根据我国《能源发展十三五规划》,并参考国外光伏发电并网的技术线,可以预见分布式户用光伏发电大量接入低压配电网已成必然趋势。然而,典型居民负荷高峰时段和强光照光伏功率峰值时段往往不匹配,造成网络在白天容易出现过电压风险、夜间容易面临欠电压风险,同时还会造成网络损耗的增加,因此研究如何高效利用光伏逆变器自身功率调节能力,消除网络电压越限风险、同时优化网损和功率因数指标具有重要的理论和实施意义。
光伏逆变器控制已成为近年国内外研究的焦点。一些研究关注于户用光伏并网有功削减的电压控制策略,但是很难有效提高网络对光伏发电的消纳能力,也无法对网络欠电压问题进行考虑。相比于有功削减,通过控制户用光伏逆变器的无功实现电压控制则更加经济。当前研究提出了多种不同的电压-无功下垂控制策略。但是,这些方案均建立在光伏逆变器无功可控容量充足的基础上,并没有对网络无功充裕性进行研究,更没有研究无功裕度不足情况下的就地有功/无功协调控制问题;另一方面,没有分析控制参数的差异对电压控制效果、网络损耗和光伏削减电量的影响。
针对当前研究中存在的问题,首先研究了低压配电网中有功/无功对电压的作用机理;以此为基础,提出了含高比例户用光伏的低压配电网无功充裕度评估方法;考虑无功裕度,设计了基于光伏逆变器有功/无功的就地电压控制方法;结合低压配电网的拓扑特点,进一步研究了不同节点控制器参数的协调优化设计。
所提无功裕度评估方法可以有效衡量低压配电网户用光伏逆变器无功储备的充裕性;所提电压控制方法能够光伏有功削减,充分利用逆变器容量进行电压控制;户用光伏逆变器控制参数整定优化方法在提升逆变器无功控制协同性的同时,也能有效网络损耗增加。
未来低压配电网除户用光伏逆变器外,还会增加固态配电变压器等新型电力电子设备,电动汽车等新型负荷的规模也将不断扩大,低压配电网也会出现环网、交直流混合网络等结构,将对低压配电网的调节能力和灵活性提出更高要求。充分利用户用光伏逆变器,并且考虑不同设备调节能力和控制代价,研究低压配电网多种并网设备协调控制将成为下一步的重点方向。
唐巍,中国农业大学教授,博士生导师,电气工程系主任,智能供配电技术研究所所长。国家电网公司科技项目咨询专家,中国系统仿真学会电力系统仿真专委会副主任,全国输配电技术协作网配电自动化专委会委员。主要研究方向为配电网规划与评估、配电网经济安全运行、分布式能源系统与能源互联网。在IEEE Transactions on Power Systems等国内外期刊和会议上发表论文100余篇。主持参与国家科技支撑计划、国家自然科学基金、国家电网公司项目等科技项目30余项。主持研发的农村电网建设与综合评价软件在全国1800多个县推广应用。获得国家电网科技进步一等1项,国家电网公司优秀推广项目2项,华北电网公司科技进步三等1项,国家能源局软科学研究优秀三等1项。
中国农业大学智能供配电技术研究所有教授2人,副教授5人,1人,主要从事配电网规划与设计、配电网技术评估与节能、主动配电网运行控制、电能质量分析与治理、分布式发电与微电网、分布式能源系统能量管理等方面的理论研究和工程技术应用。近3年研究所承担国家自然科学基金6项,国家科技支撑计划2项、国家电网公司重大重点项目及地方电力企业项目40余项,起草完成行业企业标准2项,申请及受理发明专利30余项,在IEEE Trans.on Power Systems、IEEE Trans.on Smart Grid、IET Trans.on Gen.Tran.Dis.等发表高水平论文10余篇。
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