矩差分析理论及其在配电网最小弃光决策中的应用

吴俊勇; 王燚

doi:10.7500/AEPS20231110002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

矩差分析理论及其在配电网最小弃光决策中的应用

含高渗透率分布式电源配电网的主动控制与协同调度 | 更新时间：2025-06-16

- 矩差分析理论及其在配电网最小弃光决策中的应用
- Moment Difference Analysis Theory and Its Application in Photovoltaic Curtailment Minimizing Decision for Distribution Networks
- 电力系统自动化 2024年48卷第20期页码：91-99
- 作者机构：
  
  北京交通大学电气工程学院，北京市 100044
- 作者简介：
  
  吴俊勇(1966—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统自动化、智能电网。E-mail：wujy@bjtu.edu.cn
  王燚(1996—)，男，通信作者，博士研究生，主要研究方向：电力系统自动化、智能电网。E-mail：21117017@bjtu.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20231110002
  中图分类号：
- 收稿：2023-11-10，
  
  修回：2024-03-06，
  
  网络出版：2024-05-06，
  
  纸质出版：2024-10-25
- 稿件说明：
移动端阅览
吴俊勇,王燚.矩差分析理论及其在配电网最小弃光决策中的应用[J].电力系统自动化,2024,48(20):91-99.

WU Junyong,WANG Yi.Moment Difference Analysis Theory and Its Application in Photovoltaic Curtailment Minimizing Decision for Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(20):91-99.
吴俊勇,王燚.矩差分析理论及其在配电网最小弃光决策中的应用[J].电力系统自动化,2024,48(20):91-99. DOI： 10.7500/AEPS20231110002.

WU Junyong,WANG Yi.Moment Difference Analysis Theory and Its Application in Photovoltaic Curtailment Minimizing Decision for Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(20):91-99. DOI： 10.7500/AEPS20231110002.

摘要

高比例分布式光伏接入配电网会导致潮流返送和电压越限等一系列问题，严重威胁到配电网的安全运行。文中提出了含分布式光伏配电网的矩差分析理论，将配电网对分布式光伏的消纳问题转化成恢复和维持矩差方程的平衡问题。对一个给定的配电网，当最高节点电压等于规定的电压上限时，光伏矩减去负荷矩的矩差近似为一个常数，称为临界矩差。临界矩差代表了配电网对分布式光伏消纳能力的极限，光伏矩才是配电网需要消纳的对象，而负荷矩是消纳光伏矩的资源。基于矩差分析理论提出了配电网分布式光伏的最小弃光决策，并应用于某10 kV单分支配电线路以及12.66 kV的IEEE 33节点多分支配电网的分析计算。算例表明，所提的最小弃光决策在误差不大于1.2%条件下，寻优速度提高了2 877倍，验证了该方法的正确性和快速性。

Abstract

The integration of high proportion of distributed photovoltaic (PV) into distribution networks can lead to a series of problems such as reverse power flow and voltage violations

posing a serious threat to the safe operation of distribution networks. This paper introduces the theory of moment difference analysis for distributed PV distribution networks

transforming the problem of distributed PV accommodation in distribution networks into a balance problem of restoring and maintaining moment difference equations. For a given distribution network

when the maximum node voltage reaches the specified voltage upper-limit

the moment difference between PV moment and load moment

termed as critical moment difference

approximates to a constant. The critical moment difference represents the ability limit of a distribution network in accommodating distributed PV

where PV moments are the entities that need to be accommodated in distribution networks

and load moments serve as resources for accommodating PV moments. Based on the moment difference analysis theory

the PV curtailment minimizing decision for distributed PV in distribution networks is proposed and applied to the analysis and calculation of a 10 kV single-branch distribution line

and a 12.66 kV multi-branch distribution network in the IEEE 33-node system. Results of the case studies show that the proposed PV curtailment minimizing decision improves the optimization speed by 2 877 times under the condition of an error of no more than 1.2%

verifying the correctness and rapidity of the method.

关键词

Keywords

references

国家发展改革委员会 . 可再生能源发展“十三五”规划（下）［J］. 太阳能， 2017 （ 3 ）： 5 - 12 .

National Development and Reform Commission . The 13th Five Year Plan for renewable energy development（Ⅱ）［J］. Solar Energy ， 2017 （ 3 ）： 5 - 12 .

SCHWANZ D ， MÖLLER F ， RÖNNBERG S K ， et al . Stochastic assessment of voltage unbalance due to single-phase-connected solar power ［C］// 2017 IEEE Manchester PowerTech ， June 18-22 ， 2017 ， Manchester， UK .

刘嘉彦，李勇，曹一家，等 . 考虑光伏利用效率的中低压配电网电压抬升抑制方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 15 ）： 171 - 177 .

LIU Jiayan ， LI Yong ， CAO Yijia ， et al . Suppression method of voltage rise in medium and low distribution networks considering utilization efficiency of photovoltaic power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 15 ）： 171 - 177 .

赵清林，郭小强，邬伟扬 . 单相逆变器并网控制技术研究［J］. 中国电机工程学报， 2007 ， 27 （ 16 ）： 60 - 64 .

ZHAO Qinglin ， GUO Xiaoqiang ， WU Weiyang . Research on control strategy for single-phase grid-connected inverter ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2007 ， 27 （ 16 ）： 60 - 64 .

SHUVRA M A ， CHOWDHURY B H . Distributed voltage control of active MV distribution networks in the presence of high PV penetration ［C］// 2018 IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference （ISGT）， February 19-22 ， 2018 ， Washington DC， USA ： 1 - 5 .

PETER N R ， BABU M R . Notice of violation of IEEE publication principles： fuzzy based energy management system for a polygeneration microgrid ［C］// International Conference on Information Communication and Embedded Systems （ICICES2014 ）， February 27-28 ， 2014 ， Chennai， India ： 1 - 7 .

DING T ， LIU S Y ， YUAN W ， et al . A two-stage robust reactive power optimization considering uncertain wind power integration in active distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2016 ， 7 （ 1 ）： 301 - 311 .

WANG Y ， SYED M H ， GUILLO-SANSANO E ， et al . Inverter-based voltage control of distribution networks： a three-level coordinated method and power hardware-in-the-loop validation ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 2380 - 2391 .

MOLZAHN D K ， DÖRFLER F ， SANDBERG H ， et al . A survey of distributed optimization and control algorithms for electric power systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 6 ）： 2941 - 2962 .

ANTONIADOU-PLYTARIA K E ， KOUVELIOTIS-LYSIKATOS I N ， GEORGILAKIS P S ， et al . Distributed and decentralized voltage control of smart distribution networks： models， methods， and future research ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 6 ）： 2999 - 3008 .

MOKHTARI G ， NOURBAKHSH G ， GHOSH A . Smart coordination of energy storage units （ESUs） for voltage and loading management in distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 4812 - 4820 .

ROBBINS B A ， HADJICOSTIS C N ， DOMÍNGUEZ-GARCÍA A D . A two-stage distributed architecture for voltage control in power distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 2 ）： 1470 - 1482 .

BIDGOLI H S ， VAN CUTSEM T . Combined local and centralized voltage control in active distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1374 - 1384 .

CHISTYAKOV Y ， KHOLODOVA E ， NETREBA K ， et al . Combined central and local control of reactive power in electrical grids with distributed generation ［C］// 2012 IEEE International Energy Conference and Exhibition （ENERGYCON）， September 9-12 ， 2012 ， Florence， Italy ： 325 - 330 .

MALEKPOUR A R ， ANNASWAMY A M ， SHAH J . Hierarchical hybrid architecture for volt/var control of power distribution grids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 854 - 863 .

ZHANG C ， XU Y . Hierarchically-coordinated voltage/var control of distribution networks using PV inverters ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 2942 - 2953 .

BAKER K ， BERNSTEIN A ， DALL’ANESE E ， et al . Network-cognizant voltage droop control for distribution grids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 2098 - 2108 .

JABR R A . Robust volt/var control with photovoltaics ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 2401 - 2408 .

LI C F ， CHEN Y A ， JIN C R ， et al . Online PV smart inverter coordination using deep deterministic policy gradient ［J］. Electric Power Systems Research ， 2022 ， 209 ： 107988 .

蒲天骄，刘威，陈乃仕，等 . 基于一致性算法的主动配电网分布式优化调度［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 6 ）： 1579 - 1590 .

PU Tianjiao ， LIU Wei ， CHEN Naishi ， et al . Distributed optimal dispatching of active distribution network based on consensus algorithm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 1579 - 1590 .

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 .

CAI Yongxiang ， TANG Wei ， ZHANG Lu ， et al . Multi-mode voltage control in low distribution networks based on reactive power regulation of photovoltaic inverters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 13 ）： 133 - 141 .

徐鸥洋，唐巍，蔡永翔，等 . 基于模糊逻辑的低压配电网高比例户用光伏无功控制策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 23 ）： 89 - 95 .

XU Ouyang ， TANG Wei ， CAI Yongxiang ， et al . Fuzzy logic based reactive power control strategy for low-voltage distribution networks with high proportion of residential photovoltaic power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 23 ）： 89 - 95 .

吴云亚，阚加荣，谢少军 . 适用于低压微电网的逆变器控制策略设计［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 6 ）： 39 - 44 .

WU Yunya ， KAN Jiarong ， XIE Shaojun . Control strategy design for inverters in low voltage microgrids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 6 ）： 39 - 44 .

楼冠男，秦琦，顾伟，等 . 考虑移动式储能均衡的微电网群分布式动态协同控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 19 ）： 74 - 85 .

LOU Guannan ， QIN Qi ， GU Wei ， et al . Distributed dynamic cooperative control strategy for microgrid clusters considering equalization of mobile energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 19 ）： 74 - 85 .

李军徽，孙大朋，朱星旭，等 . 光伏高渗透率下分布式储能群间协同的电压控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 10 ）： 47 - 56 .

LI Junhui ， SUN Dapeng ， ZHU Xingxu ， et al . Voltage regulation strategy for distributed energy storage considering coordination among clusters with high penetration of photovoltaics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 10 ）： 47 - 56 .

晋飞，刘静利，刘晓亮，等 . 基于电压灵敏度的配电网DG接纳能力不确定性分析［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 7 ）： 183 - 189 .

JIN Fei ， LIU Jingli ， LIU Xiaoliang ， et al . Uncertainty analysis of DG hosting capacity in distribution network based on voltage sensitivity ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 7 ）： 183 - 189 .

王守相，程耀祥，赵倩宇，等 . 考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 1 ）： 1 - 9 .

WANG Shouxiang ， CHENG Yaoxiang ， ZHAO Qianyu ， et al . Multi-stage local-distributed voltage control strategy of distribution network considering photovoltaic-energy storage coordination ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 1 ）： 1 - 9 .

胡斌，王绪利，叶斌，等 . 一种基于改进负荷矩的台区电压快速估算方法［J］. 电测与仪表， 2020 ， 57 （ 2 ）： 46 - 51 .

HU Bin ， WANG Xuli ， YE Bin ， et al . A fast estimation method of station voltage based on improved load moment ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2020 ， 57 （ 2 ）： 46 - 51 .

米东星 . 基于负荷矩分析的台区低电压治理研究［J］. 中国电业（技术版）， 2016 （ 2 ）： 16 - 18 .

MI Dongxing . Research on the low voltage control based on the analysis of the distribute-electricity transformer district load moment ［J］. China Electric Power （Technology Edition）， 2016 （ 2 ）： 16 - 18 .

李炳华，岳云涛，王立坤，等 . 等效负荷矩的研究及应用［J］. 建筑电气， 2012 ， 31 （ 12 ）： 3 - 9 .

LI Binghua ， YUE Yuntao ， WANG Likun ， et al . Research and application of equivalent load moment ［J］. Building Electricity ， 2012 ， 31 （ 12 ）： 3 - 9 .

林大增，陈建聪，廖剑波，等 . 配电网负荷接入最大合理供电半径简化计算［J］. 电工电气， 2023 （ 10 ）： 7 - 11 .

LIN Dazeng ， CHEN Jiancong ， LIAO Jianbo ， et al . Simplified calculation of maximum reasonable supply radius for distribution network load access ［J］. Electrotechnics Electric ， 2023 （ 10 ）： 7 - 11 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

计及分布式光伏故障穿越能力的配电网广义负荷建模及参数辨识

基于负序电流幅值的含光伏配电网两相短路故障方向判据