考虑分布式光储参与的配电网运行优化与控制技术研究

发布时间：2020-08-01 19:05

【摘要】：在当前全球能源消费量持续增长、环境压力越来越大的背景下,分布式发电技术得到了大力发展与应用。其中受到国家补贴等政策影响,光伏产业的发展尤为迅猛。然而,高渗透率分布式光伏接入后,对传统配电网的运行控制与运营管理产生了深刻影响。在运行控制方面,高渗透率分布式光伏的接入将引起潮流双向流动,影响电压质量和供电可靠性;在运营管理方面,随着分布式光伏渗透率的增大,电网公司的运营效益也会受到直接影响。同时,受气象条件影响,分布式光伏出力具有显著的间歇性与随机性,导致配电网运行存在很大的不确定性。由于储能具有快速功率控制、灵活能量管理的优势,近年来得到了大力发展,为高渗透率分布式光伏的安全消纳提供了有效途径。基于此,论文围绕考虑分布式光储参与的配电网运行优化与控制技术开展了理论研究,并通过实际工程应用对所提方法的可行性与实用性加以验证。具体内容如下:1、针对光伏出力受太阳能辐照强度影响而呈现的间歇性、随机性显著的特点,提出了基于净空模型的光伏出力时间序列建模方法。该方法通过对历史数据的聚类分析与典型天气类型的划分,以及对各典型天气类型下光伏出力确定性成分与随机性成分的分离建模,使得所建模型能够较好地反映目标地区光伏出力的日特性和季节特性,同时兼顾不同天气类型下的波动特性。通过与历史数据的对比分析,验证了所提方法的准确性与有效性。2、基于所提光伏出力时间序列模型,从概率学角度量化分析了分布式光伏接入对配电网电压、可靠性与运营效益的影响。在电压影响方面,定义了系统电压最大越限概率指标,仿真计算了不同光伏接入容量、负荷类型、负荷水平、线路类型、线路长度以及天气类型下配电网电压的变化情况;在可靠性影响方面,在分析光储系统对配电网可靠性影响的基础上,提出了考虑光储可持续带载能力的动态孤岛划分策略与含光储配电网的可靠性评估方法,仿真结果表明所提方法能够有效提高配电网的供电可靠性;在运营效益影响方面,仿真分析了不同光伏渗透率、光伏市场化交易模式下配电网运营效益的变化情况。3、为解决高渗透率分布式光伏并网引起的电压越限概率高、电压波动剧烈等问题,提出了基于光伏并网点无功电压优化的配电网多时间尺度协调控制方法。通过分析无功补偿型与电压控制型两种光伏的无功电压调控特点,提出了各自在长时间尺度下的无功优化调度模型与短时间尺度下的自适应趋优控制策略。通过在IEEE33节点标准测试系统与广东某市实际配电线路的仿真分析,对比了两种控制模式的效果差异,并讨论了含两种类型光伏的配电网无功电压协调控制模式。4、针对光伏逆变器无功单一调节能力不足的问题,增加考虑储能的有功调控手段,联合电压控制型光伏形成以并网点电压为优化对象的光储联合发电系统,提出了含光储发电系统的配电网有功-无功多时间尺度协调控制方法,包括长时间尺度的有功-无功两阶段优化调度和短时间尺度的基于节点类型边界转换的自适应趋优控制策略。通过在IEEE33节点标准测试系统仿真验证了所提方法的有效性。5、针对储能投资运维成本远高于降损调控收益的问题,本文从提升配电网运营效益的角度研究了储能的优化配置,提出了提升含光伏配电网运营效益的储能双层随机优化配置方法。首先提出了基于全寿命周期成本理论的配电网运营效益增量评估指标体系,并针对其中的储能寿命参量,建立了储能可变寿命预测模型以量化储能实际运行策略的差异对其使用寿命折损的影响。然后,提出了提升含光伏配电网运营效益的储能双层随机优化配置模型,包括上层规划模型与下层运行模型。最后,结合广东某市实际配电线路仿真验证了所提方法的经济有效性和工程适用性,并分析了储能使用寿命模型、光伏渗透率、负荷增长率等边界条件对配置结果的影响。6、依托广东某市工业园区主动配电网示范工程,分析了基于净空模型的光伏出力时序预测、基于光伏并网点无功电压优化的多时间尺度协调控制、含光储系统的有功-无功多时间尺度协调控制等技术的工程应用效果,验证了论文所提相关技术的有效性与工程实用性。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM732;TM615
【图文】：

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【参考文献】