有功功率

在调度中心要求风电集群紧急切功率时,需优化协调分配多个风电场的功率切除量。本文首先分析了风电场紧急功率切除的方式,进而提出了基于切场组合、基于风电场切机、基于切场与场内切机相结合和基于风电场累计有功功率切除量排序的4种不同的紧急切功率分配算法;其次以分配偏差量、风电场切场数等5个指标的加权组合构建综合评价指标以评估各算法的性能;最后以某实际风电集群为例,验证所提算法的有效性。分配结果和综合评价指标值表明4种分配算法都有各自的适用范围,其中基于风电场累计有功功率切除量排序的方法综合指标值最小,适用范围最大。

高压直流(high voltage direct current，HVDC)换流器具有一定的动态无功调节能力，充分利用换流站的无功调节能力，可显著改善HVDC系统的稳定性能。文中研究了HVDC系统稳态运行时的无功功率可调节能力，分析了有功功率和无功功率相互耦合的特性，以国际大电网(conference International des grands reseaux electriques,CIGRE)的HVDC标准测试模型和贵广Ⅱ直流输电工程模型为算例，对稳态工况的直流电流可运行范围进行了解析，进而求出整流、逆变两侧的无功功率可调节能力，并将其应用在无功控制中。研究发现，CIGRE的HVDC标准测试模型对于容性的无功功率和感性的无功功率调节能力相近，而贵广Ⅱ直流输电工程模型对感性无功的调节能力远大于对容性无功的调节能力。在电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC中验证了无功功率可调节能力的正确性和应用价值。

HL系列智能电力电容补偿装置是0.4KV、50Hz低压配电高效节能、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，投切开关电路，线路保护单元，两台（△型或一台(Y型低压电力电容器构成HL系列智能电力电容补偿装置采用定制段式LCD液晶显示器，可实时显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率，电容器的温度。

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题，提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力，通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先，改进了故障检测方法，采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次，在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率，可以有效抑制受端连续换相失败，抬升交流电压最低值。同时，对无功功率进行控制切换，避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明，在不同故障场景中，所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题，提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式，利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率，实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量，通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证，基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明，所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题，并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减，提升光伏逆变器的无功功率调节量。

为解决光储型电热协同系统（electric-thermal system, ETS）协作参与电网削峰填谷问题，并减小负荷预测误差和新能源波动对调节效果的影响，提出一种多代理削峰填谷策略。该策略依托由配网代理、区域代理、ETS/光伏发电（PV）代理和执行单元构成的多代理系统实施，包含集中式能量优化和分布式能量管理环节。在集中式能量优化过程中，配网代理可通过求解以自身运行成本最小为优化目标的模型预测控制（model predictive control，MPC）优化模型，为区域代理及其内部的光伏系统提供日内有功功率上限计划。分布式能量管理过程中，区域代理和ETS/PV代理基于多智能体一致性算法获取供暖设备的有功功率修正值，从而减小实际区域代理有功功率与其计划值间的偏差。仿真结果表明：该策略可使系统协同参与削峰填谷且结果更精确。

该技术将传统供配电系统进行整合优化，通过智能管理平台进行管理。系统核心电源部分采用在线节能补偿运行模式时，由市电与不间断电源（UPS）联合供电，负载通过不间断电源（UPS）静态开关从市电获取所需有功功率，从不间断电源（UPS）逆变器获取所需无功功率。

针对海上风电多端柔直系统岸上交流电网故障时的盈余功率问题，提出一种采用能量控制的多个海上换流站与风电机组的协调控制策略。在故障期间，部分海上换流站先启动能量控制，根据直流电压的变化抬升能量参考值，吸收直流系统中的盈余功率。剩余海上换流站对直流电压进行预测，当直流电压预测值超过限值后，剩余海上换流站启动能量控制吸收盈余功率。海上换流站在吸收盈余功率的同时对风电机组采用降压控制，根据换流站储能的增加情况降低风机侧交流电压参考值。风电机组网侧换流器根据交流电压的变化调节d轴电流参考值，减少输送到多端柔直系统的有功功率，避免多端柔直系统的直流电压越限。最后，在PSCAD/EMTDC中对不同类型的故障进行仿真，验证了所提协调控制策略的有效性。

针对T型三电平储能变流器在受到扰动时直流母线电压容易波动的问题，提出了一种改进的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control, LADRC)方法以增强直流母线电压的控制稳定性。该方法对线性扩张状态观测器(linear extended state observer, LESO)进行了改进。首先，引入总扰动微分状态变量以提升扰动观测能力。其次，对观测器进行降阶处理，一方面降低观测器设计复杂度，另一方面降低相位滞后，提升扰动估计速度。最后，在总扰动通道上增加一个滞后补偿环节减弱噪声放大影响。通过上述改进实现了对系统总扰动的精确快速估计。基于频域分析，得出改进后的LADRC相比传统LADRC具有更优秀的抗扰性能。多组实验结果均表明，与PI控制和传统LADRC相比，在有功功率突变、无功功率突变以及电网电压跌落情况下，所提控制策略的直流母线电压超调量更小，暂态时间更短，验证了所提方法的有效性，保证了储能变流器的正常平稳运行。

无功补偿容量的目标是将有功功率损耗降至最低且兼顾电压平衡。首先，针对无功补偿容量优化实际，建立考虑有功功率损耗、电压偏差、电压稳定性的多目标无功补偿容量优化模型；然后，提出基于鸟群算法（bird swarm algorithm，BSA）与混合牧羊人优化算法（shuffled shepherd optimization algorithm，SSOA）的鸟群牧羊混合优化（bird swarm shuffled shepherd optimization，BSSSO）算法，以优化无功补偿容量；最后，通过仿真算例验证了所提方法，结果表明所提方法性能优越，可以兼顾各指标平衡。