一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)無功輸出的分布式光伏發(fā)電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)無功輸出的分布式光伏發(fā)電控制方法，涉及電力系統(tǒng) 無功優(yōu)化與控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電作為一種清潔、高效發(fā)電方式，近年來受到人們廣泛的關(guān)注與青 睞。但是，由于光伏發(fā)電具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和間斷性，當(dāng)配電系統(tǒng)中接入大量光伏后，配電 系統(tǒng)的運(yùn)行控制的復(fù)雜程度明顯增強(qiáng)，有時甚至?xí)?dǎo)致整個配網(wǎng)的負(fù)荷分布發(fā)生很大的變 化，這對配電線路損耗和配網(wǎng)電壓以及配網(wǎng)的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性都會造成影響。比如：當(dāng) 分布式電源退出時，使得依靠分布式電源支持的饋線電壓降低，尤其線路末端的節(jié)點(diǎn)電壓 變化幅度過大，這就帶來電壓閃變等電能質(zhì)量問題。因此，對于分布式光伏接入配電網(wǎng)后， 需要對其進(jìn)行一定程度的人工補(bǔ)償。
[0003] 傳統(tǒng)的人工補(bǔ)償方式主要采用載調(diào)壓變壓器、SVC、并聯(lián)電容器等，這些裝置安裝 和維護(hù)費(fèi)用高、安裝地點(diǎn)不易更換、安裝容量受限制等缺陷。目前國內(nèi)外越來越多的相關(guān)領(lǐng) 域的研究人員致力于無功控制優(yōu)化算法，加之無功優(yōu)化算法具有多目標(biāo)性、負(fù)荷及運(yùn)行方 式的不確定性、控制變量的離散性、解空間的非凸性以及約束條件數(shù)量與類型多等特點(diǎn)，傳 統(tǒng)的方法并不能保證無功控制優(yōu)化的準(zhǔn)確性，不能有效的改善電能質(zhì)量和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)無功輸出的分布 式光伏發(fā)電控制方法，利用粒子群算法對光伏參與輸出的無功進(jìn)行優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)無功 補(bǔ)償優(yōu)化效果不理想，導(dǎo)致電能質(zhì)量差的問題。
[0005] 本發(fā)明是通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種自適應(yīng)調(diào)節(jié)無功輸出的分布式光伏發(fā)電控制方法，步驟如下：
[0007] 步驟1)，所在地區(qū)的配電網(wǎng)系統(tǒng)中接入光伏，所述光伏參與吸收或發(fā)出無功，根據(jù) 該地區(qū)的日照強(qiáng)度、溫度和當(dāng)?shù)刎?fù)荷數(shù)據(jù)，計算光伏的輸出功率值，并求得所述光伏輸出無 功功率的上限值；
[0008] 步驟2)，利用粒子群算法優(yōu)化所述配電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功控制；其中，將無功補(bǔ)償 裝置的位置和檔位變化的快慢作為所述粒子群算法中的位置和速度的初始值，設(shè)置所述粒 子群算法的目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)是無功補(bǔ)償設(shè)備的投入和調(diào)控費(fèi)用、系統(tǒng)網(wǎng)損費(fèi)用、調(diào)控 設(shè)備最少和電壓安全運(yùn)行值按照不同的系數(shù)相加而成。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟1)所述的光伏的輸出功率值表達(dá)式如下：
[0010] Ppv= Pmpp*Irradiance*facto;r*EfT c〇nverter (1)
[0011] 其中，Pmpp為單位面積光伏板的功率；Irradiance為光伏板對應(yīng)的光照強(qiáng)度； factor為溫度對光伏發(fā)出有功功率的影響因子；Eff；_CTtCTS與光伏相連逆變器的效率。
[0012] 進(jìn)一步的，所述步驟1)中，根據(jù)與各個光伏并網(wǎng)點(diǎn)相連的逆變器的容量和光伏發(fā) 出的有功功率，計算該光伏的輸出無功功率的上限值，表達(dá)式如下：
[0014] 其中，Iq|_(t)為t時刻光伏的輸出無功功率的上限值；s_為各個光伏并網(wǎng)點(diǎn)相 連的逆變器的容量；p(t)為光伏在t時刻發(fā)出的有功功率。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟2)所述的約束條件包括：光伏并網(wǎng)的各個節(jié)點(diǎn)的有功和無功功率 平衡約束、所述節(jié)點(diǎn)電壓約束、電容器，電抗器和SVC容量約束、可調(diào)變壓器分接頭約束和 光伏無功出力約束。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟2)所述的目標(biāo)函數(shù)是根據(jù)潮流計算獲得的，表達(dá)式如下：
[0017] minF = · f4 (3)
[0018] 其中，W1, w2, W3為權(quán)重系數(shù)；a為電壓越線罰函數(shù)系數(shù)；f為無功補(bǔ)償設(shè)備的投入 和調(diào)控費(fèi)用；f2為系統(tǒng)網(wǎng)損費(fèi)用；匕為最少調(diào)控設(shè)備；f 4為電壓安全運(yùn)行值。
[0019] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0020] 傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償方式存在很多限制性因素，從而造成所求解的最優(yōu)無功補(bǔ)償值并 不準(zhǔn)確，降低配電網(wǎng)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量，無法保證配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本發(fā)明提出了一 種自適應(yīng)調(diào)節(jié)無功輸出的分布式光伏發(fā)電控制方法，將光伏參與輸出無功功率，并且利用 改進(jìn)的粒子算法對光伏無功補(bǔ)償裝置的最優(yōu)解計算，該方法不僅計算速度快，具有較好的 全局性，優(yōu)化效果明顯，有效地提高配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和電能質(zhì)量。
[0021] 考慮到逆變器容量對于光伏的無功功率輸出的限制因素，從而確定了光伏無功功 率輸出的上限值。在限定的范圍內(nèi)，對光伏的無功輸補(bǔ)償進(jìn)行優(yōu)化，提高光伏進(jìn)行無功功率 輸出的穩(wěn)定性和可靠性，更符合系統(tǒng)實(shí)際的工作情況。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的分布式光伏接入的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025] -種自適應(yīng)調(diào)節(jié)無功輸出的分布式光伏發(fā)電控制方法，步驟如下：
[0026] 步驟（一）、所在地區(qū)的配電網(wǎng)系統(tǒng)中接入光伏，所述光伏參與吸收或發(fā)出無功， 根據(jù)該地區(qū)的日照強(qiáng)度、溫度和當(dāng)?shù)刎?fù)荷數(shù)據(jù)，計算光伏的輸出功率值，并求得所述光伏輸 出無功功率的上限值。
[0027] 步驟（二）、利用粒子群算法優(yōu)化所述配電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功控制；其中，將無功補(bǔ) 償裝置的位置和檔位變化的快慢作為所述粒子群算法中的位置和速度的初始值，設(shè)置所述 粒子群算法的目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)是無功補(bǔ)償設(shè)備的投入和調(diào)控費(fèi)用、系統(tǒng)網(wǎng)損費(fèi)用、調(diào) 控設(shè)備最少和電壓安全運(yùn)行值按照不同的系數(shù)相加而成。
[0028] 步驟（一）中，在日照強(qiáng)度方面，光伏在日照強(qiáng)度強(qiáng)的時候發(fā)出的有功功率較多， 光伏在晚上時光照強(qiáng)度幾乎為0,基本上不發(fā)出有功功率。在溫度方面，當(dāng)溫度達(dá)到一定值， 光伏發(fā)出的有功功率會由于飽和影響而減少，光伏發(fā)出的有功功率P pv表達(dá)式如下：
[0029] Ppv= Pmpp*Irradiance*facto;r*EfT c〇nverter (4)
[0030] 其中，Pmpp為單位面積光伏板的功率；Irradiance為光伏板對應(yīng)的日照強(qiáng)度； factor為溫度對光伏發(fā)出有功功率的影響因子；Eff；_CTtCTS與光伏相連逆變器的效率。
[0031] 步驟（一）中，根據(jù)與各個光伏并網(wǎng)點(diǎn)相連的逆變器的容量和光伏發(fā)出的有功功 率，計算該光伏的輸出無功功率的上限值，表達(dá)式如下：
[0033] 其中，Sniax表示為各個光伏并網(wǎng)點(diǎn)相連的逆變器的容量，P (t)為光伏在t時刻有功 功率的輸出值。
[0034] 步驟（二）中，利用粒子群算法設(shè)置的約束條件為包括：光伏并網(wǎng)的各個節(jié)點(diǎn)的有 功和無功功率平衡約束、所述節(jié)點(diǎn)電壓約束、電容器，電抗器和SVC容量約束、可調(diào)變壓器 分接頭約束和光伏無功出力約束。約束條件的具體表達(dá)式如下：
[0035] (1)各個節(jié)點(diǎn)的有功和無功功率平衡約束：
[0039] 其中，η為配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個數(shù)；PdP P u分別為節(jié)點(diǎn)i的有功注入和有功負(fù)荷； ^和Q?分別為節(jié)點(diǎn)i的無功注入和無功補(bǔ)償容量，Qu為無功負(fù)荷；Y為配電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo) 納矩陣；G和B是堆成的nXn矩陣，j為序數(shù)單位；G 1,和B u為G和B的矩陣元素 ；δ u表示 i和j的電壓相角差。<