学术︱基于电压调节的分布式可再生能源发电功率波动平抑策略
中国电工技术学会定于2016年7月10~11日在北京铁道大厦举办“2016第十一届中国电工装备创新与发展论坛”，主题为“电工行业十三五规划研究与解读”，并设“智能制造与电工装备行业的转型升级”“智能开关设备的关键技术与最新发展”两个分论坛。
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中国电力科学研究院、天津大学智能电网教育部重点实验室的研究人员李晓东、刘广一、贾宏杰等，在2015年第23期《电工技术学报》上撰文，接入配电网的分布式可再生能源受自然条件影响，其输出功率随机波动进而影响全系统运行，针对分布式可再生能源发电的特点和用户负荷特性，提出了一种基于电压调节的功率波动平抑方法，通过适当调整系统电压来改变负荷水平，利用负荷变化追踪电源出力，从而减小其波动对电网的影响。
对简化配电系统和IEEE 13节点测试馈线系统仿真的结果表明，通过电压调节，用户负荷能够有效平抑光伏和风机的出力波动，验证了所提方法的可靠性。
随着经济社会的飞速发展，世界各国对能源的需求与日俱增，电能以其独特的优势在人们工作和生活中起着不可替代的作用，电能的消费持续增长，供需矛盾日益突出。为满足人们对电能的需求，世界电力工业已出现了由传统的集中供电模式向集中和分散相结合的供电模式过渡的趋势[1]。分布式可再生能源发电凭借其在环保和新能源方面的优势在经济社会发展中起着重要的作用[2-4]。
分布式可再生能源发电是指发电量相对较小，分散布置在负荷现场或附近，充分利用各种形式的可再生能源进行发电的一类分布式发电（Distributed Generation，DG）技术，主要包括太阳能发电、风力发电等。
分布式发电可在系统正常运行或故障产生“孤岛”的情况下为负荷不间断供电，提高了电网的可靠性，同时缓解了能源危机，有利于环境保护[5]，但是DG的并网使配电网由单电源、辐射型结构变为遍布电源和负荷的复杂网络，馈线中传输的有功、无功数量和方向发生改变，电能质量、元件保护配置等不可避免地受到影响[6-8]，可能导致过电压或低电压问题，同时DG增大了电网的短路容量，影响电气设备的动热稳定和系统重合闸。
DG对配电网的影响与其接入位置、发电量与负荷量的相对大小有关，并且和配电网的拓扑结构关系密切[9]。对于接入DG的配电网电压控制问题，文献[10]提出了一种无功控制方法来抑制DG引起的系统电压升高，文献[11]研究了利用DG与电网之间的电力电子器件控制系统电压的方法，DG也可以与配电网相互配合优化系统电压分布，并使电压稳定在设定值[12-13]。
利用可再生能源发电的DG受自然条件等因素的影响，如光伏、风机的出力依赖于安装位置的光照、风速等，输出功率具有明显的随机性，这可能引起系统电压波动，严重时会出现电压失稳问题。
为减小光伏和风机输出功率波动对电网稳定运行的影响，文献[14,15]建立了太阳能和风力发电装置的数学模型及其输出功率的概率模型，文献[16]研究了通过投切负荷对含有风机的配电网电压控制问题，但切除负荷会影响用户用电，文献[17,18]应用储能手段来减小可再生能源功率波动对电网的影响，但需要配备一定容量的外部储能装置。
本文根据分布式可再生能源发电的特点和用户侧负荷电压特性，提出了一种通过调压使系统负荷变化追踪DG出力，利用负荷平抑功率波动的方法。应用GridLAB-D对简化配电系统和IEEE 13节点测试馈线系统算例进行仿真的结果表明，适当调节负荷电压能够有效平抑光伏和风机的出力波动，减小其对电网的影响。
图2 系统策略实施流程
结论
根据以上分析可知，本文提出的基于电压调节的分布式可再生能源功率波动平抑策略，能够使负荷变化追踪光伏或风机的输出功率，有效平抑DG出力波动，减小其对电网的影响，并且电压调整量不超过额定电压的5%，是在用户可接受范围内的。
研究各具体负荷的调压效果将是今后工作的重点，在分布式可再生能源发电日益增多的今天，该方法着力于用户侧负荷控制，具有广阔的应用前景，并对电力系统安全稳定运行有一定的指导意义。
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