文献[6]研究了包含多种分布式电源的配电网无功规划问题。文献[7]在考虑了分布式电源有功、无功出力独立调节能力的基础上,研究了含分布式发电系统的配电网无功规划问题。
上述文献对各种分布式电源的有功、无功出力进行了分析,其中文献[4-7]以分布式电源恒定有功、无功出力为前提条件,对配电网无功规划问题进行了研究,由于未考虑分布式电源出力的间歇性和时序性,规划结果准确性较差。
并网
光伏逆变器将
光伏电池输出的直流电变换成交流电输送到电网,同时有选择地对电网补偿一定的无功电流。其主电路一般采用电压型全桥结构,该结构与常规的静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)主电路完全一致。通常,光伏逆变器有一个最低工作电压(常规逆变器为450V),当光照度不够(比如,阴天、晚上等),输入电压低于其最低工作电压时,进入休眠或离网模式。
此时,若改变其控制策略,可实现同时具有并网发电与无功补偿功能或只具有无功补偿功能的功率调节系统。充分利用光伏逆变器的无功出力,不仅可以节省传统无功补偿设备投资,并且具有良好的无功补偿快速响应特性,对提高配电网末梢的供电能力和电能质量具有重要作用。
近几年,已有文献研究了利用光伏并网逆变器富余容量来进行无功补偿[3,8-11]和有源滤波[12,13]。文献[3]对光伏并网发电及无功补偿的统一控制进行了仿真和试验样机研制。文献[8]提出了一种将无功补偿、电压波动补偿与光伏并网发电相结合的、具有较强低电压穿越能力的两级式三相光伏并网系统。文献[9]提出了一种具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统,该系统在实现太阳能电池最大功率点跟踪的同时,还能够实时补偿本地负载的无功电流。
文献[10]提出了一种单相光伏结合分段能量存储系统的级联多电平逆变器,实现了对电网的无功补偿。文献[11]提出了将光伏并网发电与无功补偿、有源滤波相统一的思想,新的系统结构和控制策略使光伏并网发电系统能够同时实现光伏并网发电与无功、谐波的补偿。
上述文献的仿真结果和实际应用证明,通过合理的控制策略,光伏并网逆变器可以在保证最大有功输出的同时,同步实现对电网的无功补偿。因此研究并网光伏电源有功功率和无功功率输出的间歇性和时序性,在充分利用并网光伏电源有功、无功出力的基础上进行配电网无功规划,可以用较少的无功补偿投资实现配电网安全、稳定、经济且高效地运行。
结论
本文考虑并网光伏电源的间歇性建立了其出力时序模型,在充分利用并网光伏电源有功、无功出力的基础上,提出了配电网无功规划模型和求解方法,通过无功规划实例分析,得出如下结论:
(1)并网光伏电源具有较强的无功输出特性,配电网无功规划时应合理利用。
(2)考虑并网光伏电源出力间歇性和时序性的出力模型将使配电网无功规划结果更接近实际,更真实地反映出配电网规划方案的各项经济技术指标。
(3)利用混沌运动的遍历性、随机性和规律性的特点,结合配电网无功规划问题的求解特点,对多种群粒子群算法进行改进,在不过多增加计算量的同时,可以帮助局部最优粒子逃离局部极值点,并快速搜寻到最优解。
配电网负荷出力也具有明显的时序特性,同时考虑负荷和并网光伏电源出力时序特性的配电网无功规划能更好地提高无功规划结果的合理性。本文只考虑了并网光伏电源,其模型和方法也可借鉴性地应用于含其他分布式电源或多种分布式电源的配电网无功规划研究。