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传统配电网无功优化方案中, 影响无功优化结果的不确定因素大多数只有负荷的波动, 而由于分布式电源接入后输出功率受天气和地域等随机波动的影响很大, 主动配电网中的不确定因素增多。相比负荷变化, 分布式电源出力的变化更加频繁, 因此高渗透率分布式电源接入的主动配电网的无功电压控制问题变得更为复杂, 仅仅依靠分布式电源的调节能力还远不能满足保持配电网的合理电压水平的需求, 想解决配电网的无功平衡问题, 仍然要协同多种设备进行控制。
目前的研究中, 对主动配电网的无功电压控制方法主要可以分为两大类: ①集中式的协同控制; ②分散式的自治控制。
主动配电网要实现主动调控的基础是实现全面量测, 因此要求有与之配套的配电网自动化、通信和能量管理系统建设。传统配电网由于网架结构相对固定、调控设备较为单一, 且受通信系统的限制, 多数采用“站内自动控制、站外就地控制”的措施, 而主动配电网则具备了全局协同控制、精准控制的环境和条件。主动配电网的无功集中控制对象可以分为三类: ①传统的无功电压控制设备, 如电容器、OLTC等; ②增强型设备, 如分布式储能装置、配网静止同步补偿器(DSTATCOM)等; ③具有无功调节能力的分布式电源等。
然而, 现有的配电网SCADA系统由于其构架和通信能力的局限, 还难以支撑高效的区域集中控制; 同时, 某些时候可能发生的数据错漏或者通信故障也会影响主动配电网的集中控制, 威胁系统的安全运行。因此, 在过渡阶段也提出了一系列针对主动配电网的分散式无功控制策略。
综合而言, 主动配电网的无功电压集中控制需要依赖全面的数据收集和可靠的通信传输, 由于主动配电网中影响无功电压的控制变量类型更多, 再加上灵活可变的拓扑结构和需求侧响应, 因此主动配电网的集中控制非常复杂。而分散式的就地控制可以在满足基本电压约束的前提下对主动配电网中的分布式电源和各种无功设备进行控制, 减少了通信的数据量和降低了控制变量的维度, 可以作为主动配电网无功电压控制系统中的辅助控制和故障下的紧急控制方案。
4有待进一步研究的问题
大规模、高渗透率的分布式电源在配电网接入, 以及拓扑和需求侧增加的控制维度, 势必会对配电网电能质量、稳定性和无功电压控制等方面造成严重的影响, 为更好地消纳和利用分布式电源, 配电系统将由传统的简单无源网络向着以复杂多源为特征的主动配电网发展是当前研究的必然趋势。结合当前主动配电网无功电压控制方面研究现状的分析, 下一步将需要着重研究以下问题:
1) 主动配电网背景下分布式电源互补规划层面, 如何实现不同类型的分布式电源在配电网中的协调互补规划, 利用不同类型分布式电源在无功电压控制特性上的差异和互补性能(例如风光之间的互补或者储能对风/光的柔化), 减少配电网的无功电压波动和潮流波动, 提高多种分布式电源在配电网中的渗透率, 将是一个重要的课题。
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