2)基于QPV(V)控制的逆变器无功调节。
QPV(V)下垂控制是一种非常经典的电压控制方法[55-57],控制曲线如图5所示。若光伏并网点电压高于预先制定的目标电压,光伏逆变器吸收无功以延缓节点电压的上升;反之,光伏逆变器注入无功功率以延缓节点电压的降低;若并网点电压达到网络电压的上限(下限)时,光伏逆变器按最大的无功容量吸收(注入)无功。考虑到上述策略可能会造成网络中不必要的无功流动,文献[58]对电压-无功下垂曲线进行分段,将图5中的目标电压设定为一个区间,在区间内逆变器无功输出为零以降低线路中的无功流动,避免不必要的网络损耗。文献[59]则对于网络中区间的协调设计问题进行了研究。然而,QPV(V)下垂控制可能出现的电压稳定问题难以预料和建模分析[60-61],当前的很多文献对于QPV(V)控制的研究是以稳态假设作为基础,对控制过程中可能出现的电压稳定问题探讨较少[9]。
图5 电压-无功控制曲线
3)基于QPV(PPV)控制的逆变器无功调节。
针对QPV(V)控制可能出现的问题,一些基于Q(P)控制的研究成果相继出现[10,12-13],控制曲线与图5类似,但横坐标为光伏并网的有功。相比于QPV(V)控制,QPV(PPV)中的有功和无功解耦,逆变器的无功调节并不会引起有功发生变化,因此QPV(PPV)控制不会引起稳定性问题[13]。为提高无功控制效率,降低对于无功容量的投资,文献[10]对QPV(PPV)控制的无功控制启动阈值和控制斜率的设计进行了研究,建立了控制参数的全局优化模型,使得了不同节点间的无功控制具有更高的协同性。为尽可能降低无功在线路中的流动,文献[13]设计了非线性的无功斜率参数。文献[12]则以节点的净功率作为控制输入量,设计了多模式的控制策略,将节点电压波动、过电压和欠电压的控制都考虑在内。可以看出,QPV(PPV)控制相比于
和QPV(V)控制在实现上更加灵活,由于不用考虑电压稳定性的问题,在实际的使用过程中也更加容易。但是QPV(PPV)控制对于网络损耗以及网络功率因数影响的研究还有待补充和完善。
3.4 基于配变分接头的电压控制方法
配变分接头调节是一种有效的电压控制方法,在国内通常不考虑对于分接头进行调整,但是在国际上,特别是欧洲一些国家将分接头调节作为低压配电网中非常重要的电压调节手段[62],以电力电子设备为基础的固态分接头变压器在低压配电网中的应用也开始受到关注。
通过分接头进行电压控制的关键在于分接头的调节能够兼顾不同低压馈线的电压分布情况,同时避免频繁的分接头调节。文献[63]提出了一种基于规则的分接头控制策略,图6是一个含3条低压配电馈线的低压配电网,在每条线路末端以及OLTC控制器处安装电压通信设备,每条馈线将末端电压上传至OLTC控制器,控制器筛选出最大电压和最小电压,通过规则的判断选出合适的分接头动作策略,如最大电压和最小电压均出现越上限的情况,分接头则调节首端电压下降,而最大电压越上限,最小电压越下限则分接头不动作。这种控制策略能够对不同馈线的电压情况进行综合判断,从而避免不必要的分接头动作,同时所需要的通信节点数量较少。文献[35]的OLTC控制思路也类似,进一步指出OLTC的动作应当设置一定的控制延迟,避免不必要的分接头动作。为了避免对通信的依赖,文献[20]则提出了一种基于馈线参数和功率分布特征的远端电压估计方法,在无通信的情形下也能比较准确的估算出各馈线的末端电压。
图6 基于远端量测的分接头控制模型
