分布式发电集群接入自治控制及运行

In recent years, more and more distributed generations have been integrated into distribution networks as clusters. The large scale distributed generation clusters (DGCs) have brought great challenges to the secure and efficient operation of the distribution networks. In order to guarantee that the DGCs can automatically satisfy the system stability constraints after they connect to or disconnect from the distribution networks, and ensure that the distribution networks can automatically approach certain optimal objectives in the long-term operation without depending on the network-wide data exchange and centralized control provided by a control center, this project focuses on fundamental theories and approaches for autonomous control and operation of DGCs..The research work will be carried out in the following three aspects: (1) revealing the underlying mechanism of "strong synchronization" for a power system with distributed generation clusters integrated, enabling generic stability criteria based on incremental passivity/dissipativity theory; (2) searching for supplementary control methods to improve the stability and other dynamic performances of current cooperative control methods applied in distribution generations; (3) proposing a decentralized optimization method to ensure the high efficiency of the distribution networks with large scale distribution generation clusters and subject to different types of uncertainties..The achievements of the project are expected to provide theoretical foundation and key technologies to increase the abilities of distribution networks to accept more renewable energies in the demand side.

近年来我国分布式电源并网呈现出集群化快速发展态势，大规模、集群化分布式发电接入配电网后给系统的安全稳定和高效运行带来诸多挑战。为了保证分布式发电集群接入退出后系统能够自动满足安全稳定约束，自动高效经济运行，且不依赖大范围的数据交换和集中控制协调，本项目研究适应分布式发电集群接入的自治控制及运行基础理论与方法，揭示含分布式电源接入的电力系统强同步机理，并基于增量无源/耗散性理论给出系统稳定性判据，以判断分布式电源及其集群接入退出后系统的稳定性；提出包含附加控制结构的异构发电单元分布式合作控制方法以改善设备接入退出后系统的动态响应；提出考虑不同类型不确定性的含分布式发电集群的配电网分布式优化调度方法以保证系统稳态下的高效运行。本项目的研究成果可为我国配电网最大限度的接纳和利用可再生能源提供基础理论和关键技术支撑。

大规模、集群化分布式发电接入配电网后给系统的安全稳定和高效运行带来诸多挑战。为了保证分布式发电集群接入退出后系统能够自动满足安全稳定约束，自动高效经济运行，且不依赖大范围的数据交换和集中控制协调，本项目研究适应分布式发电集群接入的自治控制及运行基础理论与方法。首先，本项目研究了含分布式电源接集群的电力系统强同步稳定运行机理，并基于输出微分无源性理论提出了系统稳定性的分布式条件，建立了适应分布式发电集群接入的分布式稳定分析方法。上述研究成果可以为异构分布式电源提供标准化的稳定并网准则，规范集群内部各电源的动态特性，形成集群外部等效的并网条件，从而有助于实现大规模异构分布式电源集群接入下电力系统的分布自治稳定运行。其次，本项目研究了微网集群分布式控制策略多时间尺度动态性能评估方法和分布式合作控制系统的通信拓扑优化及附加控制技术。其中，所提出的基于广义运行短路比的系统电压稳定裕度量化评估方法，精确刻画了考虑运行工况变化时系统的电网强度和稳定裕度。相比其他短路比指标，广义运行短路比理论严格，其有效性也在CloudPSS平台搭建的哈密系统上得到了验证。 最后，本项目研究了分布式发电集群不确定性概率模型的分布式建模方法和含分布式发电集群的配电网优化运行模型分布式求解方法，所提出的分布式建模方法可准确刻画并增量更新全网不确定性的概率分布；所提出的联合机会约束拆分算法较已有算法显著降低了拆分所引入的保守性；所提出的随机最优潮流分布式求解算法可保证收敛、计算准确、无需调参，对实际工程更为友好。本项目的研究成果可为我国配电网最大限度的接纳和利用可再生能源提供基础理论和关键技术支撑。