唐 巍，蔡永翔，李天銳,徐鷗洋

(1.中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院，北京 海淀 100083；2.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

隨著能源問題及環(huán)境問題的日益凸顯，光伏發(fā)電(photovoltaic，PV)正在迅速發(fā)展，并逐漸由集中式并網(wǎng)向分布式并網(wǎng)轉(zhuǎn)變[1]。隨著國家對分布式光伏的日益重視及光伏扶貧項目的日益推進，在低壓配電網(wǎng)中光伏高滲透率不可避免，這將導致低壓配電網(wǎng)由原來的無源網(wǎng)絡發(fā)展成為有源網(wǎng)絡，從而引起系統(tǒng)潮流和電壓分布的改變[2]。由于光伏與負荷的時序特性決定了光伏高出力時段與重負荷時段的錯位[3]，白天光伏出力大于負荷造成過電壓風險，夜晚光伏無出力而負荷較大造成欠電壓風險[4]。另外光伏并網(wǎng)點功率受光照、溫度等因素的影響大，可能造成低壓配電網(wǎng)的電壓波動[5]。

為提高低壓配電網(wǎng)對分布式光伏的消納能力，國內(nèi)外學者提出了一些消納策略，主要包括兩類方法：第1類從配電公司角度出發(fā)，通過電網(wǎng)改造、增大導線截面[6]、安裝調(diào)壓器[7]、利用儲能設(shè)備[8-9]、引入需求側(cè)管理[10]等措施，也可通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓器變壓(on-load tap changing transformer，OLTC)運行分接頭進行電壓控制[11]，但隨著光伏滲透率的持續(xù)增加，所帶來的經(jīng)濟成本大幅提升[12]；第2類措施是從用戶角度出發(fā)，最大限度利用光伏逆變器控制能力減小光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)所造成的影響，提升光伏消納能力。文獻[13]通過預先設(shè)定下垂系數(shù)來協(xié)調(diào)各用戶的光伏有功出力的削減量，最終達到用戶之間平等切機，并消除電壓越上限風險。有功控制以犧牲光伏發(fā)電的經(jīng)濟性為代價來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡電壓水平，不能滿足用戶利益最大化。還有一些學者則是通過利用光伏本身的無功容量來提升光伏消納能力。文獻[3]中提出了一種分布式光伏逆變器控制策略，通過改變逆變器的無功輸出改善了電壓越限問題，提高了系統(tǒng)接納分布式光伏發(fā)電的能力。文獻[14]通過就地測量各光伏接入點有功出力值來確定光伏逆變器的無功輸出功率，以消除光伏有功輸出所造成的并網(wǎng)點電壓越限風險。文獻[15]利用隨機場景模擬法進行了光伏消納隨機場景的分析，并在此基礎(chǔ)上提出了光伏逆變器Volt/Var控制策略并對其參數(shù)進行優(yōu)化，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用率。由于配電網(wǎng)較大的R/X特性，單純靠無功調(diào)節(jié)控制能力有限，因此需要配合有功控制策略或其他措施，例如儲能系統(tǒng)(energy storage system，ESS)。目前國內(nèi)缺乏對以上控制策略的詳細仿真對比分析，也缺乏對有功無功協(xié)調(diào)控制策略的研究。

本文首先在Matlab/Simulink中搭建含PV，ESS的低壓配電網(wǎng)仿真模型；然后在此基礎(chǔ)上進行PV逆變器無功調(diào)節(jié)和ESS設(shè)備對光伏消納能力的影響仿真分析，對電壓偏移、網(wǎng)絡損耗、功率因數(shù)等指標參數(shù)進行對比，得出相關(guān)結(jié)論；最后，提出一種結(jié)合PV逆變器無功調(diào)節(jié)和ESS設(shè)備的控制策略，通過進一步的仿真分析比較加入該控制策略對電網(wǎng)技術(shù)指標的改善效果。

1 基于Matlab/Simulink的低壓配電網(wǎng)仿真模型

本文的仿真模型是220 V低壓配電網(wǎng)，上級電網(wǎng)經(jīng)過1臺配電變壓器連接1條低壓饋線，低壓饋線上共有8個用戶，每個用戶相距80 m，架空線型號為LGJ-50，r0=0.65 Ω/km，x0=0.412 Ω/km，各節(jié)點均有負荷，并根據(jù)仿真要求接入相應設(shè)備(ESS、PV)，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 220 V低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of 220 V LVDN

由于用戶安裝了PV及ESS，對其模型做簡單描述[16]。太陽光的輻照度的變化會直接影響光伏輸出的電流和電壓，若光伏電池板短路電流為Isc，可得到光伏電池的開路電壓Uoc：

(1)

式中：A為電池片的二極管常數(shù)；k為玻爾茲曼常數(shù)；T為開爾文溫度；q為單位電荷電量；I0為反向飽和電流。

根據(jù)短路電流和開路電壓，可得到光伏電池的輸出功率：

Pout=IscUocFF

(2)

式中FF為填充因子。

若用戶安裝有ESS，其內(nèi)部的能量是不斷變化的，t+Δt時刻蓄電池的荷電狀態(tài)(state of charge，SOC)St+Δt由t時刻的SOC值St及本時段內(nèi)蓄電池的充放電功率決定，可表示為

(3)

式中：St為t時刻蓄電池的SOC值；Pbs為t時刻至下一時刻t+Δt時段內(nèi)蓄電池的充放電功率(充電時取正，放電時取負)；Cbs為蓄電池額定容量；Ubs為蓄電池額定電壓；η為充放電效率(充電時取 0.65～0.85，放電時取1)。

工作過程中，蓄電池有SOC值的限制，任意時刻其SOC值St需在限制的范圍內(nèi)，可表示為

(4)

2 逆變器無功調(diào)節(jié)對光伏消納的影響仿真分析

利用光伏逆變器本身的無功容量進行電壓調(diào)節(jié)是提升分布式光伏消納能力的重要手段之一。

2.1 控制原理

目前的光伏逆變器都具有一定的無功調(diào)節(jié)能力[11,17]，如圖2所示。

圖2 光伏逆變器無功容量Fig.2 Reactive capacity of PV inverter

(5)

考慮到光伏接入點在負荷側(cè)，接入點運行所在的象限不同，可能發(fā)出無功功率，也可能吸收無功功率，因此可利用光伏逆變器本身的無功控制能力對電壓進行調(diào)節(jié)。例如在白天光伏有功輸出大導致電壓上升時，吸收無功功率；在夜晚負荷需求大導致電壓下降時，發(fā)出無功功率。另外，逆變器是電力電子設(shè)備，可快速動作以適應光伏的快速波動性。傳統(tǒng)的無功下垂控制通過直接采集并網(wǎng)點處電壓信息，根據(jù)預先設(shè)置的下垂系數(shù)來確定逆變器無功功率，控制方法如圖3所示。

圖3 無功控制原理Fig.3 Principle of reactive power control

當UN≤U

(6)

當Uth-UV≤U

(7)

控制方程如下：

(8)

2.2 多功率斷面仿真分析

為檢驗無功控制的效果，在圖1低壓配電網(wǎng)中各節(jié)點都加裝PV，并觀察其凈功率呈線性增長時，各節(jié)點電壓、網(wǎng)絡損耗、功率因數(shù)等指標的情況。將并網(wǎng)點處向網(wǎng)絡輸出的功率表示為凈功率：

(9)

仿真結(jié)果指標包括網(wǎng)絡電壓、網(wǎng)絡損耗、功率因數(shù)。其中根據(jù)GB 12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》[18]，220 V低壓配電網(wǎng)中電壓在±5%之間為正常運行范圍，在[-10%,7%]之間為合格運行范圍，超過合格運行范圍即為越限；在多功率斷面仿真中對比控制前后網(wǎng)絡損耗最大、最小功率，在連續(xù)時間斷面仿真中對比控制前后1 d網(wǎng)損所消耗的電量；功率因數(shù)指標主要對控制過程中變壓器出口功率因數(shù)進行討論，分析其在±0.8及以上或±0.9及以上的部分所占比例。

在控制過程中并網(wǎng)點凈功率Pnet在-4～+4 kW之間線性增長，圖3中具體設(shè)置參數(shù)Uth-UV=0.9 pu、Uth-OV=1.07 pu?？刂平Y(jié)果如圖4所示。

圖4 無功控制多功率斷面仿真結(jié)果Fig.4 Power interfaces simulation results of reactive power control

圖4(a)為不施加任何控制時各個節(jié)點電壓情況，其中最低電壓達到0.810 3 pu，最高電壓達到1.131 4 pu；無任何控制時電壓越限情況嚴重，其中末節(jié)點電壓在凈功率達到2.09 kW時出現(xiàn)越上限情況，在凈功率達到-2.22 kW時出現(xiàn)越下限情況。圖4(b)為利用PV逆變器無功容量進行控制之后的電壓結(jié)果，末節(jié)點電壓最小值為0.862 1 pu，最大值為1.086 4 pu，相對于無控制時的最小電壓上升了6.4%、最大電壓下降了4.0%，但仍然處于越限狀態(tài)，說明PV逆變器的無功容量不能滿足控制需求，若要進一步解決越限問題需要更大的無功容量。圖4(c)為控制前后網(wǎng)絡損耗的變化情況，無功控制后的網(wǎng)損曲線稍高于無控制時的網(wǎng)損曲線，無控制時網(wǎng)損最小值為0.008 8 kW，最大值為3.906 5 kW；而無功控制之后網(wǎng)損最小值降為0.003 7 kW，網(wǎng)損最大值變?yōu)?.461 6 kW，較無控制時升高了14.2%，控制后的網(wǎng)絡損耗有了一定幅度的升高，這是由于控制過程中逆變器提供的無功支撐使無功功率在網(wǎng)絡中的流動增加，導致網(wǎng)絡損耗的增加。圖4(d)為變壓器出口處功率因數(shù)情況，其中有90.6%的功率因數(shù)維持在±0.8及以上，但只有53.6%維持在±0.85及以上，48%維持在±0.8及以上，其中在凈功率為正時，功率因數(shù)只能達到-0.856 7，這是由于逆變器在過電壓時吸收無功功率所致。綜上所述，利用逆變器無功容量進行無功控制不用借助其他設(shè)備，因而其設(shè)備成本較低，但其控制能力有限，且增大了網(wǎng)絡損耗，對功率因數(shù)也有一定的不利影響。

2.3 連續(xù)時間斷面仿真分析

為進一步分析PV逆變器無功控制能力，在2.2節(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合光伏和負荷的實際情況，加入24 h時間尺度下的連續(xù)時間斷面仿真分析，本文所用的光伏曲線及負荷曲線如圖5所示。

圖5 24 h時間尺度光伏及負荷曲線Fig.5 PV and load curve in 24 h

在24 h時間尺度下的仿真結(jié)果如圖6所示。圖6(a)為無控制時各節(jié)點電壓情況，最低電壓為0.851 5 pu，最高電壓為1.1199pu，越限情況嚴重；圖6(b)為無功控制后的電壓情況，相對于不控制時電壓有了明顯改善，最高電壓降為1.090 6 pu，降低了2.6%，最低電壓上升為0.901 3 pu，升高了5.8%，但電壓越上限現(xiàn)象仍存在，說明無功控制難以滿足實際控制需求；圖6(c)為無控制時變壓器出口處功率因數(shù)情況，控制前功率因數(shù)有76.74%維持在±0.9及以上；圖6(d)為控制后的功率因數(shù)情況，有64.15%保持在±0.9及以上，下降了16.4%；圖6(e)為控制后的網(wǎng)絡損耗情況，無控制時1 d中的網(wǎng)損為20.81 kW·h，控制后的網(wǎng)損為23.47 kW·h，增加了12.8%，控制后的網(wǎng)絡損耗高于控制之前。綜上所述，利用PV逆變器無功容量進行控制后，網(wǎng)絡中欠電壓問題得到解決，但過電壓風險無法完全消除，變壓器出口功率因數(shù)下降，網(wǎng)絡損耗卻會增加，所以利用PV逆變器無功容量來提升光伏消納能力的作用有限。

3 ESS設(shè)備對光伏消納的影響仿真分析

分布式儲能系統(tǒng)的利用已成為提升低壓配電網(wǎng)分布式光伏消納能力的重要手段之一[19-20]。

3.1 控制原理

ESS設(shè)備的加入可在白天光伏高滲透時段吸收光伏發(fā)出的有功功率，以預防過電壓風險；在夜晚負荷需求大的時段發(fā)出儲存的有功功率，以預防欠電壓風險。傳統(tǒng)的有功下垂控制直接采集并網(wǎng)點電壓，并根據(jù)預先設(shè)置的下垂系數(shù)來確定ESS吸收或發(fā)出的有功功率。

圖7中，PESS是ESS設(shè)備并網(wǎng)點的有功功率。當并網(wǎng)點電壓在[Uth-UV,Uth-OV]區(qū)間內(nèi)，電壓運行在正常范圍，滿足負荷需求，不需要ESS進行功率調(diào)節(jié)；當并網(wǎng)點電壓超過Umax-OV(低于Umax-OV)時，ESS設(shè)備就開始吸收(發(fā)出)有功功率；當并網(wǎng)點電壓達到電壓合理范圍界限Umax-OV(Umin-UV)時，為降低高滲透率光伏帶來的過電壓風險，ESS設(shè)備就開始以最大功率吸收(發(fā)出)有功功率。

圖6 24 h無功控制仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results of reactive power control in 24 h

圖7 有功控制原理Fig.7 Principle of active power control

當Umin-UV≤U

(10)

當Uth-OV

(11)

控制方程如下：

(12)

3.2 多功率斷面仿真分析

為檢驗加入ESS的控制效果，在圖1所示低壓配電網(wǎng)中各節(jié)點都加裝ESS設(shè)備和PV，并觀察各節(jié)點電壓、網(wǎng)絡損耗及變壓器出口功率因數(shù)隨凈功率的線性增加的變化情況。此時凈功率表示為

(13)

圖8 有功控制多功率斷面仿真結(jié)果Fig.8 Power interfaces simulation results ofactive power control

圖8(a)為加入ESS之后電壓控制結(jié)果，在凈功率達到-1.11 kW時ESS開始放電，在凈功率達到1.55 kW時ESS開始充電，最終將電壓控制在合理運行范圍之內(nèi)，電壓越限現(xiàn)象得到了有效控制；圖8(b)為控制前后網(wǎng)絡損耗的變化情況，在ESS進行充放電之前，兩者的曲線重合，在電壓達到控制閥值后，加入有功控制后網(wǎng)損曲線明顯低于無控制時網(wǎng)損曲線，有功控制之后網(wǎng)損最小值不變，但網(wǎng)損最大值降為1.228 5 kW，較無控制降低了68.6%，控制后的網(wǎng)絡損耗有了大幅度降低，說明ESS設(shè)備的利用大大減少了有功功率在網(wǎng)絡中的流動和其帶來的網(wǎng)絡損耗；圖8(c)為變壓器出口處功率因數(shù)情況，有93.1%的功率因數(shù)維持在±0.8及以上，比無功控制提升了2.8%，還有89.4%維持在±0.9及以上，提升了86.3%，功率因數(shù)控制效果理想。綜上所述，利用ESS設(shè)備進行有功控制對電壓的控制效果顯著，能夠較好地預防電壓越限風險，并且對降低網(wǎng)絡損耗也有一定作用；另外，其對網(wǎng)絡功率因數(shù)影響較小，但由于ESS設(shè)備成本較高，導致整體控制方案的經(jīng)濟性下降。

3.3 連續(xù)時間斷面仿真分析

為進一步分析加入ESS設(shè)備對光伏消納的影響情況，又進行了日內(nèi)仿真分析。增加了對1 d中ESS設(shè)備充放電電量的討論，仿真結(jié)果如圖9所示。

圖9 24 h有功仿真結(jié)果Fig.9 Simulation results of active power control in 24 h

圖9(a)為加入ESS之后電壓控制結(jié)果，最低電壓變?yōu)?.914 3 pu，較無控制上升了7.4%，最高電壓變?yōu)?.099 1 pu，降低了1.9%，電壓越上限現(xiàn)象仍然存在；圖9(b)為控制前后網(wǎng)絡損耗的變化情況，控制后的網(wǎng)損為12.03 kW·h，較控制前下降了42.2%，這是由于控制過程中ESS吸收了網(wǎng)絡中的有功功率，導致經(jīng)過有功控制之后的網(wǎng)絡損耗有了比較明顯的降低；圖9(c)為變壓器出口處功率因數(shù)情況，其中有53.1%的功率因數(shù)維持在±0.9及以上，較無控制下降了30.8%；圖9(d)為1 d中線路上所有ESS設(shè)備的功率變化情況，可看到最大吸收功率達到10 kW，最大放電功率達到8 kW，1 d下來，吸收電量7.81 kW·h，放出電量11.97 kW·h。綜上所述，利用ESS進行控制后，網(wǎng)絡中的過電壓風險仍無法完全消除，網(wǎng)絡損耗有大幅降低，變壓器出口功率因數(shù)卻有下降，且需要ESS的容量較大，所以利用ESS設(shè)備雖然對提升光伏消納能力有一定幫助，但費用會較高。為進一步研究提升光伏消納能力的策略，本文將無功消納策略和有功消納策略進行協(xié)調(diào)，提出一種有功無功消納策略，并對其進行仿真分析。

4 逆變器與ESS協(xié)調(diào)對光伏消納的影響仿真分析

通過第2、3節(jié)仿真分析可見，利用PV逆變器本身無功容量進行無功控制的控制能力有限，不能有效抑制電壓越限現(xiàn)象，且網(wǎng)絡損耗嚴重，但由于其沒有借助其他設(shè)備，控制成本較低；利用ESS進行有功控制的控制效果理想，但要求ESS容量較大，導致設(shè)備成本高，整個控制策略經(jīng)濟性差。為在滿足控制性能要求的同時考慮經(jīng)濟性，本文提出一種協(xié)調(diào)PV逆變器和ESS設(shè)備的控制策略。

4.1 控制原理

ESS與PV逆變器協(xié)調(diào)是為將有功對電壓的強影響力與無功控制的經(jīng)濟性相結(jié)合，在滿足控制要求的前提下能盡可能地降低成本費用。在本文的協(xié)調(diào)控制中，將盡可能地利用PV逆變器的無功容量平抑電壓偏移，在無功控制不能滿足要求時進入有功控制，兩種控制都通過預先設(shè)定的下垂系數(shù)確定控制量的輸出。

圖10 協(xié)調(diào)有功無功控制原理Fig.10 Principle of P-Q coordinated control

1) 當Ust-UV≤U≤Ust-OV時，此區(qū)間電壓運行在正常范圍內(nèi)，不需要控制設(shè)備的有功無功支持，功率值為

(14)

2) 當Uth-UV≤U

(15)

3) 當Umin-UV≤U

(16)

4) 當U

(17)

5) 當Uth-OV≤U

(18)

6) 當Umax-OV≤U

(19)

7) 當U>Umax-OV時，此時并網(wǎng)點電壓達到了上限值，需要PV逆變器和ESS以最大功率吸收無功及有功功率，功率值為

(20)

綜上所述，控制流程如圖11所示。

圖11 有功無功協(xié)調(diào)控制流程圖Fig.11 Flow chart of P - Q coordinated control

4.2 多功率斷面仿真分析

為檢驗協(xié)調(diào)有功無功控制的效果，在圖1低壓配電網(wǎng)中各節(jié)點都加裝ESS和PV，觀察各節(jié)點電壓、網(wǎng)絡損耗及功率因數(shù)隨凈功率的線性增加的變化情況，仿真結(jié)果如圖12所示。

圖12 有功無功協(xié)調(diào)控制多功率斷面仿真結(jié)果Fig.12 Power interfaces simulation results of P - Q coordinated control

圖12(a)為利用有功無功協(xié)調(diào)控制方案的電壓結(jié)果，末節(jié)點電壓最小值為0.910 4 pu，相對于無控制時上升了12.4%，最大值為1.068 4 pu，下降了5.6%，且都控制在了合理運行范圍之內(nèi)，說明協(xié)調(diào)控制策略起到了預防電壓越限的作用。圖12(b)為控制前后網(wǎng)絡損耗的變化情況，可看到凈功率在[-1.03,0.82] kW區(qū)間內(nèi)，兩種策略都沒加入，控制前后的曲線重合；在電壓達到控制限值后，首先加入的無功控制將網(wǎng)損曲線拉高，這是由于無功控制增大了網(wǎng)絡中的無功功率流動，使得網(wǎng)絡損耗增大，隨著電壓的進一步增加使得有功控制加入，此時網(wǎng)絡損耗上升趨勢減弱；隨后，協(xié)調(diào)控制的網(wǎng)損曲線低于無控制時的網(wǎng)損曲線，這是由于有功控制減少了網(wǎng)絡中的有功功率流動，使得網(wǎng)絡損耗降低，較無控制時，協(xié)調(diào)控制之后網(wǎng)損最小值不變，網(wǎng)損最大值變?yōu)?.361 5 kW，較無控制時降低了14%，故協(xié)調(diào)有功無功控制對網(wǎng)絡損耗的影響不大。圖12(c)為變壓器出口處功率因數(shù)情況，其中有60%的功率因數(shù)維持在±0.8及以上，有93.3%的功率因數(shù)維持在±0.8及以上，功率因數(shù)控制效果雖達不到有功控制的水平，但較無功控制有了較大的提高。綜上所述，利用ESS與PV逆變器進行協(xié)調(diào)有功無功控制有效利用了逆變器的無功容量，降低了控制運行成本，還利用有功功率進行電壓越限預防，不僅有效控制了并網(wǎng)點電壓水平，還降低了控制運行費用，提高了控制方案的經(jīng)濟性。

4.3 連續(xù)時間斷面仿真分析

為進一步分析加入ESS設(shè)備與PV無功協(xié)調(diào)控制對光伏消納的影響情況，進行了日內(nèi)仿真分析，仿真結(jié)果如圖13所示。

圖13(a)為在24 h時間尺度上使用有功無功協(xié)調(diào)控制之后電壓控制結(jié)果，其中，最低電壓變?yōu)?.931 8 pu，較無控制時上升了9.4%，最高電壓變?yōu)?.069 5 pu，下降了4.5%，較前面兩種方案有了很大提升，電壓越限問題得到了解決；圖13(b)為控制前后網(wǎng)絡損耗的變化情況，由于白天有功及無功功率的輸出，導致白天時段內(nèi)控制后的網(wǎng)損增加，在24 h中控制前總網(wǎng)損為20.81 kW·h，控制后的總網(wǎng)損為22.54 kW·h，上升了8.3%；圖13(c)為變壓器出口處功率因數(shù)情況，其中有66.32%的功率因數(shù)都維持在±0.9及以上，效果理想；圖13(d)表示1 d中線路上所有ESS設(shè)備的功率變化情況，可看到最大吸收功率為4.17 kW，最大放電功率為2.94 kW，日吸收電量2.84 kW·h，日放出電量1.58 kW·h。綜上所述，協(xié)調(diào)控制策略性能指標均有改善，為便于對比分析控制策略的指標參數(shù)，將24 h時間尺度下的仿真結(jié)果總結(jié)整理，如表1所示。

從表1中可看出:3種控制策略都能預防電壓越下限風險，且有功無功協(xié)調(diào)控制電壓抬升效果明顯；無功控制和有功控制都無法完全控制電壓不越上限，有功無功協(xié)調(diào)控制能將電壓控制在限值之內(nèi)，說明其對電壓的控制效果優(yōu)于前2個控制策略；在1 d中的網(wǎng)損電量方面，有功控制效果最好，協(xié)調(diào)控制其次，無功控制最差；在功率因數(shù)指標方面，協(xié)調(diào)控制后的功率因數(shù)達到±0.8及以上的時刻所占比例最大，無功控制其次，有功控制最差；在ESS充放電電量方面，協(xié)調(diào)控制遠小于有功控制。綜上所述，有功無功協(xié)調(diào)控制之后，網(wǎng)絡中的電壓越限風險得到了很好的解決，網(wǎng)絡損耗適中，變壓器出口功率因數(shù)較前2種策略有所提升，且所需ESS容量大幅降低，最大程度減少了設(shè)備投資成本。所以逆變器與ESS協(xié)調(diào)能夠幫助提升光伏消納能力，且網(wǎng)絡綜合指標最優(yōu)，在滿足控制要求的前提下降低了設(shè)備要求，減少了投資成本。

圖13 24 h協(xié)調(diào)有功無功控制結(jié)果Fig.13 Simulation results of P-Q coordinated control in 24 h

控制情況電壓最小值/pu電壓最大值/pu網(wǎng)絡損耗/(kW·h)功率因數(shù)≥±0.8的比例/%ESS充電量/(kW·h)ESS放電量/(kW·h)無控制0.85151.119920.8176.74無功控制0.90131.090623.4764.15有功控制0.91431.099112.0353.137.8111.97有功無功協(xié)調(diào)控制0.93181.069522.5466.322.841.58

5 結(jié)論

本文針對逆變器無功調(diào)節(jié)、ESS有功控制兩種提升低壓配電網(wǎng)光伏消納能力的控制策略進行了仿真分析，在此基礎(chǔ)上提出了逆變器無功與ESS有功相協(xié)調(diào)的控制策略。研究結(jié)論如下：

1) 利用PV逆變器無功控制無法消除過電壓風險且導致網(wǎng)絡損耗增加，所以其對提升光伏消納能力的作用有限;

2) 利用ESS控制仍無法完全消除過電壓風險，但越限情況較逆變器無功控制有所下降，網(wǎng)絡損耗降低，功率因數(shù)下降，但其所需ESS的容量較大，使得設(shè)備成本高、經(jīng)濟性差；

3) 采用有功無功協(xié)調(diào)控制能很好地解決電壓越限風險，網(wǎng)絡損耗合理，功率因數(shù)提升，所需ESS容量大幅降低，設(shè)備成本降低，在滿足控制要求的前提下提高了經(jīng)濟性。

下一步的研究可針對光伏出力的隨機波動性提出相應的控制策略并進行仿真分析。