电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估.pdf

  • 文档大小:1.25 MB
  • 文档格式:pdf
  • 约 7页
  • 2021-06-09 发布
  • 举报
电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估1 电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估2 电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估3 电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估4 电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估5 电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估6 电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估7
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共7页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第44卷第6期2016年3月16日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandContro1Vl0l_44No.6Mar.16,2016D0I:10.7667/PSPC150842电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估黄巍,吴俊勇,鲁思棋,郝亮亮(北京交通大学,北京100044)摘要:针对多个三相不平衡配电网络,在不同位置接入分布式光伏,运用OpenDSS软件计算了分布式光伏接入配网后节点电压偏差及谐波电压畸变率。根据ANSIC84.1.2006稳态电压标准以及IEEE519.1992谐波标准对电压偏差和谐波电压畸变率进行约束,得出不同位置下稳态电压偏差和谐波约束下分布式光伏的最大渗透率,同时分析了线路调压器及光伏接入点短路容量与光伏渗透率的关系。研究结果表明,光伏渗透率与具体配电网的拓扑结构和线路参数相关,光伏接入点越靠近馈线首端,渗透率越大。同时考虑电压偏差和谐波约束下光伏渗透率至少能达到20%,并且使线路调压器与其下游接入的光伏发电功率协调配合也可显著提高光伏的渗透率。关键词:分布式光伏;配电网;电压偏差;谐波;渗透率MaximumphotovoltaicpenetrationconsideringvoltagedeviationandharmonicconstraintsHUANGWei,WUJunyong,LUSiqi,HAOLiangliang(BeijingJiaotongUniversity,Bering100044,China)Abstract:ThispaperinterconnectsdistributedphotovoltaicwithseveralPVlocationscenariosforseveralunbalanceddistributionsystem,andcalculatesthesteadystatevoltageandvoltageharmonicdistortionwithpowerflowprogram.VariouslevelsofphotovoltaicpenetrationarepresentedunderthevoltageconstraintsintheANsIC84.1.2oo6standardandthevoltageharmonicdistortionconstraintsintheIEEE519-1992standardwithsevernlPVlocmionscenarios.Andwiththesimulationresultsofdifferentoutputanddifferent,OCationscenariosofPtherelationshipbetweenSandshortcircuitcapacityandphotovoltaicpenetrationisanalyzed.Theresultofsimulationshowsthatthepenetrationofphotovoltaicisrelatedwiththelineparametersofactualsystem.Thecloserthelocationofphotovoltaictothefeedersource,thelargerthepenetrationwillbe.Forthecasesconsideringthevoltageandharmoniclimitssimulated,maximumphotovoltaicpenetrationwillbeatleast20%ofpeakload.andwiththecoordinationbetweenSVRandthedownstreamPVsystem,thepenetrationofPVwillbeincreasedsignificantly.Keywords:distributedphotovoltaic;distributionnetwork;voltagedeviation;harmonic;penetration0引言在传统的配电网中接入分布式电源会对电网的安全稳定和电能质量带来影响Ll。4J,如何分析DG对系统的影响以及确定在某一给定约束下的最大安装容量越来越受到关注。目前,针对分布式电源接入实际配电网进行系统讨论的文献比较少【5],大多是基于光伏系统本身的控制来展开研究。文献[6】建立了光伏并网逆变器的EL功率模型,利用阻尼注入方法设计了光伏并网系统。文献[7]提出功率控制调节系数算法,建立电压不平衡下光伏发电的谐波电流抑制策略,并通过PSCAD平台验证了方案的有效性。文献[8】针对光伏逆变器进行研究,提出了一种新型无变压器型单相光伏逆变器。在实际配电网中,分布式光伏所占比例越来越大,尤其是在配电网负荷建筑物上安装分布式光伏电源,使得配电网变成了环形网络,而实际配电网普遍存在三相不平衡现象,此时,对于一个给定的实际配电网确定稳态电压偏差和谐波电压约束下的光伏最大渗透率对于配电网的规划和运行显的尤为重要。从谐波分析的角度,在理想配电网中不同位置接入不同容量和模型的DG时,系统谐波电压的畸变水平与DG接入位置、DG容量和DG的谐波源模型有关[9-10]。文献[1l】通过一个简单的系统,建立了不同负荷分布规律下的谐波电压畸变率计算模.50.电力系统保护与控制型,并根据IEEE519.1992标准分别算出7次谐波和9次谐波约束下的分布式电源的最大渗透率,得出最大渗透率可以达到馈线容量的100%。文献[12】把谐波约束下的逆变型分布式电源的最大渗透率抽象成一个混合整型非线性规划问题,并通过粒子群算法求解得出谐波电压约束下的分布式电源的最大容量。从电压偏差的角度,在传统配电网中接入DG会导致接入点处过电压,而DG对配电网电压的影”响与DG的容量以及DG的安装位置密切相关llJ。文献[16]从电网电压降落的角度研究光伏发电接入配电网前后电网电压的变化,并提出了解决分布式光伏发电引起电压越限的措施和方案。在电压约束下的DG最大接入容量方面,文献【17】针对不同典型的负荷分布,计算得出考虑过电压约束下的分布式光伏电源的准入容量。文献[18】提出了考虑电压调整约束后的准入功率计算模型。该模型的特点是能够模拟有载调压变压器、分布式电源事故停运以及多个分布式电源的情况。文献【19】推导出了6种典型分布情况下线路电压偏差和电压波动不越限时分布式光伏最大容量,并在此基础上定义了光伏可接入容量极限的概念。在已有成果的基础上,本文通过对IEEE123、IEEE37、IEEE13三个不同规模的典型三相不平衡配电网络,在不考虑增加额外无功补偿或者调压设备的前提下,在不同位置接入分布式光伏发电装置,逐渐增加光伏的容量,得出不同系统在电压偏差和谐波约束下能够达到的光伏最大渗透率。1理论分析1.1电压和谐波分析分布式光伏是指分布在负荷附近,将太阳能转化为电能的小型环保发电设施。一般由光伏发电环节、逆变环节以及电网侧滤波环节等部分组成。同时为了最大限度地利用光照资源,分布式光伏通常工作在最大功率点跟踪模式(MPPT)以及单位功率因数状态,在分析中,将光伏视为一个纯有功功率电源。光伏接入到配电网以后,根据IEEE1547相关标准的规定,光伏不参与电压调节。当光伏接入到配电网以后,由于光伏有功功率的输出,能够改变线路上传输的功率,从而改变节点电压的大小。光伏有功输出越大,对电压的影响越显著。从谐波建模和仿真的角度,一个光伏可以看作是一种向配电馈线注入谐波的非线性负荷,经过功率变换器接入电网的光伏会产生谐波电流,如果光伏在某个时刻产生的谐波电流足够大,配电网的电压畸变率会超过IEEE519.1992标准规定的畸变限值。本文通过在给定电网中不同的位置逐渐增加光伏的安装容量,在一天时间内观察给定电网的负荷节点的电压和谐波电压畸变率是否超过了ANSI—C84.1-2006电压标准和IEEE5191992谐波标准规定的限值。1.2光伏模型仿真采用EPRI开发的OpenDSS软件,OpenDSS是一个三相不平衡潮流计算软件,光伏采用OpenDSS内部提供的光伏系统模型,光伏阵列输出的功率取决于光照强度以及温度,每个光伏工作在单位功率因数和最大功率点跟踪模式0VIPPT)。图1给出了安装容量为139kVA的光伏一天时间内的功率输出曲线。在谐波潮流计算中,光伏的谐波源特性根据IEC61727.2004(光伏并网接口特性)标准设置光伏系统的各次谐波输出参数,通过潮流计算,得出一天之内随着光照强度和温度变化的负荷节点的电压畸变率以及电压偏差。蔓苗婶米一天内光伏的输出曲线图1光伏一天时间内的功率输出变化曲线Fig.1PoweroutputofPVinaday1.3配电网络与负荷实际配电网由于系统负荷不平衡,或者对地电容不均衡都会导致配电网出现三相不平衡情况,而且实际配电网的拓扑结构和参数千差万别,因此研究多个给定的实际配电网的光伏最大渗透率并从中总结规律,对于配电网的规划和运行具有指导意义。因此,本文选取IEEE123、IEEE37、IEEE13节点系统作为研究对象。IEEE系统属于多节点多分支树状配电网络,网络中的负荷种类繁多,包括两相负荷,三相负荷。为了调节电压,维持电压在给定的范围内IEEE系统都含有单相或者三相调压器。为了便于研究,不考虑负荷在一天之内的随机特性,同时..54..电力系统保护与控制光伏接入配网后电压和谐波畸变率的变化规律,得[3]出以下结论:(1)一定容量的光伏接入配电网络,会对馈线上的电压和谐波产生重大影响,随着光伏容量的增大,会对馈线上的电压产生抬升作用,同时,负荷节点的谐波电压畸变率也随着光伏容量的增大而单调递增。(2)对于谐波和电压约束下的光伏渗透率,光伏L4接入位置越靠近馈线首端,最大渗透率越大,越接近配网末端,允许的最大渗透率越小。实际配电网的光伏接入位置应尽量靠近配电变压器侧,有利于减小对配电网的不利影响。(3)实际配电网都含有一个或者多个调压器,通过改变分接头来维持末端电压在额定值附近。当分布式光伏接入配电网以后,调压器的参数需要根据其下游接入光伏的实际出力协调配合,比如分接头的调整或者补偿阻抗的重新整定,实现在同样的电压抬升效果下,增大光伏的渗透率。[6](4)均匀分布下的光伏对于电压和谐波约束的最大渗透率显著高于各种集中光伏接入方案的渗透率,说明分布式光伏接入位置的分散度越大,对配电网的影响也越小,渗透率也越大。(5)不同系统电压约束下光伏的渗透率与不同…位置的短路容量显著相关,谐波约束下的光伏渗透~率在不同的系统与短路容量的相关性不显著,与具体系统的馈线结构参数相关。(6)不同系统由于配网结构和参数不同,影响最大光伏渗透率的约束也不同。从仿真结果上看,对于各种结构的配电网,考虑电压和谐波约束下的光伏渗透率至少能达到20%以上。rR]参考文献~[1]王一波,李晶,许洪华,等.考虑电网安全稳定约束的光伏最大安装容量计算与分析【J】.太阳能学报,2008,29(8):971・975.WANGYibo,LIJing,XUHonghu ̄eta1.Calculationandanalysisofmaximumphotovoltaiccapacityconsideringthesecurityandstabilityofpowergrid[J].JournalofSolarEnergy,2008,29(8):971-975.[2]周林,曾意,郭珂,等.具有电能质量调节功能的光伏并网系统研究进展[J].电力系统保护与控制,2012,—40(9):137145.ZHOULin,ZENGYi,GUOKe,eta1.Developmentofphotovoltaicgrid-connectedsystemwithpowerqualityregulatoryftmcfion[j ̄.PowerSystemProtectionandControl,2012,40(9):137-145.张立梅,唐巍,赵云军,等.分布式发电对配电网影响的综合评估[J】.电力系统保护与控制,2010,38(21):132-135,140.ZHANGLimei,TANGWei,ZHAOYunjun,eta1.Theintegratedevaluationofimpactofdistributiongenermionondistributionnetwork[J].PowerSystemProtectionandControl,2010,38(21):132-135,140.崔红芬,汪春,叶季蕾,等.多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究[J].电力系统保护与控制,—2015,43(10):9197.CUIHongfen,WANGChun,YEJilei,eta1.ResearchofinteractionofdistributedPVsystemwithmultipleaccesspointsanddistributionnetwork[J].PowerSystemProtectionandControl,2015,43(10):91-97.ANDERSONH,REBECCAB,JOSHUAH,eta1.Steadystateanalysisofmaximumphotovoltaicpenetrationlevelsontypicaldistributionfeeders[J].IEEETransactionson—SustainableEnergy,2013,4(2):350357.王久和,慕小斌,张百乐,等.光伏并网逆变器最大功率传输控制研究【J].电工技术学报,2014,29(6):49.56.WANGJiuhe,MUXiaobin,ZHANGBaile,eta1.Researchonmaximumpowertransfercontrolofphotovoltaicgridconnectedinverters[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2014,29(6):49-56.周念成,楼晓轩,王强钢,等.电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制[J].电工技术学报,2015,30(16):246-254.ZHOUNiancheng,LOUXiaoxuan,WANGQianggang,eta1.Harmoniccurrentssuppressionforthree-phasephotovoltaicpowergenerationsystemunderunbalancedgridvoltageconditions[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2015,30(16):246-254.杨晓光,姜龙斌,冯俊博,等.一种新型高效无变压器型单相光伏逆变器[J】.电工技术学报,2015,30(8):97.103.YANGXiaoguang,JIANGLongbin,FENGJnnbo,eta1.Anewhigheff—iciencytransformerlesssinglephasephotovoltaicinverter[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2015,30(8):97.103.[9]杭银丽.分布式电源对电网谐波分布的影响及配置研究[D].南京:南京理工大学,2010.HANGYinli.Studyontheeffectofdistributedgenerationonpowergridharmonicdistributionandconfiguration[D】.Nanjing:NanjingUniversityofScienceandTechnology,2010.[10]王志群,朱守真,周双喜,等.分布式发电对配电网电压分布的影响[J].电力系统自动化,2004,28(16):56.6O.黄巍,等电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估.55.WANGZhiqun,ZHUShouzhen,ZHOUShuangxi,eta1.Impactofdistributedgenerationondistributionnetworkvoltagedistribution[J].AutomationofElectricPower—Systems,2004,28(16):5660.’[11]ARIJITB,ARINDAMM,MARKHeta1.Determinationofallowablepenetrationlevelsofdistributedgenerationresourcesbasedonharmoniclimitconsiderations[J].IEEETransactionsonPowerDelivery,2003,18(2):619.624.[12]RAVIKUMARP,ZEINELDINH,XIAOWE,eta1.Optimalpenetrationlevelsforinverter.baseddistributedgenerationconsideringharmoniclimits[J].ElectricPowerSystemsResearch,2013,97:68-75.[13]江南,龚建荣,甘德强,等.考虑谐波影响的分布式电源准入功率计算[J】.电力系统自动化,2007,31(3):19.23.JIANGNan,GONGJianrong,GANDeqiang,eta1.Calculationofallowablepowervalueofdistributedgenerationconsideringharmonicc0I1stra[J].AutomationofElectricPowerSystems,2007,31(3):19-23.[14]范元亮,赵波,江全元,等.过电压限制下分布式光伏电源最大允许接入峰值容量的计算[J].电力系统自动—化,2012,36(17):4044.FANYuanliang,ZHAOBo,JIANGQuanyuan,eta1.Calculationofmaximumpeakcapacityofdistributedgenerationconsideringvoltageconstraints[J].AutomationofElectricPowerSystems,2012,36(17):40-44.[15]TONKOSKITURCOrmD,EL-FOULYTHM.Impact0fhi曲PVpenetrationonvoltageprofilesinresidentialneighborhoods[J].IEEETransactionsonSustainableEnergy,2012,3(3):518・527.[16]许晓艳,黄越辉,刘纯,等.分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案[J】.电网技术,2010,34(10):140-146.XUXiaoyan,HUANGYuehui,LIUChun,eta1.Influenceofdistributedphotovoltaicgenerationonvoltageindistributionnetworkandsolutionofvoltagebeyondlimits[J].PowerSystemTechonology,2010,34(10):140.】46.[17]刘健,同向前,潘中美,等.考虑电压因素时分布式光伏电源的准入容量[J].电力系统保护与控制,2014,42(6):45-51.LIUJian,TONGXiangqian,PANZhongmei,eta1.ThemaximumpowerofdistributedPVgenerationaccordingtoover-voltageindistributionnetwork[J].PowerSystemProtectionandControl,2014,42(6):45.51.[18]胡骅,吴汕,夏翔,等.考虑电压调整约束的多个分布式电源准入功率计算[J].中国电机工程学报,2006,—26(19):1317.HUHua,WUShan,XIAXiang,eta1.Computingthemaximumpenetrationlevelofmultipledistributedgeneratorsindistributionnetworktakingintoaccountvoltageregulationconstraints[J].ProceedingsoftheCSEE,2006,26(19):13-17.[19]黄炜,刘健,魏昊煜,等.分布式光伏电源极端可接入容量极限研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(3):22-28.HUANGWei,LIUJian,WEIHaokun,eta1.Extremecapacitylimitationsofphotovoltaicgeneratorsindistributiongrids[J].PowerSystemProtectionandControl,2015,43(3):22-28.[2O]王伟胜,冯双磊,张义斌,等.风电场最大装机容量和电网短路容量的关系[J].国际电力,2005,9(2):31-34.WANGWeishen ̄FENGShuanglei,ZHANGYibin,eta1.Therelationshipbetweenmaximumpeakcapacityofwindgeneratorandshortcircuitcapacityofdistribution—network[J].InternationalPower,2005,9(2):3134.—收稿日期:2015-0519;修回Et期l2015-07-06作者简介:黄巍(1991-),男,硕士研究生,主要研究方向为电力系统分析与控制;E.mail:13121413@bjtu.edu.cn吴俊勇(1966一),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为电力系统分析与控制,新能源发电和智能电网,铁道电气化,电力信息化。E-mail:wujy@,bjtu.edu.ca(编辑姜新丽)
文库帮主
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档