李 征，王文賓，韓勝峰，林麗娟

考慮無功支撐的分布式光伏接入配電網(wǎng)電壓適應(yīng)性研究

李 征1，王文賓1，韓勝峰1，林麗娟2

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054001；2.電力電子節(jié)能與傳動控制河北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(燕山大學(xué))，河北 秦皇島 066004)

在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)背景下，分布式光伏呈現(xiàn)高比例滲透趨勢。光伏出力的波動性易引起配電網(wǎng)電壓越限和三相不平衡問題，同時光伏逆變器的剩余容量又具有無功主動支撐作用，有利于改善電壓質(zhì)量。而且配電網(wǎng)阻感比大、電壓與有功耦合明顯，導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓受光伏有功無功的綜合影響而更加復(fù)雜。從電壓適應(yīng)性角度研究配電網(wǎng)接納三相和單相分布式光伏的承載能力。首先，按統(tǒng)計學(xué)原理分別建立最大值、期望值和眾數(shù)值等反映電壓質(zhì)量的統(tǒng)計特征指標(biāo)，并從光伏滲透率和接入分散程度兩方面描述分布式光伏的接入特征。其次，基于歷史天氣數(shù)據(jù)構(gòu)建典型日場景，考慮光伏主動參與無功支撐作用，運(yùn)用隨機(jī)模擬分析得出各節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量統(tǒng)計指標(biāo)。最后，采用AHP-CRITIC組合賦權(quán)法分別對電壓偏差和不平衡指標(biāo)進(jìn)行一定的加權(quán)組合，綜合反映電壓適應(yīng)性。應(yīng)用OpenDSS軟件進(jìn)行算例分析，結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有效性。

配電網(wǎng)；分布式光伏；主動支撐；場景構(gòu)建；電壓適應(yīng)性

0 引言

在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，我國電力系統(tǒng)正在由傳統(tǒng)型向新能源型過渡，這將促使分布式光伏極高比例接入配電網(wǎng)[1-2]。2021年6月，國家能源局正式下發(fā)《關(guān)于報送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏試點(diǎn)方案的通知》，標(biāo)志著配電網(wǎng)承載極高比例分布式光伏的現(xiàn)實(shí)壓力已擺在面前。電力系統(tǒng)承載高比例新能源需解決功率平衡和安全并網(wǎng)兩個問題。并網(wǎng)問題關(guān)注新能源能否安全接入配電網(wǎng)而不引起電壓和潮流越限，其中電壓問題是突出問題之一[3-4]。

分布式光伏(Distributed Photovoltaic, DPV)可主動參與電壓支撐[5]，實(shí)現(xiàn)靈活快速的無功調(diào)節(jié)，消除DPV隨機(jī)波動引起的電壓干擾[6-8]。文獻(xiàn)[9]針對分布式電源(Distributed Generator, DG)接入配電網(wǎng)引起的電壓偏差問題，考慮DG有功無功調(diào)壓能力，提出基于模型預(yù)測控制的電壓優(yōu)化控制方案。針對電壓隨機(jī)波動問題，文獻(xiàn)[10]分析了高滲透光伏并網(wǎng)引起的電壓越限和波動，提出一種雙遞階抑制策略，充分利用DPV虛擬同步機(jī)的無功調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速響應(yīng)，以支持光伏廣泛接入。文獻(xiàn)[11]提出含多異質(zhì)DG參與電壓調(diào)控的配電網(wǎng)多時空尺度無功優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)時間域和空間域的精準(zhǔn)電壓控制。文獻(xiàn)[12-13]提出高滲透率DG接入配電網(wǎng)的多目標(biāo)無功分區(qū)方法，以減少無功控制的網(wǎng)損。文獻(xiàn)[14-16]分別從全局系統(tǒng)電壓控制以及無功分區(qū)控制角度對DG接入配電網(wǎng)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[17]提出DPV的兩級電壓控制策略，利用其無功補(bǔ)償能力微調(diào)系統(tǒng)電壓分布，并滿足控制響應(yīng)時間。單相光伏接入配電網(wǎng)會帶來電壓不平衡問題，文獻(xiàn)[18]針對光伏并網(wǎng)的影響進(jìn)行研究，指出分布式光伏的大量單相接入會大大加重配電網(wǎng)的三相電壓不平衡問題。為準(zhǔn)確分析分布式光伏接入導(dǎo)致的配電網(wǎng)不平衡，文獻(xiàn)[19]分別從光伏容量比、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗和電壓穩(wěn)定裕度等角度建立了考慮三相不平衡的分布式光伏多目標(biāo)優(yōu)化配置模型。對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的評價，文獻(xiàn)[20-21]從電壓偏差、電壓波動和三相不平衡等指標(biāo)分析配電網(wǎng)健康狀況。文獻(xiàn)[22]基于DPV出力的Beta分布概率模型，建立了配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的概率評估體系。文獻(xiàn)[23]提出了一種電壓三相不平衡的判別方法，并引入風(fēng)險偏好型效用函數(shù)進(jìn)行影響程度評估。文獻(xiàn)[24]從評估指標(biāo)、評估權(quán)重及評估模型三方面特性概述了電能質(zhì)量綜合評估的研究現(xiàn)狀，指出DG并網(wǎng)條件下綜合評估是未來的重要研究方向。

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的必然趨勢，配電網(wǎng)對于分布式光伏的可承載能力需要明確。DPV高比例接入引起的電壓偏差和不平衡問題是限制其接入規(guī)模的重要因素?，F(xiàn)有文獻(xiàn)主要研究DPV參與配電網(wǎng)調(diào)壓控制策略以及特定接入情形下配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量問題，沒有從可承載能力角度對DPV接入配電網(wǎng)的電壓適應(yīng)性提出評判指標(biāo)和分析方法。本文針對分布式光伏單相和三相高比例接入引起的電壓問題，提出一種評估配電網(wǎng)承載DPV能力的電壓適應(yīng)性分析方法。分別建立電壓偏差及不平衡的5%最大值、95%期望值和5%眾數(shù)的風(fēng)險統(tǒng)計指標(biāo)，定義光伏滲透率和分布均勻度指標(biāo)來表征分布式光伏的接入形態(tài)。通過歷史天氣數(shù)據(jù)構(gòu)建典型日場景，運(yùn)用隨機(jī)模擬分析得到電壓質(zhì)量指標(biāo)。采用AHP-CRITIC組合賦權(quán)法分別對電壓偏差和不平衡指標(biāo)進(jìn)行組合，綜合反映電壓適應(yīng)性。本文研究可為分布式光伏高比例接入的配電網(wǎng)規(guī)劃問題提供指導(dǎo)。

1 電壓質(zhì)量風(fēng)險指標(biāo)構(gòu)建

1.1 指標(biāo)越限區(qū)間的概率統(tǒng)計

由于光伏具有很大的隨機(jī)性和不確定性，本文采用統(tǒng)計原理對光伏出力模型進(jìn)行隨機(jī)模擬，統(tǒng)計配電網(wǎng)電壓質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)而分析高比例光伏接入的電壓適應(yīng)性。考慮到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對電壓質(zhì)量統(tǒng)計指標(biāo)允許出現(xiàn)一定概率的越限[25-26]，本文遵循這個原則，結(jié)合光伏高比例接入電網(wǎng)的特征提出電壓質(zhì)量指標(biāo)。光伏引起的電壓質(zhì)量問題主要有電壓偏差、三相不平衡及諧波畸變和電壓波動等，本文方法主要對電壓偏差和三相不平衡進(jìn)行描述，對于其他指標(biāo)同樣適用?？紤]到分布式光伏以單相方式接入配電網(wǎng)的比例很大，存在嚴(yán)重的不平衡問題，本文分別以配電網(wǎng)各相單獨(dú)進(jìn)行電壓偏差考核，同時以負(fù)序和零序電壓作為不平衡指標(biāo)進(jìn)行考核。為刻畫電壓質(zhì)量統(tǒng)計特性，將電壓越限的分布范圍以1%為步長劃分越限區(qū)間，分別統(tǒng)計節(jié)點(diǎn)越限電壓落在各區(qū)間的數(shù)目。以統(tǒng)計數(shù)據(jù)落入各區(qū)間的頻率作為發(fā)生概率，以越限區(qū)間的中心值做為區(qū)間值。設(shè)m為數(shù)據(jù)落入?yún)^(qū)間的頻數(shù)，sum為統(tǒng)計期所有節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)的總樣本數(shù)，則數(shù)據(jù)落在區(qū)間的概率為

1.2 統(tǒng)計指標(biāo)的定義

1.2.1 5%越限電壓最大值指標(biāo)

1.2.2 95%越限電壓期望值指標(biāo)

1.2.3 5%越限電壓眾數(shù)值指標(biāo)

式中，d為5%眾數(shù)統(tǒng)計落入?yún)^(qū)間的區(qū)間值。

1.3 電壓質(zhì)量越限區(qū)間

1.3.1越限電壓偏差

越限電壓偏差的統(tǒng)計對象為電壓偏差超過限值的樣本值，定義越限電壓偏差為

1.3.2越限電壓的三相不平衡

利用對稱分量法將節(jié)點(diǎn)電壓有效值進(jìn)行相序分解，得到節(jié)點(diǎn)電壓的負(fù)序分量及零序分量，并統(tǒng)計電壓不平衡超過標(biāo)準(zhǔn)限值的序分量樣本。則負(fù)序和零序電壓不平衡度分別定義為

2 光伏接入配電網(wǎng)的分布特征

2.1 分布式光伏滲透率

因配電網(wǎng)自身的功率限制以及電能質(zhì)量要求，可接入配電網(wǎng)的光伏總?cè)萘渴艿较到y(tǒng)的約束。光伏裝機(jī)容量在配電網(wǎng)中所占比重大小通常采用光伏滲透率來進(jìn)行表征，定義如式(8)所示。

2.2 分布式光伏接入的均勻度

本文從分布式光伏的接入位置、分布狀況及單節(jié)點(diǎn)滲透率等接入條件考慮，建立分布式光伏接入均勻度指標(biāo)，如式(9)所示。

定義單節(jié)點(diǎn)光伏滲透率為接入單節(jié)點(diǎn)的光伏額定容量及該節(jié)點(diǎn)的額定負(fù)荷之比，如式(10)所示。

3 光伏接入配電網(wǎng)電壓適應(yīng)性分析

3.1 光伏無功支撐的全局優(yōu)化調(diào)壓策略

在各運(yùn)行優(yōu)化時段，以全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓偏差之和最小為目標(biāo)，光伏逆變器無功輸出主動支撐調(diào)壓任務(wù)，其無功輸出為最優(yōu)控制量。各時段的全局優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為

約束條件包括潮流平衡等式約束；不等式約束包括各時段內(nèi)光伏逆變器無功輸出限值、有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位上下限值和各時段內(nèi)無功補(bǔ)償電容器最大投切組數(shù)。其中，逆變器運(yùn)行約束為

3.2 光伏接入配電網(wǎng)的電壓適應(yīng)性分析

3.2.1 電壓偏差及不平衡的適應(yīng)性

考慮光伏主動支撐調(diào)壓任務(wù)，采用本文提出的電壓質(zhì)量風(fēng)險評估指標(biāo)來定量分析在不同光伏滲透率和接入均勻度接入下的配電網(wǎng)電壓適應(yīng)性。為使電壓適應(yīng)度評估結(jié)果更能反映電壓電能質(zhì)量的真實(shí)狀態(tài)，在各指標(biāo)的賦權(quán)過程中，不僅需要主觀經(jīng)驗(yàn)，同時也需考慮電壓質(zhì)量的客觀實(shí)際。因此，本文采用組合賦權(quán)法來求取各電壓指標(biāo)權(quán)重，并采用AHP- CRITIC組合賦權(quán)法來避免AHP法較為強(qiáng)烈的主觀性以及CRITIC法忽略指標(biāo)間的重要程度差異問題[27]。

將電壓的95%越限電壓期望值指標(biāo)與5%眾數(shù)進(jìn)行組合加權(quán)求和，形成各相的電壓偏差綜合平均指標(biāo)2。

同理，將5%最大電壓不平衡風(fēng)險指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)限值對比得到各相的最大電壓不平衡指標(biāo)，其分別為3,2、3,0。

分別將負(fù)序零序電壓不平衡的95%期望值與5%眾數(shù)值指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和并歸一化處理，得到表征負(fù)序零序電壓不平衡綜合平均指標(biāo)4。

由上式可知，各指標(biāo)取值越小則電壓質(zhì)量越好。當(dāng)指標(biāo)小于0時，表明配電網(wǎng)電壓對光伏接入足以適應(yīng)；當(dāng)指標(biāo)大于0時，表明配電網(wǎng)電壓質(zhì)量難以適應(yīng)光伏的接入。上述的綜合權(quán)重通過AHP-CRITIC組合賦權(quán)法求得。

3.2.2 AHP-CRITIC線性組合賦權(quán)

線性組合賦權(quán)法具有簡單且靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需求對權(quán)值進(jìn)行調(diào)整。因此，在得到主觀權(quán)重和客觀權(quán)重之后，采用線性組合賦權(quán)進(jìn)行最終賦權(quán)。

對于電壓不平衡指標(biāo)，線性組合賦權(quán)得到的95%期望值和眾數(shù)值電壓不平衡風(fēng)險指標(biāo)的綜合權(quán)重為

3.3 配電網(wǎng)電壓適應(yīng)性分析步驟

3.3.1基于歷史天氣數(shù)據(jù)構(gòu)建分析場景

獲取待分析地區(qū)近年的歷史天氣數(shù)據(jù)，采用Kmeans聚類算法對數(shù)據(jù)序列進(jìn)行聚類以構(gòu)建包含太陽輻照度、溫度以及負(fù)荷的典型場景集合。

日場景集合建立步驟：

1) 確定所構(gòu)建日場景集合中的典型場景數(shù)，將年的光照、溫度及負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)按日劃分為數(shù)據(jù)序列，并對數(shù)據(jù)序列進(jìn)行分項(xiàng)處理。

2) 隨機(jī)選取個日場景數(shù)據(jù)序列作為初始中心序列；分別計算各數(shù)據(jù)序列與中心序列間的歐氏距離，并將與中心數(shù)據(jù)序列最相似的數(shù)據(jù)聚為一類，并更新迭代出新的中心數(shù)據(jù)序列。

3) 全部數(shù)據(jù)序列聚類為個集合則迭代計算完成，將個中心數(shù)據(jù)序列還原為原始數(shù)據(jù)作為典型日場景數(shù)據(jù)。

3.3.2典型場景下電壓適應(yīng)度的隨機(jī)模擬分析

以1 h為分析步長，運(yùn)用第4.1節(jié)闡述的光伏主動支撐調(diào)壓策略，基于典型場景，采用隨機(jī)模擬方法分析光伏不同接入形態(tài)下配電網(wǎng)的適應(yīng)性。

典型場景電壓適應(yīng)度的隨機(jī)模擬分析步驟：

1) 根據(jù)個典型場景中光照、溫度數(shù)據(jù)序列，計算得到各時段內(nèi)的光伏有功出力值；進(jìn)而求取各時段內(nèi)的光伏逆變器無功輸出限值。

2) 由各典型場景中負(fù)荷數(shù)據(jù)序列以及1)中計算得到的各分布式光伏有功出力值，結(jié)合光伏的接入位置分布，計算各時段內(nèi)的光伏滲透率和接入分布均勻度指標(biāo)。

3) 通過粒子群優(yōu)化算法結(jié)合潮流計算得到各光伏逆變器的最優(yōu)無功輸出量，并計算典型場景下的電壓偏差指標(biāo)及各相和各序的電壓偏差指標(biāo)。

4) 每個典型場景代表了若干原始場景，由各典型場景對應(yīng)的電壓偏差及不平衡指標(biāo)值，可映射得到所代表的原始場景中的各電壓指標(biāo)數(shù)據(jù)。

5) 由4)得到的原始場景的電壓指標(biāo)數(shù)據(jù)，計算得到不同光伏滲透率和接入分布均勻度下的電壓越限偏差和不平衡指標(biāo)，進(jìn)而評估配電網(wǎng)的電壓適應(yīng)性。

4 算例分析

4.1 典型場景集合構(gòu)建

基于天津市2011—2020年的真實(shí)歷史天氣數(shù)據(jù)，通過Kmeans聚類得到的55個典型日場景所組成的集合，包括光照以及溫度的數(shù)據(jù)序列，分別如圖1所示。

圖1 基于Kmeans聚類得到的日場景集合

圖1中，典型場景的光照和溫度曲線較為分散，且包含了常見的各種天氣情況。本文僅以4種典型場景為例來分析，其他場景下分析方法完全相同，所選場景集合如圖2所示。

圖2 光照及溫度的日場景集合

4.2 不同場景下光伏無功調(diào)壓分析

以IEEE-33配電網(wǎng)模型為例，分布式光伏的接入位置及容量參數(shù)如表1所示，設(shè)置在節(jié)點(diǎn)7、10、13、14、17、20、23處接入三相光伏逆變器，節(jié)點(diǎn)26、29、32分別接入單相光伏逆變器，對光伏總并網(wǎng)容量進(jìn)行平均分配，設(shè)置光伏接入均勻度為7.36。各場景下光伏接入配電網(wǎng)且未采取調(diào)壓措施時各節(jié)點(diǎn)電壓分布如圖3所示。粒子群優(yōu)化算法的設(shè)定參數(shù)如表1所示。圖3中黃色平面和綠色平面分別表示規(guī)定的電壓幅值上限和下限。

表1 粒子群算法參數(shù)設(shè)置

場景1下各時段光伏無功出力的全局優(yōu)化結(jié)果及各日典型場景下配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓分別如圖4和圖5所示。圖5中分別用黃色平面和紫色平面表示規(guī)定的電壓上限和下限。

由圖3與圖5對比可知，光伏主動支撐的全局調(diào)壓效果顯著，電壓越限問題得到解決，且電壓分布圖形較為平坦。

圖4 場景1下分布式光伏無功輸出優(yōu)化結(jié)果

圖5 光伏參與的多手段調(diào)壓結(jié)果

4.3 不同光伏滲透率下的電壓適應(yīng)性分析

為探究不同光伏滲透率下配電網(wǎng)電壓適應(yīng)性，采用統(tǒng)計學(xué)分析方法?；诟鲿r段內(nèi)的光伏出力及負(fù)荷預(yù)測信息，優(yōu)化分布式光伏用于調(diào)壓的無功補(bǔ)償量，得到統(tǒng)計時段內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)。通過分別增大節(jié)點(diǎn)接入光伏容量來模擬光伏滲透率的提高，以一日內(nèi)13：00為例，得到不同光伏滲透率下的各節(jié)點(diǎn)電壓幅值如圖6所示。

圖6中，當(dāng)光伏滲透率為0%時，節(jié)點(diǎn)電壓幅值維持在正常范圍內(nèi)。隨著光伏滲透率的逐步提高，電壓幅值顯著提高，當(dāng)滲透率為70%時，各節(jié)點(diǎn)電壓基本在電壓上限值附近波動，表明光伏接入對電壓升高起到了一定的調(diào)節(jié)作用。而當(dāng)滲透率達(dá)到100%時，大量節(jié)點(diǎn)電壓越上限，說明光伏本身參與調(diào)壓仍然會導(dǎo)致電壓越限，因此需在一定程度上限制光伏滲透率。

以10%的滲透率為步長，分別對光伏在10%～ 100%滲透率下的電壓偏差和不平衡指標(biāo)進(jìn)行模擬分析。對于電壓綜合平均指標(biāo)，按照AHP-CRITIC組合賦權(quán)法對電壓風(fēng)險指標(biāo)的95%期望值和5%眾數(shù)值指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)。根據(jù)文獻(xiàn)[27]中AHP法求得主觀權(quán)重矩陣1= [0.348 0.652]T。由CRITIC法求得客觀權(quán)重矩陣2= [0.411 0.589]T。本文參考文獻(xiàn)[28]將主觀權(quán)重系數(shù)均設(shè)為0.65，客觀權(quán)重系數(shù)均為0.35，則各指標(biāo)的組合權(quán)重為= [0.370 0.630]T。計算得到的配電網(wǎng)不同光伏滲透率下電壓偏差和不平衡指標(biāo)分別如圖7和圖8所示。

圖7中，三相中B相的電壓偏差指標(biāo)較另兩相大，說明光伏單相接入導(dǎo)致各相的電壓偏差程度存在差異。隨著光伏滲透率的逐步提高，5%最大電壓偏差指標(biāo)和綜合平均指標(biāo)均有明顯的增大趨勢，當(dāng)滲透率達(dá)到90%時，達(dá)到一個峰值。與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值作比較，5%最大電壓偏差指標(biāo)在光伏滲透率達(dá)到70%時大于0，說明此時配電網(wǎng)電壓偏差對光伏的接入已不具有適應(yīng)性。電壓偏差綜合平均指標(biāo)在光伏滲透率達(dá)到90%時大于0，對光伏接入的包容性更強(qiáng)。

圖7 不同光伏滲透率下電壓偏差指標(biāo)

由圖8可知，隨著分布式光伏滲透率的增加，配電網(wǎng)電壓不平衡指標(biāo)值逐漸增大。從電壓最嚴(yán)重指標(biāo)和平均指標(biāo)角度來分析適應(yīng)性角度，配電網(wǎng)電壓不平衡指標(biāo)對光伏接入滲透率的極限分別在85%和100%。

4.4 不同光伏接入均勻度下的電壓適應(yīng)性分析

以光伏滲透率50%為例，將不同容量、不同接入位置的分布式光伏電源分別接于10個節(jié)點(diǎn)處。對光伏在不同接入均勻度下的電壓指標(biāo)進(jìn)行模擬分析，得到不同光伏接入均勻度下的配電網(wǎng)電壓偏差和不平衡指標(biāo)分別如圖9和圖10所示。

由圖9和圖10可知，隨著光伏接入均勻度的增加，電壓偏差和不平衡指標(biāo)值逐漸減小，說明改變光伏接入均勻度能夠改善配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的整體分布。圖9(b)可得出，當(dāng)光伏滲透率為50%時，在不同的光伏接入均勻度下，配電網(wǎng)電壓偏差對光伏接入均能適應(yīng)。從圖10可知，負(fù)序不平衡較零序更為嚴(yán)重。當(dāng)均勻度大于4時，配電網(wǎng)電壓不平衡對光伏接入足以適應(yīng)。

5 結(jié)論

本文在光伏高比例接入且具有無功支撐作用背景下，研究配電網(wǎng)接納高比例光伏的電壓適應(yīng)性分析方法。采用統(tǒng)計分析手段分別建立節(jié)點(diǎn)電壓偏差和不平衡統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)，從節(jié)點(diǎn)電壓的5%最大值指標(biāo)和綜合平均指標(biāo)兩方面反映配電網(wǎng)對光伏接入的適應(yīng)性。建立光伏滲透率和接入均勻度指標(biāo)以表征分布式光伏的接入形態(tài)?；谔鞖鈹?shù)據(jù)驅(qū)動手段構(gòu)建了典型場景的隨機(jī)模擬，定量分析了配電網(wǎng)對光伏不同滲透率和接入均勻度下的電壓適應(yīng)性。結(jié)果表明，考慮光伏主動支撐配電網(wǎng)調(diào)壓任務(wù)，在一定的光伏滲透率范圍內(nèi)，配電網(wǎng)電壓對光伏滲透率的增加是可適應(yīng)的，在本文研究中存在峰值。隨著光伏接入均勻度的提高，配電網(wǎng)對光伏接入的適應(yīng)性增強(qiáng)。本文研究可為光伏高比例接入配電網(wǎng)的規(guī)劃提供分析手段和一定的指導(dǎo)建議。

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Voltage adaptability of distributed photovoltaic access to a distribution network considering reactive power support

LI Zheng1, WANG Wenbin1, HAN Shengfeng1, LIN Lijuan2

(1. Xingtai Power Supply Branch, State Grid Hebei Electric Power Co., Ltd., Xingtai 054001, China; 2. Key Lab of Power Electronics for Energy Conservation and Motor Drive of Hebei Province, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)

New power systems will be built with ‘new’ energy as the main component. Distributed photovoltaics are the main trend in high proportion penetration. The fluctuation of photovoltaic output is prone to cause voltage out of limit and three-phase imbalance of a distribution network. The residual capacity of a photovoltaic inverter has the function of voltage active support, which is conducive to improving voltage quality. At the same time, the large resistance inductance ratio of a distribution network makes the coupling between voltage and active power obvious, resulting in the comprehensive influence of photovoltaic active and reactive power on the voltage of the network. This paper studies the carrying capacity of the network in accepting three-phase and single-phase distributed photovoltaics from the perspective of voltage adaptability. First, according to statistical principles, the indices reflecting the voltage quality statistical characteristics of maximum value, expected value and public value are established. The access characteristics of distributed photovoltaic are described from the two aspects of photovoltaic permeability and the dispersion of access location. Secondly, a typical daily scenario is constructed based on historical weather data, considering the active participation of photovoltaic in voltage support, and the statistical indicators of voltage quality of each node are obtained by random simulation analysis. Finally, the AHP-CRITIC combination weighting method is used to combine the statistical indices of voltage deviation and imbalance, and the comprehensive indices representing voltage adaptability are obtained. An example is analyzed using OpenDSS software, and the results verify the effectiveness of the method.

distribution network; distributed photovoltaic; active support; scenario construction; voltage adaptability

10.19783/j.cnki.pspc.211781

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(51807172)；國網(wǎng)河北省電力有限公司科技項(xiàng)目資助(kj2021-041)

This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51807172).

2021-12-30；

2022-02-16

李 征(1983—)，男，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)運(yùn)行控制；E-mail: xtlizheng@126.com

林麗娟(1991—)，女，通信作者，博士研究生，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)電能質(zhì)量分析與治理。E-mail: linlijuan19324@ 163.com

(編輯 張愛琴)