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控制与算法
★ 5.0
一种用于高渗透率可再生能源配电系统的新型电压优化联合仿真框架
A Novel Voltage Optimization Co-Simulation Framework for Electrical Distribution System With High Penetration of Renewables
| 作者 | Md Mahmud-Ul-Tarik Chowdhury · Md Shamim Hasan · Sukumar Kamalasadan |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 分布式能源 电压无功优化 闭环电压管理 二阶锥规划 配电网 |
语言:
中文摘要
现代配电网(DN)整合了基于逆变器的可再生分布式能源资源(RDERs)。RDERs在配电网中的渗透需要配电管理系统进行集中式电压/无功优化(VVO),这对于电网的优化和稳定运行至关重要。因此,公用事业公司越来越多地采用闭环集中式VVO技术,将其作为配电网运营不可或缺的一部分,以在为客户保持稳定服务质量的同时实现运营改进(即减少电压波动和最小化网络损耗)。本文提出了一种基于VVO的集中式闭环电压管理联合仿真方法,该方法使用基于二阶锥规划(SOCP)的优化(OPF)模型和实时Opal - RT模拟器。针对平衡(单相等效)和不平衡(多相等效)情况,在Opal - RT中使用IEEE 123节点配电测试案例对所提出的方法进行了分析。利用不同天气条件下的实际光伏曲线分析了RDERs对电网的影响。分析表明,所提出的模型使测试案例中的电网电压曲线得到显著改善。
English Abstract
Modern power distribution networks (DN) incorporate inverter-based renewable distributed energy resources (RDERs). The penetration of RDERs in the DN requires centralized Volt/VAr Optimization (VVO) in distribution management systems, which has become critical for the optimal and stable operation of the network. So, utilities are increasingly adopting closed-loop centralized VVO techniques as an integral part of their distribution network operations to maintain consistent service quality for customers while also achieving operational improvements (i.e., reduced voltage fluctuation and minimized network loss). This article proposes a VVO-based centralized closed-loop voltage management co-simulation methodology that uses a second-order conic programming (SOCP) based optimization (OPF) model and a real-time Opal-RT simulator. The proposed methodology is analyzed in Opal-RT with an IEEE 123-bus distribution test case for balanced (single-phase equivalent) and unbalanced (multi-phase equivalent) cases. The impact of RDERs on the grid is analyzed using real PV profiles from different weather conditions. The analysis shows a significant improvement in the network voltage profile for the test cases with the proposed model.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的基于二阶锥规划(SOCP)的电压优化协同仿真框架具有重要的战略价值。随着我们光伏逆变器和储能系统在配电网中的渗透率持续提升,如何实现分布式可再生能源(RDERs)与电网的协同优化已成为核心技术挑战。
该研究的闭环集中式电压/无功优化(VVO)方法与我们当前的智能逆变器产品线高度契合。我们的1+X模块化逆变器和储能变流器本身具备快速无功响应能力,若能与配电管理系统实现实时闭环控制,将显著提升电网电压稳定性和降低网损。论文采用Opal-RT实时仿真验证的技术路径,为我们开发下一代支持VVO功能的逆变器控制算法提供了可靠的测试平台。特别是其对不同天气条件下真实光伏出力曲线的分析,与我们在实际项目中遇到的场景高度吻合。
从技术成熟度看,SOCP优化算法已相对成熟,但将其应用于大规模配电网的实时控制仍面临计算复杂度和通信延迟的挑战。对阳光电源而言,关键机遇在于:一是将VVO算法集成到我们的iSolarCloud智慧能源管理平台,为电网公司提供整体解决方案;二是开发具备边缘计算能力的智能逆变器,实现分布式优化与集中式协调的有机结合。
技术挑战主要体现在多厂商设备互操作性、海量数据实时处理能力,以及不同地区电网标准的适配性。建议我们加强与电网公司的联合研发,在实际项目中验证该技术框架,同时提前布局支持先进电网控制功能的下一代产品,巩固在高比例新能源并网领域的技术领先地位。