电压稳定

利用退役电池构建储能系统，充分利用其剩余价值，是解决大量退役电池再利用的重要途径。然而，经过多次充放电影响，退役电池不一致性问题较新电池更为突出。在此背景下，首先，针对退役电池储能系统提出了分层式可重构均衡拓扑。其次，基于该拓扑提出了分层式均衡控制策略。考虑组内部和组间两个层次的均衡控制，组内以SOC和端电压为均衡变量，通过重构实现电池单体状态均衡，组间以SOC为均衡变量，通过重构保证全电池簇均衡。同时考虑多种运行工况：静置过程中通过自均衡提高电池组的均衡效率和可用容量，放电过程中通过拓扑结构变换维持输出电压稳定，充电过程中考虑能量损耗和充电速度合理优化充电电流，缩短充电时间，减少温升，延长电池使用寿命。最后，在Matlab中验证了所提拓扑与均衡策略在不同工况下的有效性。

由于新能源发电设备的弱支撑性，新能源高占比的受端电网的电压支撑强度难以满足系统安全稳定运行的要求。为了解决现有静止无功发生器(static var generator, SVG)配置方法未能充分提升系统小干扰电压稳定性和暂态电压稳定性的问题，提出了一种综合考虑系统小干扰电压稳定和暂态电压稳定的SVG优化配置方法。首先，在第一阶段考虑SVG投资运行总成本和系统小干扰电压稳定裕度，在第二阶段引入SVG接入对系统故障后暂态电压稳定裕度的影响。然后，利用基于组合赋权法和相对熵距离的改进理想解法得到最优配置方案。最后，应用PSD- BPA对新能源高占比受端电网算例进行分析，验证了所提配置方法能充分发挥SVG对系统电压稳定的提升作用。

为解决传统三相直挂式柔性消弧装置非故障相桥臂承担线电压的问题，提出一种故障相桥臂转移接地的消弧方法。该方法通过开关控制故障相桥臂转移接地，母线电压由故障相桥臂与非故障相桥臂共同承担，三相桥臂共同输出电流，以实现消弧。针对级联H桥直流侧需独立供电的问题，提出分布式电压平衡换流调制方法。该调制方法根据H桥输出状态和电流方向对直流侧电容充放电的影响，有选择地改变H桥的输出状态，进而实现直流侧电压的稳定。使用该调制方法的消弧装置无须在直流侧配备独立供电电源，在消弧过程中能保持H桥直流侧电压稳定。最后，采用Matlab/Simulink仿真软件对所提方法进行验证，仿真结果证明了所提方法的有效性。

由于传统的控制手段已不能抵抗高渗透率分布式电源对电网的冲击，需要对含分布式电源的配电网动态重构问题展开研究。针对传统配网重构中考虑分布式电源不足、过程复杂耗时和实用性较低等问题，提出了基于生物地理学算法的含分布式电源配电网动态重构两阶段优化策略，建立了以全时段网损最小和开关操作总次数最少为目标的多目标优化模型。首先运用整数型环网编码方法以降低变量维数，对配电网进行时段初步划分，运用夹逼策略对优化区间进行“列举”操作，得到初步优化方案。在此基础上，考虑开关操作总次数约束，对其进行时段的二次优化，最终确定动态重构的开关动作时刻及组合。通过算例验证了该动态重构方法能够在保证操作次数较低的同时，达到减少配电网有功损耗、提高节点电压稳定性的目的。

伴随新能源规模化接入城市电网，电力系统逐步呈现供需时空错配形势，将导致其静态电压稳定性逐步下降，危及用电安全。为此，提出一种供需时空错配形势下计及静态电压稳定性的新型城市电网储能优化配置方法。首先，分析新能源规模化接入下城市电网供需时空错配特征，分别建立供需空间、时间错配评估指标；其次，基于输电线路潮流方程，利用一元二次方程判别式分析潮流解的个数，提出一种城市电网静态电压稳定性评估指标；然后，加权考虑上述供需时空错配及静态电压稳定性评估指标，建立储能设备优化配置模型；最后，通过仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

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。

直流微电网孤岛运行状态下，由于分布式电源（distributed generation，DG）的不确定性，需要加入储能单元进行补充。对于传统下垂控制，线路阻抗差异造成输出电流无法精确分配，对储能单元荷电状态（state of charge，SOC）的均衡效果造成影响，且随着SOC的降低，收敛速度变慢，同时没有考虑DG波动对母线电压的影响。因此，提出一种改进下垂控制策略，通过计算输出电流偏差量，引入对电流偏差的积分环节，消除线路阻抗差异的影响，并且设计加速项和自适应变化的加速系数，提高了SOC均衡速度。当DG波动时调整输出电流增发量，满足负荷功率平衡，保持电压稳定。经过仿真验证，所提控制策略在考虑线路阻抗时的SOC收敛误差小于0.1%，收敛速度较对比方法提高20%，并且电压降落小于3%。

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定，利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度，将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先，在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后，在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果，利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能，以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外，将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性，表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性，且对于扰动具有较好的抑制性。

在传统不对称故障低电压穿越控制中，由于控制自由度有限，并网逆变器控制存在无法同时实现输出电流负序分量和直流侧电压二倍频波动抑制的问题。对此，文中提出一种不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越的多目标解耦控制策略。该策略将逆变器的控制目标设置为输出电流负序分量抑制，给出了综合考虑逆变器输出电流限幅和无功输出需求的逆变器电流内环控制参考值计算方法；通过双向Buck-Boost变换器将超级电容接入直流母线电容两端维持其电压稳定，并将直流侧电压二倍频波动转移至超级电容输入侧进行抑制。仿真结果表明，相比传统控制方法，所提控制策略有效降低了逆变器三相间的不平衡度，改善了输出电流畸变，减小了直流侧电压二倍频波动。

“双碳”背景下，在规划分布式电源时引入碳交易和无功补偿机制是实现电力系统低碳化、稳定化的重要手段。为此，提出一种考虑碳交易和无功补偿的分布式电源优化配置方法。首先，引入碳交易机制，建立碳交易成本计算模型。其次，建立考虑碳交易和无功补偿的分布式电源双层优化配置模型，上层以年综合成本为优化目标，决策变量为光伏和燃气轮机接入配电网中的位置及容量；下层以系统网损、电压偏移量、节点电压稳定裕度为优化目标，决策变量为无功补偿电容器在配电网中的位置和容量。最后，通过改进的自适应遗传算法对优化配置模型进行求解。结合IEEE33节点构造的算例进行仿真分析，结果表明，该模型可在保证系统经济性和环保性的基础上有效降低网损，并提高系统电压的稳定性。