配合主网调度的配电网分布式电源主动控制研究

肖金龙

国网福建省电力有限公司南安市供电公司

摘要：为了能够有效的降低大量的分布式电源接入配网之后所造成的电网潮流不确定性，在本篇文章当中，我们主要提出一种可以用于配合主网功率调度的配电网分布电源控制，该策略可以有效地实现主网对配电网在公共接入点的有无功率进行定制跟踪，从而使整个配电网等效为可以控制的功率节点，让配电网具有一定的调度性，同时具有分布式的电源间的有功功率的分担，以及平衡各电源之间的电压的特性，该策略使用的是分布式一致性算法。依赖于各节点之间的通信。不需要系统的全局讯息，还能够给出配电网分布式电源实现电压平衡的条件，策略有效的通过了相关的验证。

关键词：分布式控制；配电网；分布式电源

伴随着人们生活水平的不断的提高，人们对于周围环境的关注度也变得越来越高，以太阳能跟风能作为代表的可再生能源，现在已经逐渐的代替了传统的能源，成为了电网发展过程当中的一个非常重要的趋势。可再生能源大部分都是以分布式电源的方式连接到电力系统当中的，伴随着分布式电源技术的不断提升以及成本的不断的降低，分布式电源现在在配电网当中的安装率越来越高。分布式电源在接入电网之后，改变了传统的电网结构，使得配电网呈现出一个多元化的形式。在一定程度上，这样的办法增强了电网的规划和调度的难度。为了降低大量的分布式电源所接入而导致的配电网的不确定性，方便电网的调度，有必要研究分布式电源的控制以及使配电网具有可调度性。如果通过对配电网的分布式电源进行控制，使主网跟配电网的公共连接点的功率能够做到跟踪曲线，那么从电网的角度来看，该配电网是一个可以等效成受控的PQ负荷节点。

1. 图论基础

近些年来，伴随着配电网当中的分布式电源的不断的增多，配电网的控制研究受到了学术界的广泛关注，为了使配电网有一定的条件能力，所以说需要针对分布式电源的各种控制进行研究。有学者提出分布式电源的控制策略可以通过对电源的有功以及无功进行控制，可以实现对定点的线路的控制，同时该策略能够实现有功以及无功的比例分担，但是该策略的不足之处在于控制的时候需要获得电压的导数。这对于信号采样来说提出了更高的要求，降低了整个策略的可使用性。除此之外，也有学者提出分布式的电源的功率的协调策略，可以实现对PCC的功率控制，可以帮助配电网进行功率的调度。但是需要领导节点依据配电网的不同状态切换不同的模式，这增加了策略的复杂性。除此之外，还有学者提出了一种基于多代理系统的配电网自制策略，该策略需要在配电网当中增加许多控制器。第一层是主导控制器，第二层是节点控制器，最底层是受控控制器，分布在所有的电源层，该策略虽然能够实现电源的有功，无功控制，但是在多层结构额外增加控制器，使整个系统变得更加的复杂。

一个无向图G可以用一个集合（V,E）来表示，其中v=（1，2……，n）是由一个节点构成的有限非空集合，E是一个节点连边集合，如果两个节点能够通过连边连接起来，那么这一系列的序列我们将其称之为路径。如果两个节点i和j之间存在着路径的话，那么这两个节点是连通的。如果这二者之间不存在路径的话，我们将其称之为不连通的节点，如果一个无向图当中任意两个节点都是连通的，那么这个图就是连通的。一个图的度矩阵是一个对角线矩阵，这个对角线的对应节点是角线的元素。邻接矩阵A是（0，1）矩阵，所对应的对角元素是0，非对角元素是A，其中非对角元素A是i和j相连，否则是零，一个图的拉普拉斯矩阵定义为l=D-A。D是度矩阵，A是邻矩阵，因为拉普拉斯矩阵的行为是零，所以0是它的一个特征根，其对应的右向量是一个全为I的列向向量。

2. 问题描述

一个电力系统当中是包含着许多配电网的，一个配电网由各种分布式电源组成。下图是一个含有多个配电网的示意图，储能相比于光伏以及风机一类的分布式电源具有一定的特殊性，例如既可以发出功率，又能够吸收功率，而且整个系统在运行的过程当中是否能够正常工作是跟荷电状态有着一定的联系的，为了能够区别储能与光伏风机等分布式电源，在下图当中将其单独列出。在本文当中我们所考虑的分布式电源当中是不包含储能的，随着配电网分布式电源的接入量的不断的增大，如果不对其进行控制的话，很容易使工作的过程当中出现功率波动性变大这样的情况，功率波动性变大，会导致电网的电压以及运行造成很大的影响。

如果能够对分布式的电源进行协同控制的话，那么就可以使pc c处注入的功率有一定的参考值，那么该配电网在电网当中就可以等效成一个能够控制的节点，这可使配电网具有一定的调度能力，这也就为主电网的调度提供了更多的方便。本篇文章当中，我们所给出的策略主要是使配电网PCC注入功率跟踪主网给出参考值，也就是说让pcc注入有功或者是无功功率跟定事先锁定好的参考值，参考值主要由调度中心根据电网的运行状况，优化设计之后给出的，为了保证各个分布式电源的分布合理性，所以我们提出策略的同时也考虑了分布式电源的功率分担，此外电压幅值也是衡量的一个非常重要的指标，为了保证用户的用电质量维持电压均衡，我们需要考虑策略在运行时，各个分布式电源接入点处的规定电压以及波动的情况。

3、策略描述

3.1变流器控制结构

配电网当中的各个分布式的电源并流器使用的是PQ控制方式。P_i-sh,q_i-sh是分布式电源i的有效功率分担法以及电压均衡法所计算完毕之后产生的。P_i-cp，Q_i-cp分别是pc c处的补偿信号。

3.2PCC功率跟踪给定参考值

控制信号p_i-cp以及q_i-cp都是PCC的补偿信号，用于pc c处的有功以及无功跟踪电网调度当中给出的参考值，在配电网的通信过程当中。与pc c相连的分布式电源可以接收到pcc传递出来的功率信号，继而构成pcc的补偿信号。

3.3分布式电源有功功率分担

在本篇文章当中，我们所研究到的分布式电源的有功功率分担，指的就是所有分布式电源所发出来的有功功率以及变流器的额定功率之比。也就是说，有功功率按照比例进行分配，我们采用分布式的一致算法来实现分布式电源的有功功率的分担。在设计分布式一致算法的时候，我们应该首先去确定好一致性因子。

3.4分布式电源电压均衡

在本篇文章当中，我们所提出来的分布式的电源控制要求使PCC处无功率跟踪给定值参考，各分布式电源需要承担无功的赔偿，因此分布式电源的换流器不能够简单的只是跟踪模式，各电源的功率承担会影响到其配电网的电压。为了实现分布式电源的电压均衡，需要对pcc的偏差进行补偿。在本篇文章当中，主要设计了关于分布式电源的功率电压均衡算法。由于分布式电源在接入电网实际电压跟输出无功功率都会受到线路阻抗的影响，所以我们首先应该对配电网当中的阻抗进行分析。

结束语：

在本文当中主要提出了可以配合主网调度的配电网分布式电源控制，该控制策略建立了一种配电网跟主电网之间的控制框架，可以使主电网在配电网的公共连接处有功和无功注入功率给定的参考值从而配合主电网的调度。同时，该策略也能够有效地实现分布式电源的有功功率的分担，一些电压的均衡可以充分的利用配电网当中的分布式资源。此外，本文也分析了分布式电源接入配电网处的阻抗条件。

参考文献：

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