含分布式光伏配電網(wǎng)電壓優(yōu)化策略研究

含分布式光伏配電網(wǎng)電壓優(yōu)化策略研究1.引言1.1分布式光伏發(fā)電背景及意義隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，分布式光伏發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源形式，受到了世界各國的廣泛關(guān)注。分布式光伏發(fā)電具有能源消耗低、環(huán)境污染小、安裝地點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率具有重要意義。在我國，分布式光伏發(fā)電近年來得到了迅速發(fā)展。政府出臺(tái)了一系列政策扶持措施，包括光伏發(fā)電補(bǔ)貼、光伏扶貧等，推動(dòng)了分布式光伏市場的繁榮。分布式光伏發(fā)電不僅有助于緩解電力供需矛盾，減少對化石能源的依賴，還能促進(jìn)節(jié)能減排，為我國能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展貢獻(xiàn)力量。1.2配電網(wǎng)電壓優(yōu)化的重要性配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)將輸電網(wǎng)的電能傳輸?shù)接脩?。隨著分布式光伏發(fā)電的接入，配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性受到較大影響。電壓過高或過低都會(huì)對用戶設(shè)備、配電網(wǎng)設(shè)備以及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)本身造成損害，甚至影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究配電網(wǎng)電壓優(yōu)化策略具有重要意義。合理的電壓優(yōu)化策略可以提高配電網(wǎng)電壓質(zhì)量，保障用戶設(shè)備正常運(yùn)行，降低線損，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，為分布式光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。1.3文獻(xiàn)綜述近年來，國內(nèi)外學(xué)者在分布式光伏發(fā)電及其接入配電網(wǎng)的電壓優(yōu)化方面進(jìn)行了大量研究。文獻(xiàn)綜述主要從以下幾個(gè)方面展開：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)建模與控制策略：研究分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理及控制策略，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。配電網(wǎng)電壓優(yōu)化方法：分析不同電壓優(yōu)化方法的優(yōu)缺點(diǎn)，如傳統(tǒng)的調(diào)壓器、電容器組等，以及現(xiàn)代智能優(yōu)化算法在配電網(wǎng)電壓優(yōu)化中的應(yīng)用。分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的影響：研究分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)后，對電壓、電流、功率等參數(shù)的影響，為電壓優(yōu)化策略提供依據(jù)。綜合優(yōu)化策略：考慮分布式光伏發(fā)電與配電網(wǎng)的相互作用，提出適用于含分布式光伏配電網(wǎng)的電壓優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)概述2.1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種新型的發(fā)電方式，它將光伏發(fā)電系統(tǒng)分布在用戶側(cè)，與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，有效提高了能源利用效率，降低了電力系統(tǒng)的損耗。該系統(tǒng)主要由光伏電池組件、逆變器、配電箱、儲(chǔ)能設(shè)備等組成。光伏電池組件：光伏電池是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，它將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能。光伏電池組件由多個(gè)光伏電池單元串聯(lián)或并聯(lián)而成，具有高的轉(zhuǎn)換效率。逆變器：逆變器是將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的裝置，它保證了光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠與配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有效互聯(lián)。配電箱：配電箱主要負(fù)責(zé)對發(fā)電系統(tǒng)的輸出電能進(jìn)行分配和調(diào)節(jié)，確保電能安全、穩(wěn)定地輸送到配電網(wǎng)。儲(chǔ)能設(shè)備：儲(chǔ)能設(shè)備主要用于儲(chǔ)存光伏發(fā)電系統(tǒng)在光照不足或夜間產(chǎn)生的電能，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。工作原理：當(dāng)太陽光照射到光伏電池上時(shí)，電池中的光生電子和空穴在PN結(jié)內(nèi)形成電場，產(chǎn)生電動(dòng)勢。通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為與配電網(wǎng)頻率、相位一致的交流電，實(shí)現(xiàn)與配電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行。2.2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的影響分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)，將對配電網(wǎng)的電壓、功率、穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生影響。電壓影響：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，其輸出功率會(huì)隨著光照強(qiáng)度的變化而波動(dòng)，導(dǎo)致接入點(diǎn)電壓波動(dòng)。在光照充足時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率增加，可能導(dǎo)致接入點(diǎn)電壓升高；而在光照不足時(shí)，電壓降低。功率影響：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，將減少配電網(wǎng)從上級電網(wǎng)吸收的功率，降低線損，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率。穩(wěn)定性影響：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)，增加了配電網(wǎng)的復(fù)雜性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可能會(huì)出現(xiàn)電壓穩(wěn)定性、諧波等問題，對配電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。為應(yīng)對這些影響，需要研究相應(yīng)的電壓優(yōu)化策略，確保分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。3配電網(wǎng)電壓優(yōu)化策略3.1配電網(wǎng)電壓優(yōu)化目標(biāo)及約束條件配電網(wǎng)電壓優(yōu)化旨在確保系統(tǒng)運(yùn)行在安全、可靠且經(jīng)濟(jì)高效的工作狀態(tài)，同時(shí)滿足以下目標(biāo)：維持配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍內(nèi)，防止電壓過高或過低；降低系統(tǒng)線損，提高電能利用率；提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入能力；考慮到分布式光伏發(fā)電的不確定性，優(yōu)化策略需具備較強(qiáng)的魯棒性。優(yōu)化過程中的約束條件包括：配電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)限制，如變壓器容量、線路載流量等；節(jié)點(diǎn)電壓上下限約束；分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率限制；系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。3.2傳統(tǒng)電壓優(yōu)化方法傳統(tǒng)電壓優(yōu)化方法主要包括以下幾種：調(diào)壓器調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)變壓器分接頭或電容器投切，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)；線路補(bǔ)償：通過在線路中安裝補(bǔ)償裝置，改善線路電壓水平；分布式發(fā)電調(diào)度：調(diào)整分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，影響配電網(wǎng)電壓分布；負(fù)荷側(cè)管理：通過負(fù)荷控制，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。這些方法在一定程度上能改善配電網(wǎng)電壓水平，但在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)大規(guī)模接入時(shí)，其適應(yīng)性及優(yōu)化效果有限。3.3分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)下的電壓優(yōu)化策略針對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的電壓問題，以下幾種優(yōu)化策略具有較好效果：綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化策略：考慮多種調(diào)節(jié)手段（如光伏系統(tǒng)輸出功率、調(diào)壓器調(diào)節(jié)、線路補(bǔ)償?shù)龋┑膮f(xié)同作用，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，運(yùn)用智能優(yōu)化算法求解；分區(qū)優(yōu)化策略：根據(jù)配電網(wǎng)的電壓特性，將配電網(wǎng)劃分為多個(gè)區(qū)域，分別對每個(gè)區(qū)域進(jìn)行電壓優(yōu)化；實(shí)時(shí)電壓控制策略：利用先進(jìn)的測量、通信及