基于高比例光伏接入低壓系統(tǒng)的電壓控制研究

楊重偉 ，梁旭，毛嵐

（1.重慶電力高等專科學(xué)校電力工程學(xué)院，重慶 400053；2.清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，北京 100084）

可再生電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)是未來配網(wǎng)發(fā)展趨勢[1-2]，運(yùn)用電量就地化平衡策略，可減少電能遠(yuǎn)距離傳輸所需的投資和損耗。另外，分布式可再生能源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后將改變傳統(tǒng)配網(wǎng)潮流輻射式流動模式。鑒于其功率隨機(jī)性和波動性等固有特點(diǎn)，高比例分布式可再生能源接入后，往往易引起配網(wǎng)系統(tǒng)電壓波動、閃變和越限等問題[3-4]，這樣既限制了可再生能源的利用率，又增加了配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

已有眾多學(xué)者對高比例分布式電源接入配網(wǎng)后引起的電壓波動問題展開了深入研究。在可再生電源對配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的影響機(jī)理方面，主要對節(jié)點(diǎn)電壓及分布進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[5-6]基于節(jié)點(diǎn)壓降的角度分析了單臺光伏機(jī)組接入配網(wǎng)系統(tǒng)后對節(jié)點(diǎn)電壓的影響，并結(jié)合配網(wǎng)多樣化的負(fù)荷分布情況，推導(dǎo)了不出現(xiàn)過電壓的光伏并網(wǎng)容量公式，依據(jù)結(jié)論可為可再生能源的規(guī)劃運(yùn)行提供參考價值。文獻(xiàn)[7-8]探討了配網(wǎng)系統(tǒng)中不同節(jié)點(diǎn)位置接入可再生能源后其電壓的變化，并給出并網(wǎng)點(diǎn)最大接入的容量。文獻(xiàn)[9-10]通過對可再生能源接入配網(wǎng)后的電壓分布進(jìn)行深入分析，針對可再生能源接入的容量、接入位置等因素探討了其對配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的影響。在可再生能源接入系統(tǒng)后節(jié)點(diǎn)電壓控制方面，文獻(xiàn)[11]提出結(jié)合變壓器有載調(diào)壓的方式來調(diào)節(jié)由可再生能源接入引起的電壓波動，但調(diào)節(jié)方式較為單一，且頻繁通過變壓器的分接頭進(jìn)行有載調(diào)壓將極大影響變壓器壽命。近年來，光伏逆變器的控制研究也取得了重大成果，用戶亦逐步采用調(diào)節(jié)逆變器的方式推進(jìn)光伏并網(wǎng)。與控制光伏有功的策略不同，該類文獻(xiàn)的研究策略主要是控制逆變器輸出無功來調(diào)節(jié)各配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行電壓[2，12]。文獻(xiàn)[13]充分探討了低壓配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓-無功下垂優(yōu)化控制策略。文獻(xiàn)[14]利用了電壓-無功下垂優(yōu)化曲線控制來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)電壓的分段調(diào)節(jié)，以降低線路中的無功流動，從而降低系統(tǒng)網(wǎng)損。但僅通過光伏逆變器調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功也有一定的缺陷，即在逆變器無功容量充足的條件下，未對節(jié)點(diǎn)的無功裕度的評價機(jī)制進(jìn)行深入研究。另外，對逆變器無功調(diào)節(jié)能力不足的情況下就地有功/無功協(xié)調(diào)優(yōu)化問題未進(jìn)行綜合研究。

基于上述分析，針對目前光伏逆變器功率控制問題，通過探討低壓配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)有功/無功對電壓的影響機(jī)理，提出了高比例光伏接入配網(wǎng)系統(tǒng)后的無功裕度評價方法，給出光伏逆變器有功/無功的就地電壓控制策略。通過自適應(yīng)粒子算法對電壓控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，最后以IEEE9節(jié)點(diǎn)的配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化仿真，驗(yàn)證所提方法的合理性。

1 分布式電源對配電網(wǎng)電壓影響的機(jī)理分析

1.1 光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

光伏發(fā)電實(shí)質(zhì)是利用太陽能可轉(zhuǎn)化為電能的光伏效應(yīng)原理，其核心作用是通過光照去改變半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電荷分布，從而獲得電動勢和電流。光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其典型結(jié)構(gòu)主要包含了光伏電池陣列、直流轉(zhuǎn)換器、逆變器等器件，通過控制光伏直流母線電壓實(shí)現(xiàn)有功調(diào)節(jié)[15]。光伏逆變器的無功調(diào)節(jié)功能數(shù)學(xué)量化關(guān)系[2]如下：

圖1 光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of photovoltaic grid-connected structure

式中：QPV.max為光伏逆變器的最大無功輸出；PPV為光伏逆變器的有功輸出；S為逆變器的有效容量，通?？筛叱瞿孀兤黝~定有功容量的10%。

1.2 電壓-有功和電壓-無功定量關(guān)系分析

對于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)而言，其接入點(diǎn)通常為低壓配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處，系統(tǒng)每處節(jié)點(diǎn)上均接有用戶負(fù)荷和光伏發(fā)電，各節(jié)點(diǎn)和每段線路的編號如圖2所示。

圖2 含有n節(jié)點(diǎn)的低壓配電饋線Fig.2 Low-voltage distribution feeder with n nodes

2 光伏逆變器無功綜合優(yōu)化策略

2.1 優(yōu)化思路

結(jié)合式（13）可知，當(dāng)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)注入有功/無功后，其變化將引起對應(yīng)節(jié)點(diǎn)和關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的電壓發(fā)生相應(yīng)變化。因此，在光伏發(fā)電的控制策略上，可選擇通過調(diào)節(jié)逆變器的有功/無功來調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的并網(wǎng)電壓。而在R＞X系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，可以通過削減光伏有功出力來抑制并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的越限電壓，但調(diào)節(jié)逆變器的輸出無功可控制并網(wǎng)點(diǎn)電壓的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合負(fù)荷隨時間段分布情況的差異性，逆變器的無功控制也做相應(yīng)調(diào)整。因此，本文在光伏逆變器的無功控制策略上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)無功充足的情況下，僅通過調(diào)節(jié)逆變器的輸出無功來控制并網(wǎng)點(diǎn)的電壓；在系統(tǒng)無功不足的情況下，優(yōu)先通過調(diào)節(jié)逆變器的無功來控制并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓，僅當(dāng)逆變器可調(diào)的無功容量達(dá)到閾值后，采用削減光伏輸出有功的方式。在此基礎(chǔ)上采取削減光伏有功來進(jìn)一步促進(jìn)逆變器釋放無功容量，從而有利于并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓控制。

2.2 無功裕度評價指標(biāo)

光伏并入低壓配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處，考慮到相應(yīng)線路參數(shù)、負(fù)荷分布、光伏并網(wǎng)容量和逆變器容量等差異，造成不同的系統(tǒng)方式下所獲得的控制效果也不盡相同。因此，有必要根據(jù)線路參數(shù)、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)設(shè)備等相關(guān)數(shù)據(jù)制定出無功裕度評價指標(biāo)。高比例光伏機(jī)組接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，其夜間功率將從網(wǎng)絡(luò)首端向末端節(jié)點(diǎn)傳遞，饋線電壓將在系統(tǒng)末端節(jié)點(diǎn)最低；白天期間，光伏輸出功率將嚴(yán)重過剩，其功率將從光伏并網(wǎng)點(diǎn)傳至系統(tǒng)首端，饋線電壓將在末節(jié)點(diǎn)最高。由此看出，配網(wǎng)系統(tǒng)末端節(jié)點(diǎn)易出現(xiàn)電壓越限的情況[8]。因此，需對饋線末端節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行有效控制。

為了避免饋線節(jié)點(diǎn)電壓越限的風(fēng)險(xiǎn)，此時各節(jié)點(diǎn)按照光伏逆變器最大容量消納無功，并給出相應(yīng)評價指標(biāo)，評價系數(shù)如下：

式中：δ為評價系數(shù)；Un.max為節(jié)點(diǎn)n的歷史最高電壓；Uth為并網(wǎng)點(diǎn)的電壓上限，設(shè)為1.07（標(biāo)幺值）；Sj為節(jié)點(diǎn)j并入的逆變器容量；為節(jié)點(diǎn)j對應(yīng)并網(wǎng)光伏的額定功率。

式（14）分子表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)n對應(yīng)的最大電壓越限值，分母部分表示所有逆變器集合帶給網(wǎng)絡(luò)末端節(jié)點(diǎn)的電壓變量。若δ＞1，則系統(tǒng)中的逆變器所提供的無功容量無法完全消除系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的過電壓；反之，若δ≤1，則可完全消除系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的過電壓。欠壓風(fēng)險(xiǎn)的無功裕度評價方法相似。

2.3 基于光伏逆變器的綜合優(yōu)化策略

2.3.1 無功調(diào)節(jié)量充裕的情況

對于光伏逆變器無功容量調(diào)節(jié)充裕的情況下，采取的節(jié)點(diǎn)電壓控制策略如圖3所示。Ucr.i為并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓，QPV為光伏逆變器的輸出無功；分別為并網(wǎng)點(diǎn)電壓升/降時無功輸出的閾值參數(shù)。當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓高于時，逆變器將從系統(tǒng)吸收無功來抑制節(jié)點(diǎn)過壓風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓低于時，逆變器將向系統(tǒng)注入無功來防止節(jié)點(diǎn)低電壓風(fēng)險(xiǎn)。此外，系統(tǒng)無功過多流動將會引起網(wǎng)損增加，即在系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)沒有明顯越限的前提下，逆變器不向系統(tǒng)輸出無功。分別為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)過/欠壓風(fēng)險(xiǎn)下的電壓閾值參數(shù)。分別為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)過/欠壓風(fēng)險(xiǎn)下對應(yīng)的無功輸出值。

圖3 無功充裕時的控制曲線Fig.3 Control curve when reactive power is abundant

2.3.2 無功調(diào)節(jié)量不充裕的情況

對于光伏逆變器無功容量調(diào)節(jié)不充裕的情況下，為了確?？刂葡到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)先利用逆變器參與無功調(diào)節(jié)。如果逆變器的無功容量到極限后，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)依然存在過電壓的風(fēng)險(xiǎn)，則應(yīng)考慮削減光伏有功出力，有利于降低系統(tǒng)末端節(jié)點(diǎn)的電壓，可促進(jìn)逆變器釋放更多無功調(diào)節(jié)容量。具體控制曲線如圖4所示。

圖4 無功不足時的控制曲線Fig.4 Control curve when reactive power is insufficient

3 光伏逆變器有功/無功策略優(yōu)化模型

3.1 目標(biāo)模型

結(jié)合第2節(jié)所述的光伏逆變器有功/無功優(yōu)化控制思路，為進(jìn)一步提高逆變器的無功調(diào)節(jié)能力，還應(yīng)對控制器參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)如下兩方面：

1）綜合系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的電壓-有功和電壓-無功數(shù)值關(guān)系對邊界參數(shù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，對逆變器在極限條件下實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上的最大削減無功和有功量進(jìn)行量化，確保節(jié)點(diǎn)電壓在運(yùn)行許可范圍；

2）基于上述分析，結(jié)合系統(tǒng)網(wǎng)損和光伏削減功率建立優(yōu)化模型，利用粒子自適應(yīng)算法可對不同并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上的逆變器無功進(jìn)行優(yōu)化，盡量減少線路因無功流動產(chǎn)生的損耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。涉及的參數(shù)可在逆變器安裝前進(jìn)行優(yōu)化配置。

3.2 優(yōu)化算法

通常粒子群算法在應(yīng)用過程中，權(quán)重參數(shù)ω值是根據(jù)迭代次數(shù)的增加而線性變化的。在一些復(fù)雜非線性優(yōu)化問題中，利用線性權(quán)值對尋優(yōu)速度進(jìn)行調(diào)整易造成種群陷入局部最優(yōu)[16-18]。權(quán)值參數(shù)ω的設(shè)置與算法迭代次數(shù)有關(guān)，這樣缺乏合理性。基于此，算法采用動態(tài)自適應(yīng)權(quán)重策略優(yōu)化光伏并網(wǎng)點(diǎn)的電壓控制問題?？傮w策略如下：在算法迭代中，根據(jù)粒子個體目標(biāo)值和迭代種群的最優(yōu)值的距離設(shè)置權(quán)重系數(shù)ω。在算法迭代后期，為了讓算法搜索區(qū)域更加精細(xì)化，應(yīng)降低粒子的權(quán)重系數(shù)。為此，本文算法引入兩個動態(tài)指標(biāo)，即進(jìn)化因子li和多樣性因子tg。

進(jìn)化因子li主要將粒子狀態(tài)和對應(yīng)的慣性權(quán)重進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而尋出個體最優(yōu)和種群最優(yōu)的距離，并對權(quán)重系數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，其表達(dá)式如下：

式中：Fgbest.k為第k代全局最優(yōu)目標(biāo)值；Fi.k為第k代第i個粒子的目標(biāo)適應(yīng)度。

由式（17）可知，每完成一次迭代計(jì)算，粒子個體i的最優(yōu)值就越接近全局最優(yōu)值，即li越趨近于1。而粒子迭代計(jì)算越往后，粒子的多樣性越低，可結(jié)合粒子適應(yīng)度Fi.k的標(biāo)準(zhǔn)差σ計(jì)算出對應(yīng)的多樣性因子：

式中：N為種群數(shù)。

因此，結(jié)合進(jìn)化因子和多樣性因子，對粒子i的權(quán)重系數(shù)ωi進(jìn)行計(jì)算：

其中，ωl，ωtg的取值范圍分別設(shè)定為 [0.4，0.6]和[0.05，0.2]。

即使本文對算法的權(quán)重系數(shù)ωi做了針對性改進(jìn)，算法依舊出現(xiàn)粒子“靠攏”現(xiàn)象[19-20]，使得算法陷入局部最優(yōu)解。為此，本文設(shè)置一個多樣性初始指標(biāo)tg0。當(dāng)tg≥tg0時，粒子的多樣性較低，因此本文引入小生境優(yōu)化種群策略[21]來提高粒子選擇的多樣性，有助于粒子跳出局部最優(yōu)解。

小生境優(yōu)化策略主要用于種群交叉、變異操作后，其子代種群和父代種群擇優(yōu)組成新的種群，然后利用選擇、排擠等操作方式篩選出適應(yīng)度較好的部分參與下輪迭代。這樣能充分發(fā)揮種群多樣性，有利于粒子個體跳出局部最優(yōu)解，具體步驟如下：

1）對優(yōu)化種群進(jìn)行選擇、交叉、變異操作；

2）將遺傳的子代M個最優(yōu)個體和父代的N個最優(yōu)個體重組，計(jì)算出新種群中個體間的海明距離[21]：

式中：d為xi和xj對應(yīng)維數(shù)。

若||xi-xj||＜D（D為設(shè)定門檻值時），用下式對兩者中適應(yīng)度較低的進(jìn)行懲罰：

3）對新種群個體適應(yīng)度值排序，擇優(yōu)選擇出N個個體作為下輪迭代的父代種群。

3.3 自適應(yīng)優(yōu)化算法流程

所提自適應(yīng)優(yōu)化算法的流程如下：

1）按照無功控制策略的閾值約束范圍初始化分配種群粒子的初始位置和初始速度。

2）計(jì)算出粒子個體的最優(yōu)值和全局最優(yōu)值，獲得粒子最優(yōu)位置pbest.i和本輪迭代的全局最優(yōu)位置gbest。

3）根據(jù)式（18）～式（20）綜合計(jì)算出種群粒子的進(jìn)化因子和多樣性因子，并更新每個粒子的權(quán)重系數(shù)ωi，當(dāng)tg＜tgref時，執(zhí)行步驟5）；反之，按次序執(zhí)行。

4）結(jié)合小生境擇優(yōu)策略選出個體適應(yīng)度值最好的N個粒子，并將該群體作為下輪執(zhí)行算法優(yōu)化的父代種群。

5）算法終止條件，若超過算法最大迭代次數(shù)或種群粒子適應(yīng)度在允許誤差ε0內(nèi)，則算法結(jié)束，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟2）。

4 算例仿真

本文的仿真算例選取一條220 V的低壓單相配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化分析，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 8節(jié)點(diǎn)的低壓配電饋線Fig.5 8-node low-voltage distribution feeder

該系統(tǒng)包含了一臺配電變壓器和一條低壓饋線，該饋線共8個并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)接入1戶光伏發(fā)電用戶，線路類型選為架空線路。其中：R0=0.65 Ω/km，X0=0.65 Ω/km，相鄰節(jié)點(diǎn)間的間距為63 m。本文采用的自適應(yīng)粒子群算法所設(shè)定的參數(shù)如下：種群數(shù)N為200，迭代次數(shù)設(shè)為200，允許誤差ε0為10-3，多樣性初始指標(biāo)tg0設(shè)為0.5。

考慮到低壓配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各用戶相距的地理位置較近，因此，各用戶光伏發(fā)電出力情況近似一致。圖6是24 h內(nèi)光伏發(fā)電的輸出功率分布，每戶光伏發(fā)電設(shè)備的額定功率設(shè)為5 kW，圖中反映出光伏發(fā)電出力充足但出現(xiàn)明顯波動，增加了節(jié)點(diǎn)電壓越限的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。圖7是系統(tǒng)24 h內(nèi)的負(fù)荷曲線。

圖6 24 h內(nèi)光伏出力分布Fig.6 Photovoltaic output distribution within 24 h

圖7 24 h內(nèi)負(fù)荷分布Fig.7 Load distribution within 24 h

圖8反映了在無功容量充裕的前提下3種控制策略的優(yōu)化效果。策略1（傳統(tǒng)控制策略）不對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行優(yōu)化控制，策略2對網(wǎng)絡(luò)末端節(jié)點(diǎn)采用電壓-無功控制方法；策略3（綜合控制策略）對網(wǎng)絡(luò)末端節(jié)點(diǎn)采用電壓-有功/電壓-無功綜合控制方法。

圖8 不同控制策略下的系統(tǒng)網(wǎng)損Fig.8 System network loss under different control strategies

由圖8可知，在中午時段光伏資源充足時，系統(tǒng)以外送電為主，在三種電壓控制策略下系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗均較大，且相差較小。而在其余時段內(nèi)，系統(tǒng)網(wǎng)損相差較大。24 h內(nèi)系統(tǒng)總網(wǎng)絡(luò)損耗分別為 14.65 kW·h，10.82 kW·h和 9.35 kW·h。相比前兩種方法，本文的控制方法減少系統(tǒng)網(wǎng)損分別為56.68%和15.40%，所提出的電壓控制方法可以有效提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率。

4.1 無功充裕時控制結(jié)果分析

針對系統(tǒng)無功充裕的情況，結(jié)合不同時段下的負(fù)荷分配和光照強(qiáng)度，含高比例光伏并網(wǎng)的低壓配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在24 h內(nèi)會出現(xiàn)電壓明顯波動的現(xiàn)象，控制效果如圖9～圖11所示。

圖9 傳統(tǒng)控制效果Fig.9 Traditional control effect

圖10 電壓-無功控制效果Fig.10 Voltage-reactive power control effect

圖11 綜合控制效果Fig.11 Comprehensive control effect

由圖9～圖11可知，光伏并網(wǎng)下的配網(wǎng)系統(tǒng)僅靠自身的調(diào)節(jié)能力，無法獲得對并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓具有很好控制水平的能力，在光伏系統(tǒng)的逆變器無功調(diào)節(jié)充裕的前提下仍出現(xiàn)電壓越限的情況，節(jié)點(diǎn)的最大電壓高達(dá)1.106（標(biāo)幺值），如圖9所示。采用傳統(tǒng)的電壓-無功控制策略的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)逆變器無功輸出，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓控制在合理范圍內(nèi)，但最大電壓依然高達(dá)1.08（標(biāo)幺值），如圖10所示。圖11為采用電壓-有功和電壓-無功的綜合控制策略時的控制效果，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓控制在合理范圍內(nèi)，采用綜合控制策略后，在節(jié)點(diǎn)電壓下限控制上能夠取得更好的控制效果。

4.2 無功不充裕時控制結(jié)果分析

針對光伏系統(tǒng)無功調(diào)節(jié)能力不足的情況，應(yīng)考慮下調(diào)光伏有功出力來抑制并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓越限。電壓-無功和綜合控制方案下的節(jié)點(diǎn)電壓控制結(jié)果分別如圖12、圖13所示。

圖12 電壓-無功控制效果Fig.12 Voltage-reactive power control effect

圖13 綜合控制效果Fig.13 Comprehensive control effect

圖12采用下調(diào)光伏有功出力的策略，可有效控制并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓越限情況，但考慮夜間光伏機(jī)組無法提供有功輸出，不能通過調(diào)節(jié)有功來控制并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓。因此，對于節(jié)點(diǎn)電壓越下限的情況無法有效控制。

圖13是采用有功-無功綜合控制策略，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓可通過參數(shù)優(yōu)化，促進(jìn)逆變器釋放出更大無功調(diào)節(jié)容量，從而有效控制最低電壓在0.90（標(biāo)幺值）以上。

4.3 無功充裕/不足情況下系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗對比

針對系統(tǒng)無功充裕/不足的情況下，結(jié)合本文三種控制策略，開展24 h內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的損耗分析，具體結(jié)果見表1。制方法系統(tǒng)的網(wǎng)損為14.65 kW·h；采用電壓-無功控制方法系統(tǒng)的網(wǎng)損為10.82 kW·h；采用綜合控制方法系統(tǒng)的網(wǎng)損為9.35 kW·h，綜合控制會保證系統(tǒng)更加充盈的無功狀態(tài)，有效降低系統(tǒng)損耗，但均不涉及光伏有功的限制。無功不足的情況下，采用綜合控制方法能在較低的逆變器容量水平下有效依賴削減光伏有功量（16.95 kW），更能確保電壓控制的有效性，有效降低網(wǎng)損電量，提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)水平。

表1 不同控制策略下的系統(tǒng)網(wǎng)損Tab.1 System network loss under different control strategies

5 結(jié)論

通過對低壓配網(wǎng)系統(tǒng)中的有功/無功的電壓作用機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)分析，推導(dǎo)出了光伏任意并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓-有功靈敏度和電壓-無功靈敏度的量化關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合配網(wǎng)系統(tǒng)無功的充裕情況，給出了光伏有功-無功的綜合控制方法。

同時，結(jié)合低壓配網(wǎng)系統(tǒng)通信覆蓋較弱的現(xiàn)狀，本文提出高比例光伏逆變器有功/無功就地電壓綜合控制策略。采用光伏逆變器進(jìn)行無功調(diào)節(jié)與光伏機(jī)組進(jìn)行有功調(diào)節(jié)相結(jié)合的控制方法，可提高逆變器容量利用率，有效保證低壓配網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓合理控制。通過仿真結(jié)果表明，在相同的無功容量條件下，所提方案能夠取得更好的控制效率和利用效率。