考虑通过控制分布式微发电机的无功功率注入来调节电力配电网的电压配置问题研究【IEEE123节点】附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、研究背景与核心问题

1.1 研究背景

随着分布式能源（如光伏、风电、微型燃气轮机）大规模接入配电网，传统辐射式配电网的功率流向由 “单向” 转为 “双向”，导致节点电压波动加剧、电压越限风险升高 —— 例如光伏午间出力高峰时，配电网末端节点易出现电压抬升；晚间负荷高峰时，首端与末端节点电压差可达 5%-8%，远超《配电网运行规程》规定的 ±7% 电压偏差限值。

分布式微发电机（DG）具备无功功率调节能力（如光伏逆变器可工作在 PF=0.9（超前）-0.9（滞后）区间），通过动态控制 DG 的无功功率注入量，可实现配电网节点电压的实时调节，无需额外投入 SVG、STATCOM 等无功补偿设备，具备经济性与灵活性双重优势。以 IEEE123 节点标准测试系统为研究对象（该系统含 123 个节点、2 条馈线、1 个平衡节点，典型配电网拓扑），开展 DG 无功功率控制的电压配置研究，可为实际配电网电压治理提供标准化解决方案。

1.2 核心问题界定

针对 IEEE123 节点系统特性，需实现三重目标：一是电压偏差控制，所有节点电压稳定在 0.93-1.07pu 范围内；二是无功功率优化分配，避免单一 DG 过度承担无功调节任务（如逆变器长期满负荷输出无功导致过热）；三是经济性最优，DG 无功调节损耗（如逆变器无功输出时效率下降 2%-3%）与网损之和最小。

二、理论基础与控制模型构建

2.1 理论支撑体系

四、结论与未来展望

4.1 研究结论

以 IEEE123 节点系统为平台，验证了分布式微发电机无功功率控制在配电网电压配置中的有效性：

1. 电压调节效果显著：完全消除电压越限，平均电压偏差降至 1.2%，末端节点电压波动缩小 60%；

1. 经济性优势突出：系统总损耗降低 12.3%，设备额外投入仅 5 万元，远低于传统无功补偿方案；

1. 算法性能可靠：改进 PSO 算法收敛快、鲁棒性强，适配 DG 出力与负荷的动态变化。

4.2 未来研究方向

1. 多类型 DG 协同控制：扩展至风电、储能型 DG，构建 “光伏 + 风电 + 储能” 多源无功调节联盟，提升电压控制冗余度；

1. 考虑不确定性的鲁棒优化：引入随机优化方法，补偿 DG 出力预测误差（如 ±10%）与负荷预测误差，进一步提升控制鲁棒性；

1. IEEE123 节点系统扩展应用：结合主动配电网技术，研究 DG 无功控制与网络重构、负荷侧响应的协同优化，实现多目标综合效益最大化；

1. 硬件实验验证：基于 IEEE123 节点物理模拟平台，搭建含 5 台 DG 的实验系统，验证控制策略的工程可行性。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 张泽.考虑电动汽车充电站和风电的谐波分析及谐波源识别研究[D].天津大学,2014.DOI:10.7666/d.D485888.

[2] 高洁.应用免疫算法进行电网规划研究[J].系统工程理论与实践, 2001, 21(5):5.DOI:10.3321/j.issn:1000-6788.2001.05.020.

[3] 刘一兵,吴文传,张伯明,等.基于混合整数二阶锥规划的三相有源配电网无功优化[J].电力系统自动化, 2014(15):7.DOI:10.7500/AEPS20131211011.

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2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类

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