第 39 卷 第 5 期
2019 年 5 月
电 力 自 动 化 设 备
Electric Power Automation Equipment
Vol.39 No.5
May 2019
分布式储能系统参与调压的主动配电网
两段式电压协调控制策略
张江林
1,2
,庄慧敏
2
,刘俊勇
1
,高红均
1
,张 里
3
,夏榆杭
4
(1. 四川大学 电气信息学院,四川 成都 610065;2. 成都信息工程大学 控制工程学院,四川 成都 610225;
3. 国网四川省电力公司技能培训中心,四川 成都 610072;
4. 国网四川省电力公司成都供电公司,四川 成都 610041)
摘要:针对主动 配 电 网 的 电 压 问 题, 提出一种基 于 两阶 段 运行优 化 的传 统 调压设 备 与分 布 式储能 系 统
(DESS)协调控制方法。 第一阶段为模型预测控制,采用较长时间间隔调节网络节点电压,以传统调压设备
为控制对象,以网络损耗最小为目标,建立优化模型,并采用锥优化算法高效求解;第二阶段为基于电压灵敏
度的 DESS 分散控制,负责控制频繁波动的关键节点电压,包括无功功率控制和有功充放电控制,除了进行本
地控制,还协调中央控制器完成其他关键节点的控制。 修改后的 IEEE 34 节点系统算例分析表明,所提方法
能够有效抑制关键节点电压的频繁波动,阻止网络电压越限,减轻传统调压设备的调压负担。
关键词:主动配电网;分布式储能系统;两阶段优化;锥优化算法;分散控制
中图分类号:TM 727 文献标识码:A DOI:10.16081/ j.issn.1006
-
6047.2019.05.003
收稿日期:2018
-
09
-
08;修回日期:2019
-
03
-
14
基金项目:国家高技术研究发展计划( 863 计划) 项目(2014⁃
AA051901);国家自然科学基金资助项目(51377111)
Project supported by the National High Technology Research and
Development Program of China(863 Program) (2014AA051901)
and the National Natural Science Foundation of China(51377111)
0 引言
为了缓解能源危机和环境污染的压力,电力系
统正朝着“绿色电网”的方向快速发展。 近年来,配
电网 中 分 布 式 电 源 ( DG) ( 尤 其 是 可 再 生 能 源
(RES))的渗透率不断提高,电动汽车(EV) 的数量
也在迅速增加,然而,当大量 DG 并入配电网后,潮
流由传统的单向流动变为双向流动,接入点电压升
高的现象时有发生
[1]
,大量 EV 接入配电网充电常
引起局部过负荷,导致接入点电压较大幅度的下降。
此外,RES 发电的间歇性、随机性以及 EV 充电行为
的随机性都会加剧配电网电压的频繁波动。 电压问
题已成为限制 RES 和 EV 大规模接入配电网的主要
因素之一
[2]
。
为了消纳更多的 RES 并减少 EV 充电等对电压
质量的影响,配电网正在向主动配电网( ADN) 方向
发展。 另一方面,随着储能技术的迅速发展,储能系
统(ESS)所具备的供蓄能力和快速、灵活的功率调
节特性,使它在电网中得到了越来越广泛的应用
[3]
。
其中,分布式储能系统( DESS) 因占据空间小、成本
低、配置灵活,在中低压配电网中应用广泛,为配电
网的电压控制提供了新的思路。
目前,ADN 的电压控制已成为研究热点之一。
配电网 的 调 压 设 备主 要 包括 有 载变 压 器分 接 头
(OLTC)和投切电容器组(CB),这 2 种设备的响应
速度和调节速度较慢,调节精度低,不能及时跟随
ADN 的电压波动,还需要能够快速响应的动态无功
补偿设备参与电压控制
[4]
。 为此,有学者提出考虑
DG 的配电网无功优化和电压控制方法。 文献[5]
采用概率统计法建立同时考虑 RES 出力和负荷随
机波动的配电网无功优化模型。 文献[6] 基于模型
预测控制理论研究 OLTC 与分布式可调发电机的电
压协调控制方法。 文献[7]通过设置时间延迟来实
现 OLTC 与风力发电机无功补偿的协调控制。 文献
[8⁃9]基于分层分区控制思想,采用自上而下的方式
协调 OLTC 和 DG 无功出力,实现电压调节,但分区
控制主要是基于规则实现协调控制,未能实现全局
优化。 此外,配电网的 R / X 较大,有功与无功紧密
耦合,电压控制应同时考虑有功和无功的影响。 文
献[10] 以 DG 和静止无功补偿器( SVC) 为控制对
象,提出全网集中优化和局部协调控制的方法。 文
献[11]应用多智能体协调控制理论实现 DG 的配电
网电源协调控制,提高了配电网的静态电压稳定性。
文献[12⁃13]中不仅考虑 DG 的无功支持,还将削减
DG 的有功出力作为配电网的调压手段。 虽然 DG
可作为理想的无功源,但目前电网要求接入的 DG
运行于单位功率因数模式。 文献 [ 14⁃15] 提出 EV
参与 调压的电压协调控制策略,但没 有 考虑车 主
意愿。
随着 DESS 在 ADN 中应用的增加,已有文献考
虑 DESS 的调压作用,研究 DESS 在配电网中的配
置、规划及运行控制策略
[16⁃20]
。 文献[16] 为 DESS
设计一种本地充 / 放电控制器,缓解光伏发电(PV)
引起的 公 共 连 接 点 ( PCC) 处 过 电 压 问 题。 文 献
[17] 针对多个 DESS 提出集中优化控制策略,但中