[發(fā)明專利]一種含光伏接入的中低壓配電網(wǎng)電壓抬升抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710879978.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107658909A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;劉嘉彥;曹一家;王姿雅;羅隆福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/48
• 分類號(hào): H02J3/48;H02J3/50;H02J3/38
• 代理公司: 廣州番禺容大專利代理事務(wù)所(普通合伙)44326
• 代理人: 劉新年,潘素云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含光伏接入的中低壓配電網(wǎng)電壓抬升抑制方法。

背景技術(shù)

隨著PV在配電網(wǎng)中滲透率的提高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流會(huì)出現(xiàn)變化，作為受端的負(fù)荷由于自身安裝了光伏電源，在滿足自身負(fù)荷需要的同時(shí)，可以將光伏電源發(fā)出的富余電量反向輸送回電網(wǎng)，因此成為了能量的輸送端，因此產(chǎn)生了反向潮流。由于平衡節(jié)點(diǎn)電壓不變，送端和受端的改變使得原本跌落的末端電壓變?yōu)樘?voltage rise,VR)。而在負(fù)荷較少的農(nóng)村配電網(wǎng)中，由于負(fù)荷總量較少，光伏滲透率很高，大量的富余電量反送入配電網(wǎng)，因此VR現(xiàn)象更為嚴(yán)重。末端電壓抬升，會(huì)影響電網(wǎng)穩(wěn)定性，當(dāng)電壓抬升過(guò)高，會(huì)使光伏并網(wǎng)逆變器退出運(yùn)行，甚至設(shè)備損壞，造成巨大損失。這也是阻礙提高電網(wǎng)中可再生能源所占比例的主要原因之一。

在光伏電源未接入電網(wǎng)時(shí)，功率流向往往是從首端流向末端，由于存在線路損耗，通常在線路末端會(huì)出現(xiàn)低電壓的情況。而在光伏接入之后，由于光伏電源自身發(fā)出功率，當(dāng)光伏電源發(fā)出的功率超過(guò)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的消納能力之后，富余電量沿著線路反向送入電網(wǎng)，形成反向潮流，從而使得末端節(jié)點(diǎn)電壓出現(xiàn)抬升。在沒(méi)有光伏接入的電網(wǎng)中，線路傳輸?shù)墓β蕿椋?/p>

P_r+jQ_r＝P_l,n+jQ_l,n

而當(dāng)光伏電源接入配網(wǎng)后線路的傳輸功率變?yōu)椋?/p>

P_r+jQ_r＝P_l,n-P_PV,n+jQ_l,n

式中，P_r和Q_r代表線路傳輸?shù)挠泄蜔o(wú)功功率，P_l,n和Q_l,n為節(jié)點(diǎn)n的負(fù)荷消耗的有功和無(wú)功功率，P_PV,n為節(jié)點(diǎn)n安裝的光伏電源發(fā)出的有功功率。

由于在中低壓配電網(wǎng)中，R/X的比值較大，在研究電壓抬升時(shí)可忽略無(wú)功功率的影響。對(duì)于等效為k個(gè)節(jié)點(diǎn)級(jí)聯(lián)的系統(tǒng)中，可推出第k個(gè)節(jié)點(diǎn)和第k+1個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電壓差為：

因此，在光伏接入的情況下，節(jié)點(diǎn)k的電壓為：

由上式可知，若光伏的總?cè)萘看笥谪?fù)荷總功率時(shí)，即右邊一項(xiàng)的符號(hào)變?yōu)檎龝r(shí)，U_k>U_N，會(huì)產(chǎn)生電壓抬升。若光伏接入容量過(guò)大，則U_k會(huì)超過(guò)電壓允許上限，從而導(dǎo)致逆變器退出運(yùn)行，使光伏電源滲透率下降。而負(fù)荷需求增大，光伏容量較小時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)末端低電壓的情況。含有分布式光伏的配電網(wǎng)某一節(jié)點(diǎn)的電壓降落由系統(tǒng)負(fù)荷需求和光伏電源出力綜合決定，配電網(wǎng)中接入分布式光伏電源，有助于減少線路上的電壓損失，對(duì)饋線電壓具有抬升作用，而且接入位置越接近末端，電壓抬升現(xiàn)象越明顯。

采用有載調(diào)壓變壓器(OLTC)可以實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的目的，但是這種方法調(diào)節(jié)能力通常受限于抽頭的位置，如果抽頭存在多個(gè)出線，而各個(gè)出線末端電壓高低不一，則無(wú)法利用這種方法進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)頻繁的變動(dòng)抽也有較差的經(jīng)濟(jì)性；增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置是現(xiàn)如今較為常見(jiàn)的方法，但這種方法需要裝置額外的無(wú)功補(bǔ)償裝置，會(huì)讓設(shè)備的維護(hù)頻率提高，而且無(wú)功補(bǔ)償裝置只能針對(duì)電壓抬升或者電壓跌落兩者現(xiàn)象之中的一種進(jìn)行布置，但實(shí)際的配電網(wǎng)中，由于分布式電源的隨機(jī)性和間歇性使得電壓抬升和電壓跌落現(xiàn)象都可能出現(xiàn)，因此具有局限性。近幾年，國(guó)內(nèi)外將研究重點(diǎn)放在了調(diào)節(jié)逆變器的功率輸出上。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓的變化，補(bǔ)償相應(yīng)的感性或者容性無(wú)功功率來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。在此基礎(chǔ)之上，還提出了相應(yīng)的有功功率調(diào)節(jié)方式，通過(guò)削除逆變器的有功功率輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)維持電壓穩(wěn)定的目的。但由于存在棄光現(xiàn)象，使得光伏電源利用效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種含光伏接入的中低壓配電網(wǎng)電壓抬升抑制方法，通過(guò)有功無(wú)功協(xié)調(diào)控制算法(active/reactive power coordinated control,ARPCC)，將逆變器的有功和無(wú)功輸出進(jìn)行分配。一方面要保證并網(wǎng)電壓處在穩(wěn)定范圍內(nèi)，隨著電壓變化逆變器的功率因數(shù)和有功功率輸出上限隨之改變；另一方面要保證盡可能的棄光少，提升光伏能源的利用率。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段解決上述問(wèn)題：

一種含光伏接入的中低壓配電網(wǎng)電壓抬升抑制方法，包括如下步驟：