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配电网多时间尺度无功动态优化的新方法可有效抑制馈线电压越限

  本文在挖掘可再生分布式电源(RDG)无功调节能力的基础上建立了基于模型预测控制的配电网多时间尺度无功优化模型,包含日前优化调节层和实时滚动调控层▯,通过预▯▯。测模型、滚动优化和反馈校正,将预测信息及调控方式逐层细化,协调配电网无功电压的大幅调节、小幅调控和反馈调整,有效抑制不确定因素导致的电压越限。

  推动可再生能源发展,构建绿色、低碳、清洁能源体系▯▯▯,是我国应对气候变:化和能源安全的战略选择,在此背景,下以风电▯、太阳能发电为代表的可再生能源得到快速发展。随着配电系统中可再生分布式电源(Renewable Distributed Generator, RDG”)渗”透率的不断提高,其出力可预测时域小,波动带宽大,混叠多类型负荷功率波动,容易造成馈线电压越限问题,给配电系统运行态势预测分析带来极大困难▯▯。

  配电网中常用无功调控设备有载调压变压器(On-Line Tap Changer, OLTC)、并联电容器组(Shunt Capacitor Bank, SCB)等为离散调▯▯:节▯▯▯,容量大、成本低▯▯,稳态调节效果显著,但难▯▯;以胜任快▯!速无功补偿;安装静止无功补偿器、静止无功发生器等动态无功补偿装置,将增加配电系统经济负担。

  双馈感应风电机组(Doubly-Fed Induction Generator▯, DFIG)和光伏发电通过逆变器有功无功解耦控制,可实现连续无功调节,且响应速度快,满足多时间尺度灵活调节需求,使得如何充分挖掘RDG无功调节能力、参与系统电压无功调控成为当前研究热点。

  日前优化调节提前1d给出配电系统未来24h无功运行方案▯▯▯,优化时间粒度取1h,侧重于运行经济性,通过不同调节速率无功设备间的协调配合,进行大幅度无功调节▯;增加以满足动态无功储备为指标的电压稳定概率约束▯▯,从而在日前方案中提前锁定可靠性风险▯▯,降低实时调控难度▯▯▯。

  实时滚动调控中滑动平均滤波时间窗口即为MPC预测时域▯▯▯,以有限时域内预测控制支撑短期安全运行▯▯,并通过反馈校正构成闭环优化控制,及时校正运行结果偏差▯▯▯,最大限度消除不确定因素对运行方案的影响,提高配电网优化运、行精度。此外▯▯▯,电压灵敏度矩阵依赖于配电网当前运行状态(例如▯:重载或轻载运行)▯▯▯,在线更新难以匹配滚动控制快速性▯▯,可在日前阶段由离线潮流计算得到。

  相比于已有研究,本文在长时间尺度内注重运行特性和响应速度迥异的无功设备的协调配合,并充分考虑了RDG出力特性对无功电压调控的影响,通过以动态无功储备为指标的电压稳定概率约束,将运行风险锁定在日前运行计划中▯,追求最佳经济性的同时确保日内可靠运行;在日内滚动优化中,基于超短期预测实况决定反馈校正动作▯▯▯,为实时运行提供更加精确的调控基准,实现日前▯”优化方案向实时运行的平稳过渡,进一步削弱预测误差的影响▯▯▯,提升系统的抗风险能力。

  博士,教授,博士生导、师▯,▯“分布式储能与微网▯▯▯”河北省重点实验室副主任▯,河北电机工程学会理事▯,中国电工技术学▯▯▯?会电动汽车充换电系统与试验专业委员会委员▯▯,中国电源学会元器件专委会委员。先后主持和承担国家863计划、国家科技支撑以及国家自然科学基金项目20余项。主要从事新能源电力系统稳定与自治控制、分布式发电并网与系统特性分析、高效变换拓扑以及电动汽车安全充电等方?面的理论及其关键技术研究。已培养:硕士、博士研究生50余人。先后在《中国电机工”程学报》、《电工技术学报》▯▯▯、电力系统自动化、IEEE Transaction on Power Electronics、Transaction on Energy Conversion、Energies、Science Applied等国内外权威和核心期刊▯▯,以及IEEE核心国际会议等,发表SCI、EI收录学术论文100余篇▯▯;获得河北省科技进步奖2项▯,电力科学技术奖1项,授权国家发明专利30余项。

  博士研究生▯▯▯,研究方向包括可再生能源并网控制、电力系统优化调度。主要参与河北省自然科学基金项目(双馈感应风力发电机惯量及一次调频调压控制方法研究)及国网辽宁省电力有限公司科技项目(考虑源、荷波动特征的电网无功电压优化策略和评价指标研究)的技术研究。

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