易浩民，夏向陽，李經(jīng)野，王尚寧，李明德，劉代飛，王愷，黃海，湯賜，李正曦

(1. 長沙理工大學 電氣與信息工程學院，湖南 長沙，410114；2. 青海省光伏發(fā)電并網(wǎng)技術重點實驗室，青海 西寧，810008；3. 國家輸變電電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心(籌)，湖南 衡陽，430400)

基于無功功率和儲能平衡的配網(wǎng)饋線電壓控制

易浩民1，夏向陽1，李經(jīng)野1，王尚寧2，李明德3，劉代飛1，王愷3，黃海3，湯賜1，李正曦2

(1. 長沙理工大學 電氣與信息工程學院，湖南 長沙，410114；2. 青海省光伏發(fā)電并網(wǎng)技術重點實驗室，青海 西寧，810008；3. 國家輸變電電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心(籌)，湖南 衡陽，430400)

針對屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)接入低壓配電饋線引起的配網(wǎng)電壓不穩(wěn)定問題，在滿足低壓饋線的電壓波動機理的前提下，考慮配網(wǎng)線路容量和逆變器容量不變的特性，提出一種無功、有功、儲能三者相結合的控制方法，以防止低壓饋線電壓失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。該策略首先利用光伏逆變器自身的剩余容量吸收無功功率，在一定程度上改善配網(wǎng)饋線的電壓分布，然后運用有功控制得出每個光伏系統(tǒng)的功率輸出。研究結果表明：在過電壓情況下，可將多余功率通過光伏發(fā)電系統(tǒng)自身的蓄電池儲能吸收，于高負載需求或夜間電壓跌落時將儲能釋放，提高電網(wǎng)對新能源的消納能力和新能源的輸出功率；新型無功、有功、儲能三者協(xié)同的功率優(yōu)化方案不僅具有使饋線電壓平衡的能力，而且具有更高的光伏利用效率，適用于未來大規(guī)模光伏接入配網(wǎng)的環(huán)境。

光伏發(fā)電系統(tǒng)；電壓平衡；無功控制；儲能

隨著能源與電網(wǎng)結構的發(fā)展，電網(wǎng)從傳統(tǒng)城市電網(wǎng)或孤立電網(wǎng)為主的第1代電網(wǎng)跨越到以交直流互聯(lián)輸電的大電網(wǎng)為主的第2代電網(wǎng)，并發(fā)展到目前以大型主干電網(wǎng)與局域網(wǎng)微網(wǎng)相結合的第3代電網(wǎng)。能源利用形式則相應地從傳統(tǒng)的燃煤、油氣、小水電等小機組發(fā)展到以化石、核電，水電為主的大機組，到現(xiàn)在骨干電源與清潔能源相結合的發(fā)電形式，未來將會有越來越多的光伏等分布式能源接入主動配電網(wǎng)，成為配電網(wǎng)發(fā)展的重要趨勢[1?2]。我國通過行政手段再次明確要求完善新能源和分布式電源接入體系，提出有序建設主動配電網(wǎng)、微電網(wǎng)，鼓勵應用分布式多能源互補、發(fā)電功率預測等方式，提高分布式電源與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)能力[3]。分布式電源如光伏接入配電網(wǎng)可以實現(xiàn)能量就地消納，避免了傳統(tǒng)能源經(jīng)過長距離輸送的損耗。但由于其輸出受外在環(huán)境影響大，同時光伏發(fā)電系統(tǒng)包括許多電力電子開關器件，引起諸如三相不平衡、諧波污染和電壓不穩(wěn)定等電能質(zhì)量問題，既給電網(wǎng)用戶和電力部門造成了嚴重的經(jīng)濟損失，又影響了電網(wǎng)的正常運行。在新能源高滲透率的電網(wǎng)中，過電壓是限制新能源并網(wǎng)的主要原因之一，處于低負荷和光照充足情況下的配電網(wǎng)可能會出現(xiàn)功率的反向流動而導致饋線過電壓[4?5]，許多學者對此進行了有關分布式電源接入配網(wǎng)后對饋線電壓的影響的研究。一方面，通過增加設備和利用設備特性調(diào)壓[6?10]；另一方面，從逆變器并網(wǎng)自身控制角度著手，考慮不改變配網(wǎng)的結構的情況下高效管理分布式能源接入配網(wǎng)對電壓的影響[11?15]。此外，隨著建設堅強的智能電網(wǎng)的發(fā)展，利用通訊等技術的分布式能源接入智能配電網(wǎng)可以促進整個配電系統(tǒng)更加安全、高效地運行。隨著配網(wǎng)節(jié)點和分布式能源增加，利用控制與通信技術相結合的多學科領域交叉學習也吸引了許多學者的關注[16?19]?，F(xiàn)有防止配網(wǎng)電壓波動的方法均不同程度地存在功率消納有限、設備成本增加的問題。為此，本文作者主要針對光伏發(fā)電逆變器功率控制和自身儲能進行研究，在分析配網(wǎng)饋電壓越限的機理上建立光伏發(fā)電配網(wǎng)的模型?？紤]一種防止配網(wǎng)電壓失穩(wěn)方案，即無功、有功，儲能三者相結合的控制方法。這種控制策略先通過逆變器自身的剩余無功容量吸收無功功率，在一定程度上改善了配網(wǎng)饋線的電壓分布，然后在滿足低壓饋線電壓平衡的基礎上運用有功控制光伏的輸出功率。多余功率可通過光伏發(fā)電系統(tǒng)自身的蓄電池儲能吸收，在高負載需求或夜間電壓不足時將儲能釋放，與傳統(tǒng)功率控制方案相比，其功率利用方式與優(yōu)化方法有較大差異，且有利于配網(wǎng)對新能源的消納，同時可以為電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度運行提供指導。

1 光伏電壓波動機理和無功控制的數(shù)學模型

放射式配電網(wǎng)單向分支的電路圖如圖1所示。圖1中： Vj為節(jié)點j的電壓(j=0, …, n)； Pj+ i Qj為線路上從j節(jié)點流向j+1節(jié)點的視在功率，j點的功率消耗由表示，i為虛數(shù)單為節(jié)點j與節(jié)點j+1之間的線路阻抗，R為線路電阻；X為線路電抗(j=0, …, n)。假設每個節(jié)點的有功功率、無功功率消耗和節(jié)點注入的有功功率已知，則可控變量為太陽能逆變器注入節(jié)點的無功功率。每個節(jié)點的潮流計算公式如下：

圖1 配電網(wǎng)分支功率流動電路Fig. 1 Branch power flow circuit diagram of distribution network

通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時的配電網(wǎng)進行潮流分析可知：光伏發(fā)電對配電網(wǎng)產(chǎn)生有功功率和無功功率會增加線路電壓的變化；當光伏發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸入過多的有功功率時，可能導致線路過電壓；同理，在夜間光伏無輸出功率，但存在高負載需求，此時，可能會引起饋線上電壓降低。

基于以上機理分析，借鑒逆變器可以利用自身剩余容量進行無功控制的思想[20]，首先通過控制器獲取配網(wǎng)饋線節(jié)點上的電壓分布情況，設定逆變器允許的功率因素為(-cosφ,cosφ)。在光伏輸出功率較高、電壓越限時，先采取所述逆變器無功控制調(diào)節(jié)配網(wǎng)饋線的電壓分布。設定逆變器容量為 S，某一時刻逆變器的輸出功率為P，其中S為定值。逆變器能夠發(fā)出的最大無功功率 Qmax滿足

設定有功功率削減電壓為uc，即配網(wǎng)饋線正常運行允許的最高電壓。逆變器開始吸收無功功率的臨界參考電壓為 uref，由用戶設定滿足 uref＜uc。若逆變器容量足夠，則在規(guī)定的功率因素范圍內(nèi)可控制逆變器吸收無功功率，降低并網(wǎng)點電壓，在可能存在無需有功削減情況下，將電壓穩(wěn)定在uc內(nèi)。逆變器的無功控制如下式所示：

式中：Q為逆變器吸收的實際無功功率；u為實際并網(wǎng)點電壓；uref為吸收無功的臨界電壓；uc為有功功率削減電壓；k為常數(shù)，且0＜k＜1。實際并網(wǎng)點電壓u越大，k越接近于1。

2 有功功率控制與儲能優(yōu)化控制策略

由于逆變器的無功控制有限，無功吸收過多時反而會增加配網(wǎng)饋線和逆變器的損耗，因此，逆變器的無功控制僅在允許的功率范圍內(nèi)在一定程度上改善配網(wǎng)的電壓分布。當規(guī)?；夥到y(tǒng)接入配網(wǎng)時，若在白天日照強度過高時，則配網(wǎng)饋線產(chǎn)生過電壓，在考慮無功控制不足并維持電壓在饋線最大允許電壓范圍之內(nèi)，因此，需利用相應的有功控制策略優(yōu)化光伏輸出。現(xiàn)有的光伏有功功率控制方法有很多，如基于有功功率削減的下垂控制策略、基于有功預測的功率控制和靈敏度矩陣控制等。本文考慮一種有功功率控制與儲能的優(yōu)化控制策略，即一種結合靈敏度矩陣分析與儲能的功率優(yōu)化控制策略來防止配網(wǎng)電壓越限。靈敏度矩陣分析能夠精確計算光伏優(yōu)化功率，并能夠利用儲能將多余功率吸收儲存，在光照較弱光伏輸出功率低、配網(wǎng)電壓不足時發(fā)出，保證發(fā)出功率的合理消納和利用。圖2所示為含光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)結構示意圖。

圖2 光伏發(fā)電系統(tǒng)配網(wǎng)結構示意圖Fig. 2 Distribution network structure of photovoltaic power generation system

圖2 中：d1為光伏發(fā)電系統(tǒng)間的距離；d2為光伏發(fā)電系統(tǒng)到線的距離；H1，H2，…，Hn為自帶儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)。饋線電壓的靈敏度矩陣SV為[21]

式(9)中的矩陣表示有功功率與無功功率的變化對電壓的相角以及幅值的影響，其中矩陣中 SV21表示有功功率變化對電壓幅值變化的影響率即

計算每個光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率優(yōu)化值之后，可以將多余的光伏輸出功率送給每個光伏發(fā)電系統(tǒng)H自帶的蓄電池儲能中。蓄電池充放電如下式所示：其中：A為蓄電池總的荷電量；A0為初始荷電量；it為電池電量變化值，充電狀態(tài)時取正，放電狀態(tài)時取負；QN為額定容量；i為電流，充電狀態(tài)取正，放電狀態(tài)取負；n為充放電效率，在實際中會隨時變化，為簡化模型，設定為 1。首先輸入光伏系統(tǒng)的配網(wǎng)線路參數(shù)并初始化時間 t0，然后設置無功功率的約束條件和靈敏度矩陣的計算參數(shù)及運行的時間t。潮流計算后，通過配網(wǎng)首端控制器獲取配網(wǎng)的功率分布、電壓分布和光伏發(fā)電系統(tǒng)的荷電狀態(tài)。若節(jié)點電壓發(fā)生越限，則對該節(jié)點逆變器首先通過自身的無功功率優(yōu)化該點的電壓分布。當光伏功率輸出過高、無功控制無法滿足控制需求時，啟用有功和儲能相結合的控制策略，將多余功率送入光伏系統(tǒng)自帶的蓄電池進行充電并輸出t時刻配網(wǎng)功率分布和電壓分布情況，利用時間tr約束進行系統(tǒng)循環(huán)控制，整個控制系統(tǒng)的方案如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)方案流程Fig. 3 Flow chart of control system program

3 仿真分析

3.1 算例仿真驗證

采用逆變器自身無功控制和有功儲能相結合的方法對算例進行仿真驗證。以圖2所示模型為算例模型進行分析。假設配網(wǎng)有6個節(jié)點，即n=6。相鄰節(jié)點間距離d1=20 m，用戶與配電線路間距離d2=100 m，配網(wǎng)饋線電壓等級設為 380 V。正常工作電壓為 396 V，極限工作電壓為402 V。配網(wǎng)中共有12處接入光伏發(fā)電系統(tǒng) H1，H2，…，H12，每個光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器容量相同，整個光伏系統(tǒng)的極限功率為72 kW。設置相應配網(wǎng)參數(shù)如表1所示。

表1 配網(wǎng)基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of distribution network

圖4所示為光照強度高時有無光伏發(fā)電系統(tǒng)配網(wǎng)饋線的電壓分布。從圖4可以看出：當光照較強烈時，擁有光伏發(fā)電系統(tǒng)的配網(wǎng)電壓將會越限，且沿著饋線始端至終端節(jié)點電壓越來越高，節(jié)點5和6發(fā)生電壓越限現(xiàn)象；當無光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配網(wǎng)時，饋線電壓從始端至終端節(jié)點依次降低。

圖4 有無光伏接入配網(wǎng)饋線電壓分布Fig. 4 Feeder voltage distribution diagram with or without photovoltaic access distribution network

圖5 采用傳統(tǒng)功率優(yōu)化機制后光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率Fig. 5 Output power of photovoltaic power generation system adopted traditional power optimize strategy

圖5 所示為采用傳統(tǒng)有功功率削減方法功率削減結果。從圖5可以看出：隨著配網(wǎng)整個光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率增加，傳統(tǒng)的下垂控制策略不得不削減過多的功率來維持配網(wǎng)電壓穩(wěn)定；饋線節(jié)點越靠近末端，光伏發(fā)電系統(tǒng)削減的功率越大，功率損失情況較嚴重。

采用傳統(tǒng)下垂功率削減策略后所得配網(wǎng)饋線電壓分布如圖6所示。從圖6可見：在1 d的6:00—18:00，整個配網(wǎng)饋線上電壓控制在最大允許電壓以內(nèi)，但這種情況是以消耗較多有功功率為前提。

圖6 采用傳統(tǒng)功率優(yōu)化情況下1 d中饋線電壓變化Fig. 6 Feeder voltage variation diagram with traditional power optimization in one day

3.2 采用無功與有功儲能結合的優(yōu)化策略

為了防止饋線過電壓，需要對光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率進行適當優(yōu)化。在含有大量太陽能發(fā)電單元的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，配網(wǎng)線路電壓有升高的趨勢[4?5]。由以上分析也可知：圖2中，只要保證H11與H12之間饋線不出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象，則此配網(wǎng)系統(tǒng)便能夠保證各光伏發(fā)電單元饋線電壓不會發(fā)生過電壓現(xiàn)象。圖 7所示為逆變器 H11/H12通過自帶的蓄電池儲能吸收的功率，呈現(xiàn)兩頭低、中間大的趨勢，這是由于中午整個光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率高，逆變器自身的無功控制不能防止電壓的產(chǎn)生，需通過靈敏度矩陣精確分析各個光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率優(yōu)化值，并將其存儲至自帶的儲能設備中，于光伏輸出功率低時將儲能釋放，以維持饋線上整個電壓穩(wěn)定。

光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器 H11/H12通過自身剩余容量進行無功控制，所得結果見圖8。從圖8可見：由于中午光照強輸出高，逆變器吸收的無功功率也較高。圖 9所示為采用無功/有功/儲能相結合的控制策略下白天整個配網(wǎng)饋線電壓的分布情況。對比圖9與圖6可見：在同樣滿足電壓不越限的前提下，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的功率更大，保證了新能源的合理消納利用。

圖7 H11/H12蓄電池儲能吸收的有功功率Fig. 7 Active power of H11/H12 battery energy storage

圖8 H11/H12逆變器無功功率控制Fig. 8 Reactive power control chart of H11/H12 inverter

圖9 采用新型功率優(yōu)化情況下1 d中饋線電壓變化Fig. 9 Feeder voltage variation diagram with new strategy of power optimization in one day

4 結論

1) 當光伏發(fā)電向配網(wǎng)注入過多的有功功率時，會導致低壓饋線過電壓。

2) 采用優(yōu)化光伏并網(wǎng)功率來解決饋線電壓波動，先利用逆變器自身的無功控制在一定程度上優(yōu)化配網(wǎng)電壓分布，然后通過有功儲能的優(yōu)化控制策略合理優(yōu)化光伏輸出功率。

3) 將所提出的控制系統(tǒng)運用于實際仿真，仿真結果驗證了本文該控制系統(tǒng)的可行性和適用性。

[1] HIDALGO R, ABBEY C, JOOS G. A review of active distribution networks enabling technologies[C]// IEEE Power and Energy Society General Meeting. Minneapolis, USA, 2010:78?83.

[2] 陳旭, 張勇軍, 黃向敏. 主動配電網(wǎng)背景下無功電壓控制方法綜述[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2016, 40(1): 143?151.CHEN Xu, ZHANG Yongjun, HUANG Xiangmin. Review of reactive power and voltage control method in the background of active distribution network[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(1): 143?151.

[3] 馬釗, 安婷, 尚宇煒. 國內(nèi)外配電前沿技術動態(tài)及發(fā)展[J]. 中國電機工程學報, 2016, 36(6): 1552?1567.MA Zhao, AN Ting, SHANG Yuwei. State of the art and development trends of power distribution technologies[J].Proceedings of the CSEE, 2016, 36(6): 1552?1567.

[4] 董偉杰, 白曉明, 朱寧輝, 等. 間歇式電源并網(wǎng)環(huán)境下電能質(zhì)量問題研究[J]. 電網(wǎng)技術, 2013, 37(5): 1265?1271.DONG Weijie, BAI Xiaoming, ZHU Ninghui, et al. Discussion on the power quality under grid-connection of intermittent power sources[J]. Power System Technology, 2013, 37(5): 1265?1271.

[5] 鄭超, 林俊杰, 趙健, 等. 規(guī)模化光伏并網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)功率特性及電壓控制[J]. 中國電機工程學報, 2015, 35(5): 1059?1071.ZHENG Chao, LIN Junjie, ZHAO Jian, et al. Transient power characteristic of scaled photovoltaic grid-connected system and its voltage control[J]. Proceeding of the CSEE, 2015, 35(5):1059?1071.

[6] 燕躍豪, 鮑薇, 李光輝, 等. 基于混合儲能的可調(diào)度型分布式電源控制策略[J]. 華北電力大學學報(自然科學版), 2014,41(2): 28?35.YAN Yuehao, BAO Wei, LI Guanghui, et al. Control strategy of dispatchable distributed generation based on hybrid energy storage[J]. Journal of North China Electric Power University(Natural Science Edition), 2014, 41(2): 28?35.

[7] 王云玲, 曾杰, 張步涵, 等. 基于超級電容器儲能系統(tǒng)的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器[J]. 電網(wǎng)技術, 2007, 31(8): 58?62.WANG Yunling, ZENG Jie, ZHANG Buhan, et al. Dynamic voltage conditioner based on ultracapacitor energy storage system[J]. Power System Technology, 2007, 31(8): 58?62.

[8] 許曉艷, 黃越輝, 劉純, 等. 分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限的解決方案[J]. 電網(wǎng)技術, 2010, 34(10):140?146.XU Xiaoyan, HUANG Yuehui, LIU Chun, et al. Influence of distributed photovolatic generation on voltage in distribution network and solution of voltage beyond limits[J]. Power System Technology, 2010, 34(10): 140?146.

[9] CHEN C S, LIN C H, HSIEH W L, et al. Enhancement of PV penetration with DSTATCOM in Taipower distribution system[J].IEEE Trans on Power Systems, 2013, 28(2): 1560?1567.

[10] 陳樹勇, 鮑海, 吳春洋, 等. 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)功率直接控制方法[J]. 中國電機工程學報, 2011, 31(10): 6?11.CHEN Shuyong, BAO Hai, WU Chunyang, et al. Direct grid-tie power control method for distributed photovoltaic generation[J].Proceedings of the CSEE, 2011, 31(10): 6?11.

[11] 夏向陽, 唐偉, 冉成科, 等. 基于DSP控制的單相光伏并網(wǎng)逆變器設計[J]. 電力科學與技術學報, 2011, 26(3): 52?56.XIA Xiangyang, TANG Wei, RAN Chengke, et al. Design of single phase photovoltaic grid-connected inverter based on DSP control[J]. Journal of Electric Power Science and Technology,2011, 26(3): 52?56.

[12] 李清然, 張建成. 含分布式光伏電源的配電網(wǎng)電壓越限解決方案[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2015, 39(22): 117?123.LI Qingran, ZHANG Jiancheng. Solutions of voltage beyond limits in distribution network with distributed photovoltaic generators[J]. Automation of Electric Power Systems, 2015,39(22): 117?123.

[13] 林濤, 翟學, 吳俊鵬, 等. 考慮低電壓穿越特性的光伏電站準入容量研究[J]. 電力科學與技術學報, 2015, 30(3): 11?16.LIN Tao, ZHAI Xue, WU Junpeng, et al. Study on access capacity of photovoltaic power station considering low voltage traverse characteristics[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2015, 30(3): 11?16.

[14] TONKOSKI R, LUIZ A, LOPES C, et al. Coordinated active power curtailment of grid connected pv inverters for overvoltage prevention[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2011,2(2): 139?147.

[15] 王成山, 王守相, 郭力. 我國智能配電技術展望[J]. 南方電網(wǎng)技術, 2010, 4(1): 18?22.WANG Chengshan, WANG Shouxiang, GUO Li. Prospect over the techniques of smart distribution network in China[J].Southern Power System Technology, 2010, 4(1): 18?22.

[16] 張東寅, 林濤, 許漢平, 等. 考慮電網(wǎng)脆弱性的電網(wǎng)發(fā)電計劃優(yōu)化[J]. 電力科學與技術學報, 2017, 32(2): 10?16.ZHANG Dongyin, LIN Tao, XU Hanping, et al. Optimization of power grid power generation plan considering power network vulnerability[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2017, 32(2): 10?16.

[17] 許曉燕, 黃躍輝, 劉純, 等. 分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限解決方案[J]．電網(wǎng)技術, 2010, 34(10):140?146.XU Xiaoyan, HUANG Yuehui, LIU Chun, et al. Influence of distributed photovoltaic generation on voltage in distribution network and solution of voltage beyond limits[J]. Power System Technology, 2010, 34(10): 140?146.

[18] JAHANGIRI P, ALIPRANTIS D C. Distributed volt/var control by PV inverters[J]. IEEE Trans on Power Systems, 2013, 28(3):3429?3439.

[19] JIANG Ying, LI Jianguo, PAN Sanbo, et al. Research on the Comparison analyses of three-phase discrete and integrated LC filters in three-phase PV inverter[J]. International Journal of Photoenergy, 2013, 20(11): 768?774.

[20] 史朝暉, 李忠, 鐘志剛, 等. 光儲微電網(wǎng)運行模式無縫切換方法研究[J]. 電力科學與技術學報, 2016, 31(2): 31?36.SHI Zhaohui, LI Zhong, ZHONG Zhigang, et al. The research on the seamless switch of operation mode of light-storage micro-grid[J]. Journal of Power Science and Technology, 2016,31(2): 31?36.

[21] REBER S, HURRLE A, EYER A, et al. Crystalline silicon thin film solar cell recent results at Fraunhofer ISE[J]. Solar Energy,2004, 77(6): 865?875.

Feeder voltage control in distribution network based on reactive power and energy storage balance

YI Haomin1, XIA Xiangyang1, LI Jingye1, WANG Shangning2, LI Minde3, LIU Daifei1,WANG Kai3, HUANG Hai3, TANG Ci1, LI Zhengxi2

(1. School of Electrical & Information Engineering, Changsha University of Science and Technology,Changsha 410114, China;2. Qinghai Key Lab of PVGC Technology, Xining 810008, China;3. National Products Quality Supervision Inspection Center on Power Transmission and Transformation Equipment,Hengyang 430400, China)

Considering that roof photovoltaic power generation system can lead to voltage instability in distribution network, on the premise of voltage instability mechanism of low voltage feeder, invariant distribution line capacity and the inverter capacity characteristics were considered, and then a reactive power, active power and energy storage combined control method was proposed to prevent the occurrence of excessive voltage ripple’s phenomenon in low voltage feeder. Firstly, the strategy utilized the residual capacity of the photovoltaic inverter itself to absorp the reactive power, which helped to improve feeder voltage distribution to a certain extent. Then the power output of each PV system was obtained by active power control. Under the condition of voltage limitation and the excess power could be absorbedby the battery energy storage of the photovoltaic power generation system, and the stored energy was released in high load demand or voltage drop at night. The results show that this method can improve the power grid of new energy consumptive ability and enhance the new energy output power. The new power optimization scheme that reactive power,active power and energy storage cooperate not only has the ability of maintaining the low voltage feeder voltage within a limit, but also has higher PV efficiency and is suitable for future network environment of large-scale PV access distribution.

PV system; voltage balance; reactive power control; energy storage

TM247

A

1672?7207(2017)11?2972?07

10.11817/j.issn.1672-7207.2017.11.018

2016?12?11；

2017?03?16

國家自然科學基金資助項目(51307009)；湖南省教育廳創(chuàng)新平臺開放基金資助項目(16K004)；衡陽市科技計劃重點項目(2015KG27)；可再生能源電力技術湖南省重點實驗室基金資助項目(2016ZNDL006) (Project(51307009) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(16K004) supported by Education Department Innovation Platform of Hunan Province; Project(2015KG27)supported by Science and Technology of Hengyang City; Project(2016ZNDL006) supported by Key Laboratory of Renewable Energy Electric-Technology of Hunan Province)

夏向陽，教授，從事電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究；E-mail: xia_xy@126.com

(編輯 陳燦華)