多功能并网逆变器谐波治理优化配置研究

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随着分布式发电(Distribution Generation,DG)和电力电子器件在现代配电网中占的比例越来越大,现代配电网中谐波污染排放通常呈现不确定性、分散化的特点。在光伏渗透率较高的配电网中,逆变器存在于配电网的各个节点。由于多功能并网逆变器(Multi-function Grid-connected Inverter,MFGCI)兼顾配合DG有功输出和降低网络谐波含量的功能,本文考虑将配电网部分节点的普通逆变器更换为MFGCI,利用MFGCI的剩余容量进行谐波补偿,提出了一种MFGCI的扩容和选址优化配置策略。具体内容如下:首先,实际运行场景中,考虑谐波污染排放和逆变器剩余容量两者的不确定性,利用多场景分析法构建谐波污染排放和逆变器剩余容量场景集。利用平均聚类法将原始谐波场景集压缩为典型谐波场景集;分析逆变器剩余容量与光伏出力有关,采用与光伏出力概率密度函数来表示逆变器剩余容量场景集。两种不确定性相互独立,利用概率统计原理将两者组合起来形成具有双重不确定性的运行场景集。其次,建立MFGCI的多目标容量和位置优化配置模型。以MFGCI的总成本最小为目标函数一,所有运行场景下电压谐波畸变率加权和最小为目标函数二。求解过程中,首先采用规格化平面约束法(Normalized Normal Constraint,NNC)将目标函数二转化为约束条件,模型转化成为以MFGCI的总成本最小的单目标优化配置模型,采用改进遗传法求解新转化出的单目标模型。用IEEE 33节点配电网进行算例仿真验证分析,表明本文所提方案能满足实际谐波治理要求,并且与传统的利用有源滤波器治理谐波作对比,结果发现两者治理效果几乎接近一致,但是本文所需的配置容量更小,证明所提方案经济性更高。最后,考虑通过DG有功出力削减,进一步释放MFGCI的剩余容量从而减小MFGCI的配置容量。在考虑经济性和治理效果的同时,建立长期规划-短期运行MFGCI多目标优化配置模型,利用NNC法结合改进粒子群算法进行优化求解,得到MFGCI的最佳安装位置和安装容量以及每个典型日下DG的有功出力削减。最后以IEEE 33节点配电网进行算例仿真验证分析,证明本文所提方案能满足实际谐波治理要求,并且与不计DG有功削减的配置方案做对比,发现两者治理效果相近,考虑DG有功削减的配置方案具有更好的经济性。
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