掃描關(guān)注微信
介紹了基于電壓靈敏度分析的電壓控制原理;在此基礎(chǔ)上,綜述了低壓配電網(wǎng)中基于有功調(diào)節(jié)、無(wú)功調(diào)節(jié)、分接頭調(diào)節(jié)以及多設(shè)備協(xié)調(diào)的電壓控制方法;評(píng)述了以上方法的適用場(chǎng)景、優(yōu)勢(shì)以及不足;總結(jié)了當(dāng)前研究所面臨的挑戰(zhàn)并展望了低壓配電網(wǎng)電壓控制新趨勢(shì)。
蔡永翔, 唐巍, 徐鷗洋, 張璐
0 引言
隨著全球經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題[1-5],這也推動(dòng)了可再生能源發(fā)電的研究和發(fā)展,光伏發(fā)電在眾多可再生能源資源中占有十分重要的地位。從2005年后光伏的并網(wǎng)裝機(jī)容量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)[6],預(yù)計(jì)到2040年前后光伏發(fā)電在所有可再生能源發(fā)電中的比重將達(dá)到最大[7]。
光伏分散式并網(wǎng)及其電能的就地消納已經(jīng)成為趨勢(shì)[8-9]。以歐洲為例,根據(jù)歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的報(bào)告,2012至2014年歐盟的光伏裝機(jī)總量超過(guò) 70 GW,其中超過(guò)70%為屋頂光伏項(xiàng)目。從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看,根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》以及《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,光伏并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)當(dāng)遵循分散開(kāi)發(fā)、就近消納為主的原則。當(dāng)前,我國(guó)低壓配電網(wǎng)戶用光伏并網(wǎng)數(shù)量快速增長(zhǎng),并網(wǎng)容量也不斷提高。
由于戶用光伏本身具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性,高比例光伏并網(wǎng)后會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)面臨諸多風(fēng)險(xiǎn),例如網(wǎng)絡(luò)電壓越限和波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)加劇[12-15]、三相不平衡的問(wèn)題更加突出[16-17]、網(wǎng)絡(luò)中的諧波含量增加[18]以及以及配電網(wǎng)保護(hù)誤動(dòng)作[19]。由于電壓幅值的高低直接影響用戶的正常用電,以上眾多風(fēng)險(xiǎn)中電壓越限是影響光伏消納最重要的因素之一[13, 20-21],因此研究含高比例戶用光伏低壓配電網(wǎng)中的電壓控制問(wèn)題具有十分重要的價(jià)值和意義。
盡管低壓戶用光伏在國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度非常迅速,但是在電壓控制的研究上與國(guó)際先進(jìn)水平相比還略顯滯后。因此,本文對(duì)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)和梳理,首先分析了高比例戶用光伏的并網(wǎng)特征及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)電壓的影響,介紹了基于電壓靈敏度的低壓配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)原理,并以此為基礎(chǔ)分析了低壓配電網(wǎng)基于有功、無(wú)功、分接頭設(shè)備以及多種設(shè)備協(xié)調(diào)的電壓控制方法,對(duì)其特征、適應(yīng)場(chǎng)景和不足之處加以評(píng)述,同時(shí)還展望了低壓配網(wǎng)中的電壓控制發(fā)展方向,以供相關(guān)研究者借鑒和參考。
1 高比例戶用光伏的并網(wǎng)特征及其對(duì)電壓的影響分析
潮流單向流動(dòng)是傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)的基本特征。低壓配電網(wǎng)有以下兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：1)線路r/x較高[22-23];2)輻射狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[24]。由于低壓線路r/x較高,有功-相角和無(wú)功-電壓的解耦關(guān)系不再存在,即有功和無(wú)功均能對(duì)電壓造成比較顯著的影響;由于低壓配電網(wǎng)多為輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)中電能從配電變壓器輸送到用戶,潮流單向流動(dòng),造成電壓從配變母線開(kāi)始沿饋線逐漸降低[25-26]。
用戶光伏通常分散接入低壓配電網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn),其并網(wǎng)功率若不能完全由本地負(fù)荷利用將會(huì)導(dǎo)致反向潮流和電壓升高[14]。戶用光伏接入的比例越高,則反向潮流越顯著,節(jié)點(diǎn)電壓甚至?xí)缴舷?同時(shí)也會(huì)造成網(wǎng)損急劇增加[27]。由于低壓居民用戶的負(fù)荷特性與光伏發(fā)電功率特性不一致,負(fù)荷高峰時(shí)段與光伏功率高峰時(shí)段不重疊,導(dǎo)致低壓電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓變化明顯,在白天光伏發(fā)電功率過(guò)剩時(shí)段將會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓,而在夜間重負(fù)荷時(shí)段則會(huì)出現(xiàn)欠電壓。按照GB/T 12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》的規(guī)定,低壓配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓偏差應(yīng)不高于標(biāo)稱電壓的7%且不低于標(biāo)稱電壓的10%。
電壓波動(dòng)顯著是含高比例戶用光伏低壓配電網(wǎng)的另一特點(diǎn)。受太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、溫度以及云層等因素影響,光伏并網(wǎng)功率會(huì)發(fā)生突變,從而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓明顯波動(dòng);由于戶用光伏產(chǎn)權(quán)屬于用戶,不受配電公司管轄,其隨機(jī)接入或退出將進(jìn)一步增加電網(wǎng)運(yùn)行的不確定性,使得低壓配電網(wǎng)電壓越限和波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)加劇。GB/T 12326—2008《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》規(guī)定：對(duì)于隨機(jī)性不規(guī)則的電壓波動(dòng),低壓配電網(wǎng)的限值是3%。
2 基于電壓靈敏度的低壓配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)原理
線路的r/x參數(shù)特征是選擇控制手段的重要依據(jù),其中r代表線路電阻,x代表線路電抗。文獻(xiàn)[31]指出配電網(wǎng)線路r/x與電壓靈敏度直接相關(guān),對(duì)于r>x的線路,電壓-有功靈敏度數(shù)值大于電壓-無(wú)功靈敏度,即有功對(duì)電壓的影響更為顯著;對(duì)于r<x的線路,電壓-有功靈敏度數(shù)值小于電壓-無(wú)功靈敏度,即無(wú)功對(duì)電壓的影響更為顯著。在低壓配電網(wǎng)中,若線路的r和x相當(dāng),調(diào)節(jié)有功和無(wú)功均能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)電壓的控制[32-33];若r顯著大于x,無(wú)功對(duì)于電壓的影響可以忽略,并且無(wú)功調(diào)節(jié)可能造成線路中出現(xiàn)大量的無(wú)功潮流,從而引起網(wǎng)損的增加,采用有功控制電壓才可獲得較好的控制效果[34]。
3 低壓配電網(wǎng)電壓控制方法
低壓配電網(wǎng)中的電壓控制問(wèn)題亦存在獨(dú)特性。首先,低壓配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)不健全,許多基于完善通信的控制方法在低壓網(wǎng)絡(luò)中難以適用;其次,低壓配網(wǎng)線路類型比較復(fù)雜,r/x較大,其變化范圍也大(表1中r/x范圍為0.716~12.394),單一控制方法難以在不同低壓網(wǎng)絡(luò)中適用;此外,相比于輸電網(wǎng)和中壓配電網(wǎng),低壓配電網(wǎng)的可調(diào)設(shè)備資源更少,設(shè)備的可調(diào)容量和動(dòng)作性能通常也受限?？刂品椒ūM可能兼顧以上3個(gè)問(wèn)題,同時(shí)提高設(shè)備的控制效率是研究的要點(diǎn)。本節(jié)以第2節(jié)的理論分析為基礎(chǔ),對(duì)低壓網(wǎng)絡(luò)中的通信情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,綜述基于有功、無(wú)功、分接頭設(shè)備以及多種設(shè)備協(xié)調(diào)的電壓控制方法并對(duì)方法特征、適應(yīng)場(chǎng)景和不足之處加以評(píng)述。
3.1 低壓配電網(wǎng)中的通信條件
低壓配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)不健全,可靠性較低是普遍存在的情況[13]。由于低壓網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大,維護(hù)難度也大,未來(lái)短時(shí)間內(nèi)這一現(xiàn)狀無(wú)法得到顯著的改善。因此,中壓配電網(wǎng)中一些基于可靠通信的集中控制方法難以在低壓配電網(wǎng)中得到推廣。從當(dāng)前的研究成果來(lái)看,多數(shù)的研究是基于無(wú)通信或者弱通信假設(shè)進(jìn)行的。圖1是一種低壓配電網(wǎng)中典型的通信模型[35-36],某一節(jié)點(diǎn)只能與相鄰兩節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。同時(shí),需要特別注意的是,通信過(guò)程中要注意對(duì)用戶隱私的保護(hù)。
圖1 常見(jiàn)的低壓配電網(wǎng)通信配置圖
3.2 基于有功的電壓控制方法
3.2.1 光伏并網(wǎng)有功削減
在r顯著大于x的低壓配網(wǎng)中,削減戶用光伏并網(wǎng)功率是一種非常簡(jiǎn)單有效的抑制網(wǎng)絡(luò)過(guò)電壓的方法,并且可以有助于降低過(guò)電壓情形下線路中的有功流動(dòng),從而降低網(wǎng)絡(luò)損耗。圖2為一種常用的光伏有功削減曲線,其中,PPV為光伏并網(wǎng)有功,若并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓低于允許電壓上限Vth-OV時(shí),光伏發(fā)電按照最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)功率并網(wǎng);若并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓超過(guò)允許電壓上限時(shí),光伏發(fā)電不再按照MPPT功率并網(wǎng),而按照預(yù)定的電壓-有功曲線切除光伏并網(wǎng)有功。多數(shù)研究均以此為基礎(chǔ)提出控制策略[37-39],但是僅僅以防止各節(jié)點(diǎn)電壓不越限為目標(biāo),不考慮各節(jié)點(diǎn)削減量協(xié)調(diào),在執(zhí)行削減和賠償時(shí)很難兼顧公平,也很難解釋功率削減的合理性。文獻(xiàn)[22]以電壓靈敏度分析為基礎(chǔ),結(jié)合低壓配電網(wǎng)的輻射狀特性,對(duì)不同節(jié)點(diǎn)電壓控制曲線參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計(jì),協(xié)調(diào)目標(biāo)是確保電壓有效控制及每個(gè)節(jié)點(diǎn)光伏功率削減的均等性,使得削減和賠償方案更加容易執(zhí)行。然而,通過(guò)削減光伏并網(wǎng)有功進(jìn)行電壓控制的策略以減少清潔能源發(fā)電為代價(jià),實(shí)質(zhì)上沒(méi)有提高低壓配電網(wǎng)對(duì)光伏發(fā)電的消納能力,在夜間也無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供電壓支撐。
圖2 電壓-有功控制曲線
3.2.2 分布式儲(chǔ)能有功調(diào)節(jié)
相比于光伏并網(wǎng)有功,分布式儲(chǔ)能則具有更好的功率和電壓調(diào)節(jié)特性,具備吸收和發(fā)出有功的能力,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)凈功率的削峰填谷和電壓調(diào)節(jié),有助于實(shí)現(xiàn)電能的本地化利用,同樣能一定程度降低網(wǎng)絡(luò)損耗[40]。
從控制的角度上看,控制策略不僅需要考慮儲(chǔ)能的功率輸出,還需要充分考慮儲(chǔ)能本身荷電狀態(tài)(state of ge,SOC)的控制。在中壓配電網(wǎng)中比較理想的解決方案是動(dòng)態(tài)最優(yōu)潮流[41],但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的通信情況和控制器的解算能力提出了較高的要求,這在低壓配電網(wǎng)中是難以實(shí)現(xiàn)的。
在無(wú)通信的低壓配電網(wǎng)中,文獻(xiàn)[42]建立了基于模糊邏輯的儲(chǔ)能控制模型,將本地節(jié)點(diǎn)電壓偏移量和儲(chǔ)能SOC同時(shí)作為控制輸入量,可以兼顧對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓和儲(chǔ)能SOC的控制。也有一些研究?jī)H將儲(chǔ)能設(shè)備用于調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)[43]和網(wǎng)絡(luò)三相不平衡[44-45],這些應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能的容量要求不高,因而儲(chǔ)能SOC的控制相對(duì)容易。
在具備弱通信能力的低壓配網(wǎng)中,為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率和儲(chǔ)能SOC的有效控制,一些文獻(xiàn)提出了改進(jìn)的儲(chǔ)能控制策略,包括“分布式+就地”[36, 46]以及“集中+就地”[47-48]的多階段控制策略：首先,在分布式或者集中控制階段選擇參與控制的儲(chǔ)能設(shè)備并且給定參考輸出有功;然后,儲(chǔ)能在就地控制階段根據(jù)自身的SOC情況進(jìn)一步調(diào)整功率輸出;最后,通過(guò)分布式(集中)階段和就地階段之間的不斷迭代和調(diào)整直到達(dá)到電壓控制目標(biāo)。
盡管儲(chǔ)能具備多種優(yōu)點(diǎn)并且更多控制策略也不斷涌現(xiàn),但是當(dāng)前儲(chǔ)能的投資和維護(hù)費(fèi)用較高,使用壽命較短。文獻(xiàn)[49-50]均指出推動(dòng)儲(chǔ)能的應(yīng)用還需要在電力市場(chǎng)中建立合理的輔助服務(wù)機(jī)制,以促進(jìn)儲(chǔ)能設(shè)備更加高效和經(jīng)濟(jì)的使用。
3.3 基于無(wú)功的電壓控制方法
在線路r和x數(shù)值相當(dāng)?shù)牡蛪号潆娋W(wǎng)中,光伏逆變器的無(wú)功控制是一種有效的電壓調(diào)節(jié)手段,相比于控制光伏有功、分布式儲(chǔ)能有功以及分接頭設(shè)備等,該方案控制經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)[9, 13, 33]。
圖3 逆變器的有功和無(wú)功容量曲線
1)基于cosφ(PPV)控制的逆變器無(wú)功調(diào)節(jié)。
cosφ(PPV)控制是一種常規(guī)的無(wú)功控制方法,旨在限制網(wǎng)絡(luò)電壓的上升和線路中過(guò)多的無(wú)功流動(dòng),德國(guó)光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)給出了分布式光伏并網(wǎng)的指導(dǎo)性控制曲線[52],如圖4所示。當(dāng)光伏并網(wǎng)功率超過(guò)額定有功的50%時(shí),光伏逆變器吸收無(wú)功以避免網(wǎng)絡(luò)電壓的進(jìn)一步升高,同時(shí)應(yīng)保證光伏并網(wǎng)點(diǎn)的功率因數(shù)維持在±0.95的范圍內(nèi)。我國(guó)的光伏電站并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也有類似的規(guī)定,需要將光伏并網(wǎng)點(diǎn)的功率因數(shù)維持在±0.95的范圍內(nèi)[53]。這種控制方式在光伏并網(wǎng)比例不高時(shí)能起到很好的效果,然而在含高比例戶用光伏的低壓配電網(wǎng)中,嚴(yán)格限制光伏的并網(wǎng)功率因數(shù)不利于充分發(fā)揮逆變器的無(wú)功調(diào)節(jié)能力。文獻(xiàn)[13]指出強(qiáng)光照輕負(fù)荷的情況下,網(wǎng)絡(luò)中會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的過(guò)電壓風(fēng)險(xiǎn),如果嚴(yán)格限制光伏并網(wǎng)的功率因數(shù),則可能無(wú)法動(dòng)用全部的無(wú)功控制容量,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的過(guò)電壓風(fēng)險(xiǎn)。類似地,文獻(xiàn)[54]指出在夜間無(wú)光照重負(fù)荷的情況下,如果嚴(yán)格限制光伏并網(wǎng)的功率因數(shù)則光伏并網(wǎng)無(wú)功只能設(shè)置為零,無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供電壓支撐,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)面臨欠電壓風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[10,54]均指出在強(qiáng)光照高負(fù)荷的情況下,一些固定光伏并網(wǎng)功率因數(shù)的控制方式反而會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)損耗,造成網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的劣化。
圖4 cosφ(PPV)控制曲線
2)基于QPV(V)控制的逆變器無(wú)功調(diào)節(jié)。
QPV(V)下垂控制是一種非常經(jīng)典的電壓控制方法[55-57],控制曲線如圖5所示。若光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓高于預(yù)先制定的目標(biāo)電壓,光伏逆變器吸收無(wú)功以延緩節(jié)點(diǎn)電壓的上升;反之,光伏逆變器注入無(wú)功功率以延緩節(jié)點(diǎn)電壓的降低;若并網(wǎng)點(diǎn)電壓達(dá)到網(wǎng)絡(luò)電壓的上限(下限)時(shí),光伏逆變器按最大的無(wú)功容量吸收(注入)無(wú)功。考慮到上述策略可能會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中不必要的無(wú)功流動(dòng),文獻(xiàn)[58]對(duì)電壓-無(wú)功下垂曲線進(jìn)行分段,將圖5中的目標(biāo)電壓設(shè)定為一個(gè)區(qū)間,在區(qū)間內(nèi)逆變器無(wú)功輸出為零以降低線路中的無(wú)功流動(dòng),避免不必要的網(wǎng)絡(luò)損耗。文獻(xiàn)[59]則對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中區(qū)間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了研究。然而,QPV(V)下垂控制可能出現(xiàn)的電壓穩(wěn)定問(wèn)題難以預(yù)料和建模分析[60-61],當(dāng)前的很多文獻(xiàn)對(duì)于QPV(V)控制的研究是以穩(wěn)態(tài)假設(shè)作為基礎(chǔ),對(duì)控制過(guò)程中可能出現(xiàn)的電壓穩(wěn)定問(wèn)題探討較少[9]。
圖5 電壓-無(wú)功控制曲線
3.4 基于配變分接頭的電壓控制方法
配變分接頭調(diào)節(jié)是一種有效的電壓控制方法,在國(guó)內(nèi)通常不考慮對(duì)于分接頭進(jìn)行調(diào)整,但是在國(guó)際上,特別是歐洲一些國(guó)家將分接頭調(diào)節(jié)作為低壓配電網(wǎng)中非常重要的電壓調(diào)節(jié)手段[62],以電力電子設(shè)備為基礎(chǔ)的固態(tài)分接頭變壓器在低壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用也開(kāi)始受到關(guān)注。
通過(guò)分接頭進(jìn)行電壓控制的關(guān)鍵在于分接頭的調(diào)節(jié)能夠兼顧不同低壓饋線的電壓分布情況,同時(shí)避免頻繁的分接頭調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[63]提出了一種基于規(guī)則的分接頭控制策略,圖6是一個(gè)含3條低壓配電饋線的低壓配電網(wǎng),在每條線路末端以及OLTC控制器處安裝電壓通信設(shè)備,每條饋線將末端電壓上傳至OLTC控制器,控制器篩選出最大電壓和最小電壓,通過(guò)規(guī)則的判斷選出合適的分接頭動(dòng)作策略,如最大電壓和最小電壓均出現(xiàn)越上限的情況,分接頭則調(diào)節(jié)首端電壓下降,而最大電壓越上限,最小電壓越下限則分接頭不動(dòng)作。這種控制策略能夠?qū)Σ煌伨€的電壓情況進(jìn)行綜合判斷,從而避免不必要的分接頭動(dòng)作,同時(shí)所需要的通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少。文獻(xiàn)[35]的OLTC控制思路也類似,進(jìn)一步指出OLTC的動(dòng)作應(yīng)當(dāng)設(shè)置一定的控制延遲,避免不必要的分接頭動(dòng)作。為了避免對(duì)通信的依賴,文獻(xiàn)[20]則提出了一種基于饋線參數(shù)和功率分布特征的遠(yuǎn)端電壓估計(jì)方法,在無(wú)通信的情形下也能比較準(zhǔn)確的估算出各饋線的末端電壓。
圖6 基于遠(yuǎn)端量測(cè)的分接頭控制模型
3.5 多種設(shè)備綜合協(xié)調(diào)的控制方法
對(duì)于光伏并網(wǎng)比例較高、線路r/x偏高及線路較長(zhǎng)的低壓配電網(wǎng),往往需要同時(shí)采用光伏逆變器、儲(chǔ)能、OLTC以及DSTATCOM等多種設(shè)備抑制電壓越限和電壓波動(dòng)。對(duì)于光伏逆變器、儲(chǔ)能以及DSTATCOM,由于其基于電力電子技術(shù)則可以頻繁調(diào)節(jié);對(duì)于OLTC,考慮到設(shè)備磨損程度較大則不適宜頻繁動(dòng)作,應(yīng)盡可能降低其動(dòng)作次數(shù)。通過(guò)對(duì)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的分析,各種設(shè)備間的協(xié)調(diào)控制策略可分為以下3類：
1)按不同設(shè)備的控制目標(biāo)進(jìn)行劃分。
通過(guò)對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行劃分,可以減弱設(shè)備的控制壓力。文獻(xiàn)[64]提出了分區(qū)控制策略以減輕OLTC的控制壓力,指出OLTC對(duì)電壓的靈敏度隨線路長(zhǎng)度的增加而降低,末端光伏電壓-無(wú)功(電壓-有功)的靈敏度隨線路長(zhǎng)度的增加而增加,如圖7所示,將靈敏度相等的節(jié)點(diǎn)作為分區(qū)節(jié)點(diǎn),提高網(wǎng)絡(luò)電壓控制效果的同時(shí)降低OLTC控制壓力。文獻(xiàn)[65]給出了OLTC和儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制方式,指出對(duì)于OLTC,無(wú)反向潮流情況下控制目標(biāo)應(yīng)為遠(yuǎn)端電壓,潮流反向情況下控制目標(biāo)應(yīng)為變壓器出口電壓;對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備,無(wú)反向潮流情況下應(yīng)提供功率支持,潮流反向情況下應(yīng)通過(guò)吸收功率減弱反向潮流。
圖7 控制區(qū)域確定原理圖
2)按不同設(shè)備的調(diào)節(jié)順序進(jìn)行劃分。
通過(guò)對(duì)控制順序進(jìn)行劃分,也可以實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)控制。文獻(xiàn)[35]提出了基于規(guī)則的分布式電壓控制策略,指出網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)越限時(shí),首先應(yīng)調(diào)節(jié)光伏逆變器無(wú)功功率,通過(guò)光伏逆變器吸收或發(fā)出無(wú)功來(lái)抑制電壓越上限或下限;其次,再考慮進(jìn)行光伏有功削減。類似地,文獻(xiàn)[66]對(duì)儲(chǔ)能和光伏逆變器調(diào)節(jié)的先后次序進(jìn)行了優(yōu)化,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)電壓越限時(shí),優(yōu)先采用光伏逆變器無(wú)功進(jìn)行就地電壓調(diào)節(jié),控制無(wú)效的情況下再調(diào)節(jié)儲(chǔ)能并網(wǎng)有功。
3)按不同設(shè)備的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行劃分。
調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性也是制定控制方案需要考慮的重要因素。OLTC的調(diào)節(jié)造成設(shè)備磨損程度比較明顯,并且不能頻繁調(diào)節(jié),因此單次調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)代價(jià)較高。光伏、儲(chǔ)能以及DSTATCOM本身具備頻繁的動(dòng)作特性,但是設(shè)備投資和維護(hù)成本之間的差異也會(huì)造成調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性的不同。文獻(xiàn)[40]考慮設(shè)備投資和運(yùn)行維護(hù)成本,基于電壓-有功/無(wú)功/分接頭靈敏度矩陣獲得電壓-價(jià)格靈敏度矩陣,當(dāng)電壓越限時(shí)根據(jù)電壓-價(jià)格靈敏度矩陣對(duì)各種調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行排序,選擇出最經(jīng)濟(jì)的控制方案。但是目前考慮經(jīng)濟(jì)性因素的控制模型研究還相對(duì)較少。
4 低壓配電網(wǎng)電壓控制新技術(shù)展望
從以上的控制綜述可以看出,當(dāng)前已經(jīng)存在一些針對(duì)低壓配電網(wǎng)電壓控制的研究成果,但是這些研究仍有一些不足和分析不充分的情形。在系統(tǒng)層面上,還鮮有文獻(xiàn)研究網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的評(píng)估和預(yù)警模型,也鮮有文獻(xiàn)從源-網(wǎng)-荷協(xié)調(diào)的角度探討控制模型的建立;在控制方法上,現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)于光伏并網(wǎng)場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)的考慮還不充分,也少有文獻(xiàn)將輔助服務(wù)的定價(jià)問(wèn)題納入到控制模型中;在設(shè)備層面上,當(dāng)前文獻(xiàn)多關(guān)注光伏逆變器、分布式儲(chǔ)能和OLTC等設(shè)備,對(duì)于諸如虛擬同步機(jī)和固態(tài)分接頭變壓器等新型設(shè)備在含高比例戶用光伏低壓配電網(wǎng)中應(yīng)用和控制的研究還有所不足。因此,從系統(tǒng)、控制方法和控制設(shè)備3個(gè)層面對(duì)低壓配電網(wǎng)電壓控制新技術(shù)進(jìn)行展望。
4.1 低壓配電網(wǎng)電壓越限評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究
當(dāng)前戶用光伏較多的接入農(nóng)村低壓配電網(wǎng),其可控設(shè)備較少、通信條件較差,導(dǎo)致對(duì)光伏消納能力較弱,常常需要削減光伏并網(wǎng)功率才能避免電壓越限,造成了資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。因此,應(yīng)根據(jù)負(fù)荷水平、光伏接入比例、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制設(shè)備條件,對(duì)低壓配電網(wǎng)光伏消納能力和電壓越限風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,幫助有關(guān)部門(mén)制定合理的戶用光伏并網(wǎng)計(jì)劃。此外,結(jié)合區(qū)域負(fù)荷變化特征和周期性氣候變化等因素建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)則可以進(jìn)一步為有關(guān)部門(mén)的管理提供依據(jù)和參考,避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓越限。
4.2 源-網(wǎng)-荷協(xié)調(diào)的電壓控制研究
電壓?jiǎn)栴}出現(xiàn)的根本原因是網(wǎng)絡(luò)對(duì)于光伏發(fā)電消納能力不足,即源網(wǎng)荷的協(xié)調(diào)程度還有待提高。首先,并網(wǎng)光伏電源端需要具備一定的有功和無(wú)功可控能力,降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響;其次,網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷應(yīng)當(dāng)具備一定的彈性可調(diào)能力,減小負(fù)荷峰值與光伏發(fā)電峰值的不匹配程度;不僅如此,低壓網(wǎng)絡(luò)中的通信和量測(cè)條件應(yīng)當(dāng)不斷完善以提高網(wǎng)絡(luò)自身的協(xié)調(diào)控制能力。當(dāng)前相關(guān)的研究還有待補(bǔ)充。從更宏觀的角度看,戶用光伏的消納問(wèn)題不僅需要做到局部就地平衡,還應(yīng)當(dāng)考慮區(qū)域間互供和整體消納協(xié)調(diào),如一些學(xué)者已經(jīng)提出在低壓配電網(wǎng)中建立微型能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想[67],通過(guò)多能互補(bǔ)和區(qū)域互聯(lián)提高對(duì)光伏的消納能力,從而化解網(wǎng)絡(luò)電壓越限風(fēng)險(xiǎn)。
4.3 交直流混合配電網(wǎng)的電壓控制研究
相比于低壓交流配電網(wǎng),低壓直流配電網(wǎng)具有線路損耗小、節(jié)約成本等特點(diǎn),且戶用光伏及儲(chǔ)能也更易于接入,同時(shí)具有更好的供電可靠性和電能質(zhì)量[68],一些文獻(xiàn)對(duì)于直流配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),規(guī)劃以及控制問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的討論[69-71]。但是,將當(dāng)前的交流網(wǎng)絡(luò)直接轉(zhuǎn)換成直流網(wǎng)絡(luò)尚存在巨大的政策、資金以及技術(shù)挑戰(zhàn),因此,低壓交流配網(wǎng)向低壓交直流混合配網(wǎng)過(guò)渡成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)之一,并且有可能在未來(lái)長(zhǎng)期保持下去。文獻(xiàn)[72]提出一種基于交直流互聯(lián)的低壓配網(wǎng)轉(zhuǎn)供模型,如圖8所示,利用AC/DC換流器將不同負(fù)荷特性的饋線末端連接起來(lái),并且通過(guò)變下垂系數(shù)策略調(diào)節(jié)換流器流過(guò)功率的大小和方向,使得負(fù)荷特性不同的饋線功率均衡,可以有效化解電壓風(fēng)險(xiǎn)。
文獻(xiàn)[73]則提出了交直流線路并行架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如圖9所示,交直流接口同時(shí)入戶,傳統(tǒng)交流網(wǎng)絡(luò)的并網(wǎng)負(fù)荷、控制設(shè)備和控制方式不變,戶用光伏以及電動(dòng)汽車則通過(guò)直流饋線并網(wǎng);直流饋線通過(guò)首端的儲(chǔ)能控制,還可以穩(wěn)定首端交流母線的電壓,極大的降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備投資。
圖8 基于交直流混合低壓配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供模型
圖9 交直流線路并行架設(shè)結(jié)構(gòu)
4.4 多目標(biāo)多場(chǎng)景的電壓控制研究
當(dāng)前多數(shù)控制方法的控制目標(biāo)和場(chǎng)景比較單一。一方面,這些文獻(xiàn)重點(diǎn)解決光伏并網(wǎng)后所引起的電壓越上限問(wèn)題,對(duì)于傳統(tǒng)的夜間重負(fù)荷所引起的欠電壓?jiǎn)栴}以及光伏功率波動(dòng)所引起的網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)問(wèn)題考慮還有所欠缺,即控制并沒(méi)有充分考慮光伏的運(yùn)行場(chǎng)景。另一方面,也鮮有文獻(xiàn)考慮控制策略對(duì)于網(wǎng)絡(luò)損耗和網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的影響,即控制并沒(méi)有充分考慮網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)。因此,有必要在含有高比例戶用光伏發(fā)電的低壓配電網(wǎng)中建立多場(chǎng)景、多目標(biāo)的控制模型,兼顧網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的抑制及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)的優(yōu)化。
4.5 考慮經(jīng)濟(jì)性因素的電壓控制研究
當(dāng)前,政策性因素是推進(jìn)戶用光伏并網(wǎng)的主要?jiǎng)恿?但最終將會(huì)被市場(chǎng)和價(jià)格因素所取代。在此背景下戶用光伏消納問(wèn)題的利益主體將變得多元化,基于一定的價(jià)格要素考慮光伏的并網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)電壓控制等問(wèn)題會(huì)更加合理,如可以建立不同利益主體間光伏并網(wǎng)和輔助服務(wù)的博弈及合作模型。在此背景下低壓配網(wǎng)的電壓控制將被賦予經(jīng)濟(jì)和價(jià)格屬性,相關(guān)的研究將會(huì)對(duì)光伏的并網(wǎng)和設(shè)備的高效利用起到促進(jìn)作用,也會(huì)對(duì)并網(wǎng)政策的完善提供參考和依據(jù)。
4.6 光儲(chǔ)虛擬同步機(jī)建模及電壓控制研究
與經(jīng)過(guò)逆變器并網(wǎng)的電源不同,同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)功率具有很大的慣性,避免了并網(wǎng)功率的快速波動(dòng)。通過(guò)對(duì)光儲(chǔ)逆變器的參數(shù)設(shè)置以及阻抗匹配,可以使分布式光儲(chǔ)系統(tǒng)具有與同步發(fā)電機(jī)類似的并網(wǎng)特性[74-76]。當(dāng)前文獻(xiàn)對(duì)光儲(chǔ)虛擬同步機(jī)建模的研究還有所不足,多采用簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)模型并且沒(méi)有充分考慮低壓網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)特點(diǎn),光儲(chǔ)虛擬同步機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)電壓的影響及調(diào)節(jié)作用的研究也較少。因此,相關(guān)的研究還有待補(bǔ)充和完善。
4.7 新型電力電子設(shè)備的研制
一些新型電力電子設(shè)備在低壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用正在受到關(guān)注。固態(tài)分接頭變壓器的分接頭變化不再需要進(jìn)行機(jī)械性的調(diào)整,圖10是固態(tài)分接頭的結(jié)構(gòu)示意圖,通過(guò)對(duì)晶閘管的開(kāi)合操作即可調(diào)整變壓器的變比,避免了分接頭的磨損,使得變壓器的變比可以頻繁調(diào)節(jié)[51],這將極大增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的電壓調(diào)節(jié)能力。類似設(shè)備在低壓配網(wǎng)中的應(yīng)用還有待補(bǔ)充和完善。
圖10 含固態(tài)分接頭變壓器的控制原理圖
5 結(jié)語(yǔ)
本文圍繞含高比例戶用光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制問(wèn)題,總結(jié)了戶用光伏在低壓配電網(wǎng)的并網(wǎng)特征及其引起的電壓?jiǎn)栴},基于電壓靈敏度理論介紹了當(dāng)前低壓配電網(wǎng)的電壓控制原理。并以此為基礎(chǔ),結(jié)合低壓配電網(wǎng)的通信條件,綜述了基于有功、無(wú)功以及分接頭的電壓控制方法,同時(shí)對(duì)多類設(shè)備的協(xié)調(diào)控制方法也進(jìn)行了介紹,總結(jié)了不同控制方法的使用場(chǎng)景、優(yōu)勢(shì)與不足之處。最后,對(duì)解決低壓配電網(wǎng)電壓?jiǎn)栴}的新技術(shù)進(jìn)行了展望,以期能為該領(lǐng)域?qū)?lái)的研究提供一些參考。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉健,黃煒.分布式光伏電源與負(fù)荷分布接近條件下的可接入容量分析[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(2):299-306. Liu Jian,Huang Wei.Analysis on grid-connectible capacity of distributed PV generation in case of PV generation distribution close to load distribution[J].Power System Technology,2015,39(2):299-306(in Chinese).
[2] 鄭超,林俊杰,趙健,等.規(guī)?；夥⒕W(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)功率特性及電壓控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2015,35(5):1059-1071. Zheng Chao,Lin Junjie,Zhao Jian,et al.Transient power acteristic of scaled photovoltaic grid-connected system and its voltage control[J].Proceedings of the CSEE,2015,35(5):1059-1071(in Chinese).
[3] 左偉杰,馬釗,周莉梅,等.基于配電網(wǎng)電能質(zhì)量健康評(píng)估策略的分布式光伏接入方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(12):3442-3448. Zuo Weijie,Ma Zhao,Zhou Limei,et al.Grid-connection of distributed photovoltaic generation method based on the power quality health status of distribution system[J].Power System Technology,2015,39(12):3442-3448(in Chinese).
[4] 馬麗,劉念,張建華,等.自動(dòng)需求響應(yīng)模式下光伏用戶群的優(yōu)化運(yùn)行模型[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2016,36(13):3422-3432. Ma Li,Liu Nian,Zhang Jianhua,et al.Optimal operation model of user group with photovoltaic in the mode of automatic demand response[J].Proceedings of the CSEE,2016,36(13):3422-3432(in Chinese).
[5] 趙晉泉,劉緒,林昌年,等.單相光伏大量接入的三相不平衡配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2016,40(13):13-18. Zhao Jinquan,Liu Xu,Lin Changnian,et al.Three-phase unbalanced reactive power optimization for distribution systems with a large numberof single phase solar generators[J].Automation of Electric Power Systems,2016,40(13):13-18(in Chinese).
[6] Mejbaul H M,Peter W.A review of high PV penetrations in LV distribution networks: present status, impacts and mitigation measures[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2016(62):1195-1208.
[7] Li Q,Wolfs P.A review of the single phase photovoltaic module integrated converter topologies with three different DC link configurations[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2008,23(3):1320-1333.
[8] Nasif M,Zahedi A.Review of control strategies for voltage regulation of the smart distribution network with high penetration of renewable distributed generation[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2016(64):582-595.
[9] Benoit B,Serdar K,Roman B,et al.Voltage control with PV inverters in low voltage networks-in depth analysis of different concepts and parameterization criteria[J].IEEE Transactions on Power Systems,2017,32(1):177-185.
[10] Afshin S,Robert E,Lennart S,et al.Coordinated active power-dependent voltage regulation in distribution grids with PV systems[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2014,29(3):1454-1464.
[11] Karl W,Kellett C M,Philipp B,et al.Distributed and decentralized control of residential energy systems incorporating battery storage[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(4):1914-1923.
[12] Alam M J E,Muttaqi K M, Sutanto D.A multi-mode control strategy for var support by solar PV inverters in distribution networks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2015,30(3):1316-1326.
[13] Sam W,Johan D.Optimal local reactive power control by PV inverters[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2016,7(4):1624-1633.
[14] 許曉艷,黃越輝,劉純,等.分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限的解決方案[J].電網(wǎng)技術(shù),2010,34(10):140-146. Xu Xiaoyan,Huang Yuehui,Liu Chun,et al.The solution of distributed PV generation on distribution network voltage and voltage limit[J].Power System Technology,2010,34(10):140-146(in Chinese).
[15] 王穎,文福拴,趙波,等.高密度分布式光伏接入下電壓越限問(wèn)題的分析與對(duì)策[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2016,36(5):1200-1206. Wang Ying,Wen Fushuan,Zhao Bo,et al.Analysis and ermeasures of voltage violation problems caused by high-density distributed photovoltaics[J].Proceedings of the CSEE,2016,36(5):1200-1206(in Chinese).
[16] Ahmed E-N,Istvàn E.Control approach of three-phase grid connected PV inverters for voltage unbalance mitigation in low-voltage distribution grids[J].IET Renewable Power Generation,2016,10(10):1577-1586.
[17] 劉科研,何開(kāi)元,盛萬(wàn)興.基于協(xié)同粒子群優(yōu)化算法的配電網(wǎng)三相不平衡狀態(tài)估計(jì)[J].電網(wǎng)技術(shù),2014,38(4):1026-1031. Liu Keyan,He Kaiyuan,Sheng Wanxing.A cooperative particle swarm optimization based state estimation of unbalanced three-phase distribution network[J].Power System Technology,2014,38(4):1026-1031(in Chinese).
[18] Fekete K,Klaic Z,Majdandzic L.Expansion of the residential photovoltaic systems and its harmonic impact on the distribution grid[J].Renewable Energy,2012(43):140-148.
[19] 溫陽(yáng)東,王欣.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響[J].繼電器,2008,36(1):12-14. WenYangdong,Wang Xin.Effect of distributed generation on protection in distribution system[J].Relay,2008,36(1):12-14(in Chinese).
[20] Procopiou A T,Ochoa L F.Voltage control in PV-rich LV networks without remote monitoring[J].IEEE Transactions on Power Systems,2017,32(2):1224-1236.
[21] Long C,O L F.Voltage control of PV-rich LV networks: OLTC-fitted transformer and capacitor banks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2016,31(5):4016-4025.
[22] Reinaldo T,Lopes L A C,El-Fouly T H M.Coordinated active power curtailment of grid connected PV inverters for overvoltage prevention[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2011,2(2):139-147.
[23] 張璐,唐巍,叢鵬偉,等.含光伏發(fā)電的配電網(wǎng)有功無(wú)功資源綜合優(yōu)化配置[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,34(31):5525-5533. Zhang Lu,Tang Wei,Cong Pengwei,et al.Optimal configuration of active-reactive power sources in distribution network with photovoltaic generation[J].Proceedings of the CSEE,2014,34(31):5525-5533(in Chinese).
[24] Morris B,Ettore D B,Luca D C,et al.Automatic distributed voltage control algorithm in smart grids applications[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2013,4(2):877-885.
[25] Alam M J E,Muttaqi K M,Sutanto D.A SAX-based advanced computational tool for assessment of clustered rooftop solar PV impacts on LV and MV networks in smart grid[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2013,4(1):577-585.
[26] 李清然,張建成.含分布式光伏電源的配電網(wǎng)電壓越限解決方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2015,39(22):117-123. Li Qingran,Zhang Jiancheng.Solutions of voltage beyond limits in distribution network with distributed photovoltaic generators[J].Automation of Electric Power Systems,2015,39(22):117-123(in Chinese).
[27] Abdullah B,Ashhar R,Marc D-A,et al.Combined effect of CVR and DG penetration in the voltage profile of low-voltage secondary distribution networks[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2016,31(1):286-293.
[28] Izudin D,Jabr R A,Ema H,et al.A sensitivity approach to model local voltage controllers in distribution networks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2014,29(3):1419-1428.
[29] Alberto B,Mauro B,Samuele G,et al.Short-term scheduling and control of active distribution systems with high penetration of renewable resources[J].IEEE Systems Journal,2010,4(3):313-322.
[30] Efkarpidis N,De Rybel T,Driesen J.Technical assessment of centralized and localized voltage control strategies in low voltage networks[J].Sustainable Energy, Grids and Networks,2016(8):85-97.
[31] Morris B,Ettore D B,Luca D C,et al.Automatic distributed voltage control algorithm in smart grids applications[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2013,4(2):877-885.
[32] 蔡永翔,張璐,唐巍,等.考慮逆變器無(wú)功充裕性的含高比例戶用光伏低壓配電網(wǎng)電壓控制策略[J].電網(wǎng)技術(shù),2017,41(9):2799-2807. Cai Yongxiang,Zhang Lu,Tang Wei,et al.A voltage control strategy for LV distribution network with high proportion residential PVs considering reactive power adequacy of PV inverters[J].Power System Technology,2017,41(9):2799-2807(in Chinese).
[33] Thomas S,Frank M,Martin B.Improved low voltage grid-integration of photovoltaic systems in Germany[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2013,4(2):534-542.
[34] Tonkoski R,Lopes L A C.Impact of active power curtailment on overvoltage prevention and energy production of PV inverters connected to low voltage residential feeders[J].Renewable Energy,2011,36(12):3566-3574.
[35] Farag H E Z,El-Saadany E F.A novel cooperative protocol for distributed voltage control in active distribution systems[J].IEEE Transactions on Power Systems,2013:1645-1656.
[36] Wang Y,Tan K T,Peng X Y,et al.Coordinated control of distributed energy-storage systems for voltage regulation in distribution networks[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2016,31(3):1132-1141.
[37] Keigo S,Akiko T,Imai Jun,et al.A novel voltage control method in low-voltage distribution systems:cooperative autonomous switching control[C]//Industrial Electronics Society,IECON 2015- Conference of the IEEE.Yokohama,Japan:IEEE,2015:583-588.
[38] Wai K Y,Havas L,Overend E,et al.Neural network-based active power curtailment for overvoltage prevention in low voltage feeders[J].Expert Systems with Applications,2014,41(4):1063-1070.
[39] Tonkoski R,Lopes L.Voltage regulation in radial distribution feeders with high penetration of photovoltaic[C]//Energy 2030 Conference,2008.Atlanta,USA:IEEE,2008:1-7.
[40] Wang P,Liang D H,Yi J,et al.Integrating electrical energy storage into coordinated voltage control schemes for distribution networks[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2014,5(2):1018-1032.
[41] Gill S,Kockar I,Ault G W.Dynamic optimal power flow for active distribution networks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2014,29(1):121-131.
[42] Wong J,Lim Y S,Morris E.Novel fuzzy controlled energy storage for low-voltage distribution networks with photovoltaic systems under highly cloudy conditions[J].Journal of Energy Engineering,2015,141(1):B4014001.
[43] Alam M,Muttaqi K,Sutanto D.A novel approach for ramp-rate control of solar PV using energy storage to mitigate output fluctuations caused by cloud passing[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2014,29(2):507-518.
[44] Chua K H,Yun S L,Taylor P,et al.Energy storage system for mitigating voltage unbalance on low-voltage networks with photovoltaic systems[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2012,27(4):1783-1790.
[45] Kein H C,Yun S L,Jianhui W,et al.Voltage unbalance mitigation in low voltage distribution networks with photovoltaic systems[J].Journal of Electronic Science and Technology,2012,10(1):1-6.
[46] Wang Y,Wang B F,Ping L S.A voltage regulation method using distributed energy storage systems in LV distribution networks [C]//IEEE International Energy Conference.Leuven,Belgium:IEEE, 2016:1-6.
[47] Worthmann K,Kellett C M,Braun P,et al.Distributed and decentralized control of residential energy systems incorporating battery storage[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(4):1914-1923.
[48] Wang L,Liang D H,Crossland A F,et al.Coordination of multiple energy storage units in a low-voltage distribution network[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(6):2906-2918.
[49] Olek B,Wierzbowski M.Local energy balancing and ancillary services in low-voltage networks with distributed generation, energy storage, and active loads[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2015,62(4):2499-2508.
[50] Sugihara H,Yokoyama K,Saeki O,et al.Economic and efficient voltage management using customer-owned energy storage systems in a distribution network with high penetration of photovoltaic systems[J].IEEE Transactions on Power Systems,2013,28(1):102-111.
[51] Kabiri R,Holmes D G,McGrath B P,et al.LV grid voltage regulation using transformer electronic tap changing,with PV inverter reactive power injection[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2015,3(4):1182-1192.
[52] CENELEC.EN 50160 Voltage acteristics of electricity supplied by public distribution networks[S].Brussels,2010.
[53] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB\T 19964—2012光伏電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.
[54] Demirok E,González P C,Frederiksen K H B,et al.Local reactive power control methods for overvoltage prevention of distributed solar inverters in low-voltage grids[J].IEEE Journal of Photovoltaics,2011,1(2):174-182.
[55] Pham H V,Rueda J L,Erlich I.Probabilistic evaluation of voltage and reactive power control methods of wind generators in distribution networks[J].IET Renewable Power Generation,2014,9(3):195-206.
[56] Mokhtari G,Ghosh A,Nourbakhsh G,et al.Smart robust resources control in LV network to deal with voltage rise issue[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2013,4(4):1043-1050.
[57] Vasquez J C,Mastromauro R A,Guerrero J M,et al.Voltage support provided by a droop-controlled multifunctional inverter[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2009,56(11):4510-4519.
[58] Jahangiri P,Aliprantis D C.Distributed volt/var control by PV inverters[J].IEEE Transactions on Power Systems,2013,28(3):3429-3439.
[59] Samadi A,Shayesteh E,Eriksson R,et al.Multi-objective coordinated droop-based voltage regulation in distribution grids with PV systems[J].Renewable Energy,2014(71):315-323.
[60] Bletterie B.Local voltage control by PV inverters:first operating experience from simulation,laboratory tests and field tests[C]// European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition.Paris,France,2013:4210-4216.
[61] Wang H,Stetz T,Kraiczy M,et al.Parallel operation of photovoltaic inverters with autonomous voltage control strategies comparison of Q(V)/P(V) and automatic voltage limitation[C]//European Photovoltaic Solar Energy Conference EUPVSEC.Amsterdam,The Netherlands:EUPVSEC,2014:2921-2926.
[62] Long C,Procopiou A T,Ochoa L F,et al.Performance of OLTC-based control strategies for LV networks with photovoltaics [C]//2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting.Denver,USA:IEEE,2015:1-5.
[63] Long C,Ochoa L F.Voltage Control of PV-Rich LV Networks:OLTC-Fitted Transformer and Capacitor Banks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2016,31(5):4016-4025.
[64] Muttaqi K M,Le A D T,Negnevitsky M,et al.A coordinated voltage control approach for coordination of OLTC, voltage regulator, and DG to regulate voltage in a distribution feeder[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2015,51(2):1239-1248.
[65] Liu X,Aichhorn A,Liu L,et al.Coordinated control of distributed energy storage system with tap changer transformers for voltage rise mitigation under high photovoltaic penetration[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2012,3(2):897-906.
[66] Kabir M N,Mishra Y,Ledwich G,et al.Coordinated control of grid-connected photovoltaic reactive power and battery energy storage systems to improve the voltage profile of a residential distribution feeder[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics,2014,10(2):967-977.
[67] 吳聰,唐巍,白牧可,等.基于能源路由器的用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2017,41(4):20-28. Wu Cong,Tang Wei,Bai Muke,et al.Energy router based planning of energy internet at user side[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(4):20-28(in Chinese).
[68] 宋強(qiáng),趙彪,劉文華,等.智能直流配電網(wǎng)研究綜述[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(25):9-19. SongQiang,Zhao Biao,Liu Wenhua,et al.An overview of research on smart DC distribution power network[J].Proceedings of the CSEE,2013,33(25):9-19(in Chinese).
[69] Bokyung K,Utomo N P,Jang G,et al.Optimal scheduling for the complementary energy storage system operation based on smart metering data in the DC distribution system[J].Energies,2013,6(12):6569-6585.
[70] Hakala T,Lahdeaho T,Jarventausta P.Low-voltage DC distribution- utilization potential in a large distribution network company[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2015,30(4):1694-1701.
[71] Hamad A A,Farag H E,El-Saadany E F.A novel multiagent control scheme for voltage regulation in DC distribution systems[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2015,6(2):534-545.
[72] Pei W,Deng W,Zhang X,et al.Potential of using multiterminal LVDC to improve plug-in electric vehicle integration in an existing distribution network[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2015,62(5):3101-3111.
[73] ElNozahy M S,Salama M M A.uncertainty-based design of a bilayer distribution system for improved integration of PHEVs and PV arrays[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2015,6(3):659-674.
[74] Alatrash H,Mensah A,Mark E,et al.Generator emulation controls for photovoltaic inverters[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2012,3(2):996-1011.
[75] 溫?zé)铈?戴瑜興,畢大強(qiáng),等.一種電網(wǎng)友好型光儲(chǔ)分布式電源控制策略[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2017,37(2):464-476. Wen Yeting,Dai Yuxing,Bi Daqiang,et al.A grid friendly PV/BESS distributed generation control strategy[J].Proceedings of the CSEE,2017,37(2):464-476(in Chinese).
[76] 鄭天文,陳來(lái)軍,劉煒,等.考慮源端動(dòng)態(tài)特性的光伏虛擬同步機(jī)多模式運(yùn)行控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2017,37(2):454-464. Zheng Tianwen,Chen Laijun,Liu Wei,et al.Multi-mode operation control for photovoltaic virtual synonous generator considering the dynamic acteristics of primary source[J].Proceedings of the CSEE,2017,37(2):454-464(in Chinese).
原標(biāo)題：含高比例戶用光伏的低壓配電網(wǎng)電壓控制研究綜述
寧德時(shí)代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...