通过机会约束优化实现配电网的增量式电压/无功控制

《IEEE Transactions on Power Systems》：Incremental Volt/Var Control for Distribution Networks via Chance-Constrained Optimization

提出针对高比例逆变器接入分布式系统的渐进式Volt/Var控制方案，通过求解机会约束优化问题实现无功最小化与电压安全平衡，采用逐次凸逼近算法求解，并在单相42节点和三相IEEE123节点系统验证有效性，无需额外通信即可本地执行控制。

　　

摘要：

本文提出了一种用于分布式电力系统的增量式电压/无功控制方案，该方案特别适用于集成大量逆变器接口的分布式发电（如光伏系统）的场景。该增量式电压/无功控制器的设计目标是在确保电压始终保持在安全范围内的同时，尽可能减少无功功率的消耗。为实现这一目标，通过解决一个带有概率约束的优化问题来获取控制器的参数；这些约束旨在确保电压异常发生的频率不会超过预先设定的概率。这种方法能够在可控且可预测的方式下节省成本，同时有效避免电压过高的或过低的问题。所提出的概率约束问题采用连续凸逼近方法进行求解。一旦控制器的参数被传输到各个逆变器，便无需额外的通信，因为控制器是直接在逆变器本地实现的。该方法已在一个低电压的单相42节点网络以及一个三相不平衡的IEEE 123节点测试系统中成功进行了验证。

引言

分布式能源资源（DERs）的日益集成正在推动电力网络模式的转变，逐渐摒弃传统的集中式发电方式，转向分散式能源系统。为了实现气候目标，越来越多基于逆变器的可再生能源（RESs）被纳入电力生产体系中，这给电力分配网络（DNs）的各个层面（从长期规划到实时控制）带来了重大挑战[1],[2]。在本文中，我们探索了分布式网络中电压调节问题的新解决方案。传统上，电力分配网络中的电压调节是通过负荷分接开关或开关设备来实现的。然而，分布式能源资源带来的不确定性会增加这些设备的寿命，并可能导致其无法有效调节电压[3]。另一方面，电力电子转换技术的持续进步为分布式能源资源的控制提供了新的可能性[4]，从而实现了新的实时电压调节方法。