[发明专利]大规模分布式光伏接入的配电网电压稳定性快速确定方法

说明书

本发明公开了一种大规模分布式光伏接入的配电网电压稳定性快速确定方法，所述方法为利用网络潮流方程表述电压变化与节点无功变化间的关联性，同时利用分段线性函数方程表述节点无功调节量与量测点电压间的关联性，基于函数变换规则将两类方程进行整合以描述网络状态与任意节点电压量测结果的关系；为了描述网络电压变化的状态方程，将配电网电压稳定性问题进一步表述为描述相邻两次迭代无功输出的过程，将配电网电压稳定性问题转化为对逆变器无功的变化过程并进行微分求解；解决了现有技术面对大规模集群分布式光伏的并网，网络中所有节点或大多数节点均接入光伏电源，传统的电压稳定性计算方法的计算量和计算难度将急剧上升，参数整定也十分缺乏灵活性等技术问题。

技术领域

本发明属于配电网电压稳定性技术领域，尤其涉及一种大规模分布式光伏接入的配电网电压稳定性快速确定方法。

背景技术

当前，化石能源在全球能源结构中依然占据支柱地位，发电仍然主要依靠煤炭和天然气等化石燃料。但是，大量二氧化碳和有毒有害气体的排放导致环境问题日益凸显，温室气体的排放导致全球气温上升、两极的冰川融化，极端的气象问题频发；化石能源燃烧后的有毒有害物质进入空气，氮氧化物、二氧化硫等气体造成光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等生态问题，对人体和自然生态系统构成严重危险。

当前，分布式光伏发电在配电网并网容量的占比快速提升，未来将呈现出大规模集群并网的趋势。早期，光伏发电以集中并网为主，大量的光伏功率汇集、升压后经输电线路传输，为远方负荷供电，但是这种并网方式将占用电网原本的输电容量，限制其余类型电能的输送。但是受限于输电走廊的容量限制，弃光比例依然较高，根据国家能源局《2018年全国光伏发电统计信息》，全国光伏发电弃光电量54.9亿千瓦时，平均利用小时数也仅为1115小时。相比于集中式的光伏发电，分布式光伏发电可以实现即插即用，光伏电能可以就地利用，同时避免了大容量输电造成的容量占用和线路损耗问题。截至2018年底，集中式电站12384万千瓦，较上年新增2330万千瓦，同比增长23％；分布式光伏5061万千瓦，较上年新增2096万千瓦，同比增长71％，分布式光伏在中低压配电网大规模并网发电已成为必然趋势。

大规模分布式电源的并网会造成配电网的电压越限、电压波动风险，当前新并网的分布式光伏单元通常需要具备一定的电压-无功调节能力，以实现抑制电压的波动、电压越限和降低网络损耗的目标。然而，分布式光伏并网难以统一通过配电运营商(distribution system operator,DSO)统一规划，因此并网的位置和容量具有一定的随机性。分布式光伏并网相关标准(如《GB/T 50865-2013光伏发电接入配电网设计规范》、《DL/T1773-2017电力系统电压和无功电力技术导则》和《NB/T 32015-2013分布式电源接入配电网技术规定》等)只要求分布式电源的并网功率因数满足相关要求，未对电压-无功下垂控制曲线的形状和斜率进行约束，这将对配电网电压稳定性造成极大风险。根据配电网的潮流方程(牛顿拉夫逊法或前推回代法)，单一节点的无功变化将会引起所有节点的电压连锁变化，电压的变化又导致节点无功调整，网络节点电压的变化呈现迭代波动过程，若该过程迭代收敛，则网络电压呈现稳定特征；若该过程迭代不收敛，则该网络电压就会出现不稳定问题，甚至引起保护装置误动。

因此，面对大量的分布式光伏电源并网，网络电压稳定性的快速判断以及稳定边界的测算，对于维护配电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。传统的配电网电压稳定性评估方法，可以在网络的分布式电源并网规模较低时，将配电网等效为电压源或同步机，研究单个光伏并网后无功调节对系统的影响，并通过扰动-观察法调整电压-无功下垂斜率；若少量光伏并网可以通过CPU并行分核计算来评估网络电压稳定性，多核联合调试来确定电压-无功参数。然而，面对大规模集群分布式光伏的并网(网络中所有节点或大多数节点均接入光伏电源)，传统的电压稳定性计算方法的计算量和计算难度将急剧上升，参数整定也十分缺乏灵活性。

发明内容