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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

含多资源参与的配电网络谐波抑制方法

Harmonic Mitigation Method with Multi-Resource Participation in Power Distribution Networks

作者 Xinru Wang · Ying Wang · Shuangyin Dai
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年2月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 分布式能源资源 谐波抑制 优化模型 分区约束 配电网
语言:

中文摘要

大量连接到配电网的分布式能源资源(DERs),如光伏和储能系统,可用于减轻配电网中的谐波,因为它们的并网逆变器与功率控制设备的拓扑结构相似。本研究提出了一种优化模型,用于在已知全网谐波畸变程度的场景下,协同利用位置、容量和运行模式已知的DER逆变器来减轻多个谐波源(HSs)的影响。以最优谐波水平为目标函数,对DER进行协同控制,以减轻全网的谐波。为使该模型适用于大型网络,还考虑了分区约束,以限制优化和控制的范围,提高求解效率和治理经济性。最后,采用改进的IEEE 13节点和123节点测试馈线验证了所提方法的有效性和经济性。案例研究表明,所提方法能有效减轻存在多个谐波源的配电网中的谐波,在降低治理成本的同时增加DER所有者的收益。

English Abstract

A large number of distributed energy resources (DERs) connected to distribution networks, such as photovoltaic and energy storage systems, can be used to mitigate harmonics in distribution networks because their grid-connected inverters have similar topologies to those of power control devices. In this study, an optimization model is proposed to mitigate the effects of multiple harmonic sources (HSs) using DER inverters with known location, capacity, and operating mode in synergy in a scenario in which the degree of grid-wide harmonic distortion is known. With the optimal harmonic level as the objective function, the DERs are synergistically controlled to mitigate the harmonics of the whole network. To enable the model to be applicable to large networks, a zonal constraint is also considered to constrain the extent of the optimization and control and to improve the solution efficiency and mitigation economics. Finally, the modified IEEE 13 and 123 bus test feeders are used to verify the effectiveness and economy of the proposed method. The case studies show that the proposed method is effective in mitigating harmonics in distribution networks where multiple HSs are present, reducing the mitigation costs while increasing the benefits to DER owners.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项谐波治理技术为我们的光伏逆变器和储能系统产品开辟了重要的增值应用场景。该研究提出利用分布式能源资源(DER)逆变器的拓扑相似性来协同治理配电网谐波,这与我们现有产品线高度契合,意味着通过软件算法升级即可赋予设备谐波治理功能,无需额外硬件投入。

技术价值方面,该方法的核心创新在于多资源协同优化和分区约束策略。对于阳光电源而言,这可以将我们的逆变器从单纯的能量转换设备升级为具备电能质量治理能力的智能终端。特别是在工商业分布式光伏和储能项目中,客户常面临谐波污染问题,若我们的产品能同时提供发电、储能和谐波治理功能,将显著提升市场竞争力。研究中提到的"降低治理成本同时增加DER业主收益"这一点,为我们开拓辅助服务市场提供了商业模式参考。

从技术成熟度评估,该方法基于已知谐波源位置和运行模式的前提,在实际应用中需要配套完善的电网监测系统。主要挑战包括:实时通信延迟对控制效果的影响、多厂商设备的协议兼容性、以及分区优化算法在超大规模电网中的计算效率。对阳光电源而言,机遇在于可以将此技术集成到iSolarCloud智慧能源管理平台,构建从监测、诊断到治理的全链条解决方案,并通过与电网公司合作推动标准制定,在新兴的电能质量治理市场中占据先发优势。