基于多资源协同控制的电能质量综合优化方法
2025-02-25 16:18
No.1343980557402644480
技术概要
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本技术涉及一种基于多资源协同控制的电能质量综合优化方法,属于电能质量综合优化领域。所述方法,协调SVG与多功能并网逆变器两种差异化调控特性设备的运行,并考虑谐波畸变、电压偏差以及三相不平衡三种典型电能质量问题的综合治理。其中,SVG装置作为常用的无功补偿设备仅参与电压/无功问题的补偿,而多功能并网逆变器则需在满足有功出力的同时,兼顾谐波与无功问题的调控。本发明能够解决目前电能质量调控方法中所存在的协同控制不够充分与综合治理效果不佳的问题。
背景技术
为应对全球能源危机、促进可持续发展,新型电力系统的构建作为“双碳”背景下电力系统发展的主趋向正有力地推动着电力能源的绿色转型。然而,随着新型负荷与可再生能源的快速发展,大量基于电力电子变流器的非线性设备呈海量、分散式接入电网,加之新型源-荷固有的强随机、强波动与三相非均衡等特征,使得配电网中电能质量的交互影响愈发显著。这不仅导致了新型配电网中的谐波畸变、电压偏差以及三相不平衡等单项电能质量问题更加突出,还将引发多项电能质量问题的交互耦合、长期并存,进而严重影响了配电网中用户的用电质量与用电安全,危害电力系统的安全、稳定运行。 对于传统配电网而言,由于电能质量污染源数量少且多集中于专变用户内部,因此,通过对电能质量污染源采用“一对一”配置电能质量调控设备的方式,便能有效地实现配电网电能质量水平的优化。但显然,这种方式对于电力电子化程度不断提高、电能质量问题逐渐呈现出多点、分散等新特点的新型配电网而言,不仅治理成本巨大、经济性极差,且缺乏考虑各调控设备间的交互影响与协同运行,易造成治理资源的浪费,影响电能质量的治理效率。可见,面对新型配电网中电能质量治理的新需求与新挑战,亟需研究一种更为有效的电能质量优化方法,以满足新型配电网的电能质量治理需要,促进电力能源的平稳转型。 针对配电网电能质量问题综合治理的控制策略,已有学者开展了大量的研究,且随着相关工作的逐步深入,在控制对象的考虑与求解算法的选择上也都有所突破。一方面,所控制的设备对象不再仅局限于静止无功补偿器(Staticvarcompensator,SVC)、有载分接开关(On-loadtap changer,OLTC)与有源滤波器(Activepower filter,APF)等传统的电能质量调控设备。现有研究已经证明,通过为并网逆变器设计特殊的内部控制环路,便能使其具备辅助电能质量调控的能力,从而参与到配电网的电能质量治理任务中;另一方面,随着配电网规模的不断扩大,相关研究已然意识到,传统的优化算法在求解复杂配电网的优化问题时存在一定局限,即其对网架参数的需求较高但实际难以匹配,而计算速度又较慢导致实际难以应用。相较于此,基于数据驱动的优化方法因具有更为优异的表现逐渐成为求解复杂配电网优化问题的主流方法。可见,受益于现有研究工作的不断深化,对控制策略方面的研究正逐渐得到完善与改进,但也仍存在以下问题: 1)现有的控制策略缺乏系统性地协调具有不同调控特性的调控设备。如文献[1]提出了一种充分协调有载调压变压器、开关电容器和光伏逆变器等电压/无功控制装置,共同实现配电网电压控制的方法。显然,该方法虽然考虑了多种设备的相互合作,但仅关注相同调控特性设备间的协同,因而仅能对单一的电能质量问题进行治理,难以满足新型配电网多方面的综合治理需求。 2)现有的控制策略仍缺乏考虑单一调控设备内不同调控功能的容量灵活分配。如文献[2]提出了一种闲置容量分配策略,该策略要求逆变器严格依据所规定的优先顺序为补偿功能分配容量。但这就导致了只有在剩余容量完全充足时,基于该策略的逆变器才能涉及多种电能质量问题的治理,因而难以针对不同场景的特殊需要,自适应地灵活调整容量的分配方案。 3)现有的控制策略还缺乏关注基于逆变器结构的调控设备在谐波及不平衡问题治理方面的潜力。如文献[3-4]等考虑了并网逆变器在电能质量问题治理上的控制策略,其均只让并网逆变器参与到无功问题的调控中,并仅将其构建为三相输出无功功率相一致的常规型并网逆变器模型。可见,不仅并网逆变器的谐波补偿功能未得到应用,而且其各相可独立调节的特性也被忽略,导致并网逆变器仅能对三相不平衡、谐波畸变等电能质量问题的治理起到辅助作用,大大限制了其在电能质量综合调控上的效果。 综上可见,在当前所研究的控制策略中,受限于对单一设备本身以及多元设备之间的不充分考虑,仍存在设备间的协调控制不够完备、设备内的容量分配不够灵活、设备本身丰富的调控功能缺乏深入挖掘等亟需改进之处,进而导致了配电网的电能质量调控仍面临综合治理不够全面的问题。 参考文献: [1]D.Cao et al.,"Deep Reinforcement Learning Enabled Physical-Model-Free Two-Timescale Voltage Control Method for Active Distribution Systems,"inIEEE Transactions on Smart Grid,vol.13,no.1,pp.149-165,Jan.2022. [2]马宁.含分布式光伏配电网电压越限及谐波问题治理策略[D].华北电力大学(北京),2022. [3]蔡永翔,唐巍,张璐,等.基于光伏逆变器无功调节的低压配电网多模式电压控制[J].电力系统自动化,2017,41(13):133-141. [4]刘硕,冯斌,郭创新,等.考虑自注意力和时序记忆的深度强化学习配电网无功电压控制策略[J/OL].中国电机工程学报,1-13.。
实现思路
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技术研发人员:
张逸  林祺楠  欧杰宇  陈云飞  辛荣
技术所属: 福州大学
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