基于阶梯图的中压配电网分布式电源无功差异控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电力系统的分布式电源的优化控制方法，特别是一种中压（IOkV) 配电网的分布式电源无功出力的优化控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于石油、煤炭等化石能源的逐渐衰竭，能源危机在世界范围内进一步加 深。同时，化石能源在生产过程中所产生的污染性气体、二氧化碳等，对人类赖以生存的生 态环境造成了严重的影响。其中，二氧化碳在大气层的积聚是导致全球变暖，气候反常，冰 川融化，海平面上升的主要原因，严重威胁人类的生存与发展。2013年以来全国大范围雾霾 天气，让全社会以一种最直接而深刻的方式感受到了环境保护和减排的迫切性。
[0003] 在如此严峻形势下，实现经济和社会的可持续发展迫切需要寻找比化石能源更绿 色更环保的能源形式，辅助甚至取代化石能源，而以风能、太阳能为代表的新能源正是这种 新的能源形式。以适应大规模新能源分布式发电接入为典型特征的智能电网研宄正逐渐兴 起，以适应全球经济发展趋势的变化。智能电网的出发点在于保证电网本身的安全、经济、 可靠，同时实现发电环节的环保、节能和能源的高利用率，输电环节的高效和促进电力市场 的形成，从而使电力工业得到良性的发展，以新能源发电为主要形式的分布式电源无疑是 智能电网发展中的基本驱动力之一。
[0004] 传统的集中发电、远距离输电、大电网互联的供电方式的弊端和风险逐渐暴露出 来，而另一方面随着分布式发电技术和并网技术的提高，分布式电源的价格逐步下降，一些 分布式电源在技术经济上可以和传统的电源相媲美；同时电力市场也在逐渐完善，许多国 家都出台了支持分布式电源的发展政策，这使得分布式电源在电力市场中所占的份额越来 越大，越来越多的分布式电源接入到配电网中运行。
[0005] 同时，国内两大电网公司相继出台配套政策，积极支持分布式发电的并网。国家电 网出台《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》、《关于促进分布式光伏发电并网 管理的意见》。南方电网出台《关于进一步支持光伏等新能源发展的指导意见》、《南方电网 公司分布式光伏发电服务指南》。
[0006] DG接入配电网后，彻底改变了配电网的结构，使配电网从单电源辐射状结构变为 遍布电源的复杂结构，这种结构的改变将对配电网的无功电压特性产生重大影响。以风电、 光伏为代表的分布式新能源接入不仅改变了传统配电网能量单向流通的特性，且因其发电 的间歇性、波动性和不确定性使得电压波动更显剧烈，更因其通过电力电子变换器的连接 使得配电网的无功电压特性无论是稳态还是暂态都带来显著的变化，进而对配电网的无功 电压控制带来很大的挑战。为了更好的接纳DG，充分发挥DG的积极作用而抑制其负面影 响，需要对DG对配电网无功电压特性的影响机理进行深入分析和研宄，进而研宄配电网适 应DG接入的无功电压控制方法，确保配电网的安全可靠及经济运行。
[0007] 目前的分布式电源一般都具有一定的无功调节能力，可以实现迟相和进相运行， 在一定的范围内可以实现无功可控。而由于分布式电源出力随天气与环境等外界因素影响 的间歇性、波动性和不确定性，如何控制其无功出力才能获得更好的电压质量和降损能力 成为一个重要的课题。
[0008] -般来说，为了避免给电网造成波动影响，现在的分布式电源多数采用定功率因 数运行的方式，按照一个合适的功率因数中间值来控制无功出力，这样可以减少由于出力 变化而造成的波动，但同时也放弃了分布式电源原有的部分无功调节能力，把动态控制变 为静态运行。而部分分布式电源保留了其无功调节能力，但对于如何制定其出力的策略和 判据的问题则仍待解决：如果保持精准、实时的控制可以有较好的调压效果，但控制流程和 算法会比较复杂，操作起来具有一定的难度；如果采用粗放式的控制又很难保证调压的效 果，可能会出现频繁动作或者电压越限的情况。
[0009] 在实际运行中，有功功率对电网的频率影响比较大，而无功功率则与电网的电压 更为相关。一般而言，无功充裕的时候电网线路的电压较高，无功匮乏时则电压有可能偏 低，因此多数情况下电压可以作为一个主要指标来衡量该线路或者地区的无功是否充足。 在电压偏低时，可以考虑适当提高分布式电源的无功出力，让其在滞后的功率因数下运行， 对线路的无功损耗和负荷进行支撑；在电压偏高时，适当减少分布式电源的无功出力，甚至 进相运行吸收无功，缓解线路无功盈余或电压过高的问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供基于阶梯图的中压配电网分布式电源无功差异控制方法，要 解决的技术问题是实现配电网分布式电源无功解耦控制。
[0011] 基于阶梯图的中压配电网分布式电源无功差异控制方法，其包括以下步骤：
[0012] (1)测量分布式电源并网点的电压，记作Vb;
[0013] (2)若Vb越上限，则减少分布式电源的无功出力，若Vb越下限，则增加分布式电源 的无功出力，直到V b不越限或分布式电源无功出力到达极限；若分布式电源的无功出力已 经到达极限，则本次控制完成，经过设定时间Tl后再从步骤（1)开始进行下一轮的控制操 作；
[0014] (3)若Vb不越限，则根据阶梯图按照Vb的大小来调节分布式电源的无功出力，使 得并网点的功率因数COS外落在与V b对应的功率因数区间内；
[0015] (4)再次测量并网点电压并更新Vb数值，得到调节无功出力后的Vb，判断V b是否与 阶梯图的功率因数区间匹配，若匹配，则本次控制完成，经过设定时间Tl后再从步骤（1)开 始进行下一轮的控制操作；若不匹配，则按当前的分布式电源无功出力保持设定时间T2， 之后再返回步骤（1)。
[0016] 进一步地，所述步骤（3)根据阶梯图按照Vb的大小来调节分布式电源的无功出 力，是指若9. 3kV彡Vb< 10kV，则控制分布式电源无功出力使得COS外处于滞后〇· 85到 滞后0· 98之间；若IOkV彡Vb< 10. 4kV，则控制分布式电源无功出力使得COS外处于滞后 〇. 96到超前0. 98之间；若10. 4kV彡Vb彡10. 7kV，则控制分布式电源无功出力使得COS外 处于超前0.90到1之间。
[0017] 进一步地，步骤（4)中Vb与阶梯图的功率因数区间匹配，是指当9. 3kV彡Vb< IOkV 时，cos外处于滞后0.85到滞后0. 98之间；当IOkV彡Vb< 10. 4kV时，cos外处于滞后 〇· 96到超前0· 98之间；当10. 4kV彡Vb彡10. 7kV时，COS外处于超前〇· 90到1之间。
[0018] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和技术效果：
[0019] 本发明通过对配电网中分布式电源的并网点电压监测，用以评估当前并网点的电 压和无功状况，并针对不同的电压水平实行差异化控制，设置不同的功率因数区间作为分 布式电源无功出力的依据和约束条件，