The rapid uptake of residential photovoltaic (PV) systems is causing serious power quality issues such as significant voltage fluctuation and unbalance that are restricting the ability of networks to accommodate further connections. Based on the latent reactive power capability and real power curtailment of single-phase inverters, this paper proposes a new comprehensive PV operational optimization strategy to improve the performance of significantly unbalanced three-phase four-wire low voltage (LV) distribution networks with high residential PV penetrations. A multiobjective optimal power flow (OPF) problem that can simultaneously improve voltage magnitude and balance profiles, while minimizing network losses and generation costs, is defined and then converted into an aggregated single-objective OPF problem using the weighted-sum method, which can be effectively solved by the global Sequential Quadratic Programming (SQP) approach with multiple starting points in MATLAB. Detailed simulations are performed and analyzed for various operating scenarios over 24 h on a real unbalanced four-wire LV distribution network in Perth Solar City trial, Australia. Finally, smart meter readings are used to justify the validity and accuracy of the proposed optimization model and considerations on the application of the proposed PV control strategy are also presented

چکیده

پیشرفت روزافزون سیستم های فتوولتائیک خانگی (PV) باعث بروز مشکلاتی جدی در کیفیت توان شده است نظیر نوسان شدید ولتاژ و عدم تعادل آن که قابلیت شبکه ها را در ارتباط و تطبیق با شبکه خانگی، دچار مشکل کرده است. بر اساس قابلیت کاهش توان رأکتیو و انقطاع توان اکتیو در اینورترهای تک فاز، این مقاله یک استراتژی جدید و جامع برای بهینه سازی عملکرد PV پیشنهاد کرده است که هدف از آن، بهبود عملکرد شبکه های توزیع فشار ضعیف (LV) و چهار سیمه نامتعادل است که با سیستم های PV خانگی ترکیب شده اند. یک مسئله پخش بار بهینه چند منظوره (OPF) که قادر است به صورت همزمان دامنه ولتاژ و پروفیل تعادل را بهبود دهد، و در عین حال تلفات شبکه و هزینه های تولید را مینیمم کند، در این مقاله تعریف شده و سپس با استفاده از روش مجموع وزنی به یک مسئله OPF تک منظوره تبدیل شده است. روش مجموع وزنی را می توان به سادگی با استفاده از روش کلی برنامه ریزی مجذوری متوالی (SQP) و به ازای چندین نقطه شروع در محیط MATLAB، حل نمود. شبیه سازی های جزئی صورت گرفته و تحلیلی از سناریوهای عملیاتی مختلف در بازه 24 ساعت روی یک شبکه توزیع LV چهار سیمه و نامتعادل در واحد آزمایشگاه خورشیدی Perth در استرالیا، انجام شده است. در نهایت، کنتور هوشمند به منظور تأیید و اثبات دقت مدل بهینه سازی پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفته و محدودیت های کاربردی استراتژی کنترل PVپیشنهادی نیز بیان شده است.

1-مقدمه

سیستم های فتوولتائیک (PV) پشت بامی به صورت گسترده ای در شبکه های توزیع فشار ضعیف (LV) توسط مشترکان برق به منظور کاهش هزینه تولید برق، نصب شده اند. با این وجود، گسترش محدوده ارتباطی PV های خانگی سبب بروز اثرات زیان بار روی عملکرد شبکه شده است. دو مورد از مهم ترین مسائل، تنظیم ولتاژ و عدم تعادل ولتاژ است. در بازه های متناوب تولید برق توسط PV، احتمال پخش معکوس توان و در نتیجه افزایش ولتاژ در فیدرهای فشار ضعیف وجود دارد. از سوی دیگر، افت شدید ولتاژ ممکن است به دلیل تلفات متوالی تولید برق PV در روزهای ابری، به وجود بیاید...