河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院、華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的研究人員陳麗、張晉國(guó)等，在2014年第12期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，提高分布式電源的接納能力，使配電網(wǎng)設(shè)備經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行是智能配電網(wǎng)的基本要求之一。論文分析了并網(wǎng)光伏電源有功出力和無(wú)功出力的概率分布，在保證并網(wǎng)光伏電源最大有功輸出，并充分利用其無(wú)功出力的基礎(chǔ)上，建立了以無(wú)功補(bǔ)償方案全壽命周期凈收益現(xiàn)值為目標(biāo)函數(shù)的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃模型，實(shí)現(xiàn)了用較少無(wú)功補(bǔ)償投資滿足配電網(wǎng)的無(wú)功需求。提出了一種混沌多粒子群算法對(duì)上述模型進(jìn)行求解，該算法克服了基本粒子群算法早熟問(wèn)題。通過(guò)含并網(wǎng)光伏電源的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃實(shí)例，驗(yàn)證了上述無(wú)功規(guī)劃模型和算法的正確性和有效性。

近年來(lái)，分布式發(fā)電（DistributedGeneration，DG）技術(shù)以其獨(dú)有的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)成為一種較成熟的新能源發(fā)電技術(shù)[1]。2012 年10月27 日，國(guó)家電網(wǎng)公司正式發(fā)布《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見(jiàn)》，明確規(guī)定了對(duì)分布式發(fā)電富余電力的全額收購(gòu)。

分布式光伏電源接入配電網(wǎng)后，使傳統(tǒng)的單電源輻射配電網(wǎng)變成多電源結(jié)構(gòu)，這對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓、支路潮流和網(wǎng)絡(luò)損耗等都帶來(lái)了影響。本文在對(duì)并網(wǎng)光伏電源的有功出力、無(wú)功出力時(shí)序特性分析的基礎(chǔ)上，研究了含并網(wǎng)光伏電源的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃問(wèn)題。

已有文獻(xiàn)對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[2,3]分析了分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無(wú)功功率的輸出特性，提出在進(jìn)行無(wú)功規(guī)劃時(shí)要充分發(fā)揮DG的無(wú)功補(bǔ)償能力。文獻(xiàn)[4]在考慮分布式電源無(wú)功功率輸出特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行了分布式電源接入規(guī)劃。文獻(xiàn)[5]研究了DG以不同容量和不同位置接入配電網(wǎng)后，對(duì)配電網(wǎng)電壓和網(wǎng)損的影響，建立了配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃模型。

文獻(xiàn)[6]研究了包含多種分布式電源的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃問(wèn)題。文獻(xiàn)[7]在考慮了分布式電源有功、無(wú)功出力獨(dú)立調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)上，研究了含分布式發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃問(wèn)題。

上述文獻(xiàn)對(duì)各種分布式電源的有功、無(wú)功出力進(jìn)行了分析，其中文獻(xiàn)[4-7]以分布式電源恒定有功、無(wú)功出力為前提條件，對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了研究，由于未考慮分布式電源出力的間歇性和時(shí)序性，規(guī)劃結(jié)果準(zhǔn)確性較差。

并網(wǎng)光伏逆變器將光伏電池輸出的直流電變換成交流電輸送到電網(wǎng)，同時(shí)有選擇地對(duì)電網(wǎng)補(bǔ)償一定的無(wú)功電流。其主電路一般采用電壓型全橋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與常規(guī)的靜止無(wú)功發(fā)生器（Static Var Generator，SVG）主電路完全一致。通常，光伏逆變器有一個(gè)最低工作電壓（常規(guī)逆變器為450V），當(dāng)光照度不夠（比如，陰天、晚上等），輸入電壓低于其最低工作電壓時(shí)，進(jìn)入休眠或離網(wǎng)模式。

此時(shí)，若改變其控制策略，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功補(bǔ)償功能或只具有無(wú)功補(bǔ)償功能的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。充分利用光伏逆變器的無(wú)功出力，不僅可以節(jié)省傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投資，并且具有良好的無(wú)功補(bǔ)償快速響應(yīng)特性，對(duì)提高配電網(wǎng)末梢的供電能力和電能質(zhì)量具有重要作用。

近幾年，已有文獻(xiàn)研究了利用光伏并網(wǎng)逆變器富余容量來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償[3,8-11]和有源濾波[12,13]。文獻(xiàn)[3]對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電及無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕y(tǒng)一控制進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)樣機(jī)研制。文獻(xiàn)[8]提出了一種將無(wú)功補(bǔ)償、電壓波動(dòng)補(bǔ)償與光伏并網(wǎng)發(fā)電相結(jié)合的、具有較強(qiáng)低電壓穿越能力的兩級(jí)式三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[9]提出了一種具有無(wú)功補(bǔ)償功能的單級(jí)式三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤的同時(shí)，還能夠?qū)崟r(shí)補(bǔ)償本地負(fù)載的無(wú)功電流。

文獻(xiàn)[10]提出了一種單相光伏結(jié)合分段能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)多電平逆變器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償。文獻(xiàn)[11]提出了將光伏并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功補(bǔ)償、有源濾波相統(tǒng)一的思想，新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略使光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電與無(wú)功、諧波的補(bǔ)償。

上述文獻(xiàn)的仿真結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用證明，通過(guò)合理的控制策略，光伏并網(wǎng)逆變器可以在保證最大有功輸出的同時(shí)，同步實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償。因此研究并網(wǎng)光伏電源有功功率和無(wú)功功率輸出的間歇性和時(shí)序性，在充分利用并網(wǎng)光伏電源有功、無(wú)功出力的基礎(chǔ)上進(jìn)行配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃，可以用較少的無(wú)功補(bǔ)償投資實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)且高效地運(yùn)行。

結(jié)論

本文考慮并網(wǎng)光伏電源的間歇性建立了其出力時(shí)序模型，在充分利用并網(wǎng)光伏電源有功、無(wú)功出力的基礎(chǔ)上，提出了配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃模型和求解方法，通過(guò)無(wú)功規(guī)劃實(shí)例分析，得出如下結(jié)論：

（1）并網(wǎng)光伏電源具有較強(qiáng)的無(wú)功輸出特性，配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃時(shí)應(yīng)合理利用。

（2）考慮并網(wǎng)光伏電源出力間歇性和時(shí)序性的出力模型將使配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃結(jié)果更接近實(shí)際，更真實(shí)地反映出配電網(wǎng)規(guī)劃方案的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

（3）利用混沌運(yùn)動(dòng)的遍歷性、隨機(jī)性和規(guī)律性的特點(diǎn)，結(jié)合配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃問(wèn)題的求解特點(diǎn)，對(duì)多種群粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)，在不過(guò)多增加計(jì)算量的同時(shí)，可以幫助局部最優(yōu)粒子逃離局部極值點(diǎn)，并快速搜尋到最優(yōu)解。

配電網(wǎng)負(fù)荷出力也具有明顯的時(shí)序特性，同時(shí)考慮負(fù)荷和并網(wǎng)光伏電源出力時(shí)序特性的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃能更好地提高無(wú)功規(guī)劃結(jié)果的合理性。本文只考慮了并網(wǎng)光伏電源，其模型和方法也可借鑒性地應(yīng)用于含其他分布式電源或多種分布式電源的配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃研究。