基于主動(dòng)配電網(wǎng)的分布式電源與調(diào)壓一體化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)運(yùn)行配電規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于主動(dòng)配電網(wǎng)的分布 式電源與調(diào)壓一體化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 間歇性分布式電源出力受環(huán)境氣候影響，具有明顯的間歇性、不確定性和波動(dòng)性， 會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，且其影響程度與間歇性分布式電源的位置和容量密切相關(guān)。 隨著分布式電源與負(fù)荷兩者不確定的變化，電流呈雙向流動(dòng)，電壓波動(dòng)加大，電能質(zhì)量問題 尤為突出，其中電壓問題已成為抑制分布式電源大量接入的重要因素。因此具有靈活網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)和綜合控制系統(tǒng)的主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃問題比傳統(tǒng)配電網(wǎng)復(fù)雜的多，必須在規(guī)劃階段考慮 控制效果、負(fù)荷與電源的協(xié)調(diào)性，才能給出合理的優(yōu)化并網(wǎng)方案。
[0003] 目前，國內(nèi)外學(xué)者針對主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式電源優(yōu)化配置存在兩個(gè)問題：一是運(yùn) 行仿真中只關(guān)注有功優(yōu)化，默認(rèn)無功能夠調(diào)節(jié);二是有的文獻(xiàn)用最優(yōu)潮流仿真，沒有考慮控 制系統(tǒng)的能力和經(jīng)濟(jì)性。不同的主動(dòng)配電網(wǎng)控制方法、調(diào)度策略和實(shí)現(xiàn)手段的控制能力各 異，且控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度和支撐系統(tǒng)需求(通信和自動(dòng)化)與系統(tǒng)造價(jià)關(guān)系密切。因此，必 須在規(guī)劃中考慮控制系統(tǒng)費(fèi)用，而且在仿真計(jì)算中考慮電壓控制能力，才能獲得運(yùn)行與規(guī) 劃一體的實(shí)用規(guī)劃方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于主動(dòng)配電網(wǎng)的分布式電源與調(diào)壓一體化控制方法， 其特征在于，包括如下步驟：
[0005] 步驟1:收集分布式電源配電參數(shù)，分析其對調(diào)壓的影響程度而設(shè)置各調(diào)壓系統(tǒng)的 技術(shù)框架，并建立調(diào)壓和經(jīng)濟(jì)成本模型；
[0006] 步驟2 :建立以年綜合費(fèi)用最小、清潔能源發(fā)電占比最大為目標(biāo)函數(shù)，電壓合格率 為約束條件的一體化規(guī)劃模型；
[0007] 步驟3:運(yùn)用多目標(biāo)差分進(jìn)化算法對步驟2的一體化規(guī)劃模型求解，確定分布式電 源最佳接入容量。
[0008] 所述步驟1建立調(diào)壓和經(jīng)濟(jì)成本模型是建立分布式電源參與的不同調(diào)壓系統(tǒng)模 型，具體包括：
[0009] (1)分散式調(diào)壓系統(tǒng)
[0010]分散式電壓控制利用本地信息，通過獨(dú)立控制監(jiān)測點(diǎn)的電壓來提高電網(wǎng)整體運(yùn)行 情況，所有電壓和無功功率控制設(shè)備本地操作，經(jīng)濟(jì)性模型為：
[0013]式中C?.de為分散式電壓控制系統(tǒng)搭建費(fèi)用;Clcical為本地自治控制器成本;C tx為通 信系統(tǒng)搭建費(fèi)用A1，…，λ5分別是通信系統(tǒng)光纖鋪設(shè)長度、EP0N-0LT、EP0N_0NU、GPRS終端和 綜合網(wǎng)管設(shè)備套數(shù);βι，···，&分別是通信系統(tǒng)光纖、EP0N-0LT、EP0N_0NU、GPRS終端和綜合網(wǎng) 管設(shè)備的綜合單價(jià);Co為施工管理費(fèi)用。
[0014] (2)集中式調(diào)壓系統(tǒng)
[0015] 通過對配電網(wǎng)中分布式電源、并聯(lián)電容等元件提供的有功、無功的集中式調(diào)度，構(gòu) 成配電網(wǎng)電壓的集中式控制，從全網(wǎng)的角度對系統(tǒng)運(yùn)行做出安排調(diào)整，由此建立經(jīng)濟(jì)性模 型為：
[0017] Cvo.ce為集中式電壓控制系統(tǒng)搭建費(fèi)用;Cadms為能量管理系統(tǒng)成本;Carea為區(qū)域 協(xié)調(diào)控制器成本;Clocal為本地自治控制器成本;Ctx為通信系統(tǒng)搭建費(fèi)用；
[0018]以10-15min為時(shí)間間隔進(jìn)行實(shí)時(shí)集中式控制，此主動(dòng)配電網(wǎng)需要具有一定數(shù)據(jù)處 理能力，從數(shù)學(xué)角度看，利用優(yōu)化的主動(dòng)配電網(wǎng)集中式無功電壓控制是一個(gè)多目標(biāo)非線性 規(guī)劃問題：
[
[0020] 式中，Ud是離散控制變量，包括切換控制變量如分接頭位置、并聯(lián)電容和電抗器;u。 是連續(xù)控制變量，包括配電網(wǎng)中各分布式電源的有功、無功功率;X是只能間接控制的因變 量，X通常為配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓和相角；
[0021] 所述步驟2的一體化規(guī)劃模型的建立為涉及網(wǎng)損最小，同時(shí)兼顧保證電壓質(zhì)量以 及其他經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)：
[0022] 目標(biāo)函數(shù)1:年綜合費(fèi)用最小
[0024] 應(yīng)該滿足年綜合費(fèi)用的約束:Cmin Wmax，
[0025] 式中：C為年綜合費(fèi)用;CminXmax分別是綜合費(fèi)用下限和上限；
[0026] Cco為建設(shè)成本;Cop為運(yùn)行成本;Ci.tr為第i個(gè)分布式電源的接網(wǎng)費(fèi)用，此處表示 為接納分布式電源新建的接網(wǎng)線路費(fèi)用;Ndg為接入配電網(wǎng)的分布式電源個(gè)數(shù);Tl為新建線 路的運(yùn)行年限;α為銀行利率;Cvo.de為分散式電壓控制系統(tǒng)搭建費(fèi)用;Cvo. ce為集中式電 壓控制系統(tǒng)搭建費(fèi)用；APloss為時(shí)間T內(nèi)總網(wǎng)損;λ為居民用電電價(jià)；
[0027] 目標(biāo)函數(shù)2:清潔能源發(fā)電占比最大
)
[0029] 式中，ξ為清潔能源發(fā)電占比，表示為分布式能源發(fā)電量與有功負(fù)荷與網(wǎng)損之和的 比值，代表分布式能源的利用率;T為調(diào)度總時(shí)間，考慮到一天時(shí)間內(nèi)調(diào)度間隔為15分鐘;Ng 為小水電數(shù)目；PDCn( t)為時(shí)段t第η個(gè)小水電出力;N為總節(jié)點(diǎn)數(shù);PLm( t)為時(shí)段t節(jié)點(diǎn)m的有功 負(fù)荷;Nb為配電網(wǎng)總支路數(shù)；為時(shí)段t的j支路的有功損耗；
[0030] 目標(biāo)函數(shù)3:分布式電源并網(wǎng)后的電能質(zhì)量
[0031]為了保證分布式電源并網(wǎng)后的電能質(zhì)量，要求電壓在線調(diào)控后的電壓合格率滿足 一定要求；
[0034] 式中，IU為t時(shí)刻的電壓合格率;δ為電壓合格率下限;N為t時(shí)刻監(jiān)測的節(jié)點(diǎn);Ni為 在可行域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)；Ui為節(jié)點(diǎn)i的電壓;Umi η和Umax分別為電壓下限和上限；應(yīng)該滿足三個(gè) 約束條件:1.潮流平衡方程約束;2.分布式電源容量約束;3.電壓合格率約束；
[0035] 所述步驟3運(yùn)用多目標(biāo)差分進(jìn)化算法求解分布式電源最佳接入容量具體涉及電壓 在線調(diào)控的分布式電源接入容量的優(yōu)化的流程，具體步驟如下：
[0036] (1)輸入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，參數(shù)初始化及種群初始化，進(jìn)行變異操作以及交叉操作。
[0037] (2)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測、分布式電源預(yù)測出力的數(shù)據(jù)，確定日前調(diào)壓方案。根據(jù)實(shí)際負(fù) 荷、分布式電源實(shí)際出力數(shù)據(jù)，對分布式電源參與的實(shí)時(shí)調(diào)壓進(jìn)行仿真。
[0038] (3)以年綜合費(fèi)用最小和清潔能源發(fā)電占比最大為多目標(biāo)函數(shù)，電壓合格率為約 束條件，由智能算法求得最優(yōu)折衷解，選出最合適的分布式電源接入容量以及調(diào)壓方式。 [0039]所述分布式電源參與的分散式調(diào)壓流程具體控制流程為：首先確定電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)，收集分布式電源配電參數(shù)，考慮到系統(tǒng)的完整性，在分散式電壓控制系統(tǒng)中加入了日前 優(yōu)化，通過不同時(shí)間尺度控制配合：日前控制采用靜態(tài)優(yōu)化方法，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測、分布式電 源出力預(yù)測的結(jié)果，運(yùn)用多目標(biāo)差分進(jìn)化算法求解OLTC的電壓上下限和變電站低壓母線電 容器組的動(dòng)作電壓，并綜合考慮動(dòng)作次數(shù)，其優(yōu)化的結(jié)果通過人工調(diào)度下發(fā);實(shí)時(shí)控制為分 散式電壓控制方式，利用分布式電源的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性來控制分布式電源的功率因數(shù)，平衡 負(fù)荷和小水電來水的預(yù)測誤差。
[0040]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的分布式電源與調(diào)壓一體化控制方法，是在保證 電壓合格的情況下利用分布式電源的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性來控制分布式電源的功率因數(shù)，平衡負(fù) 荷和小水電來水的預(yù)測誤差，改善配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益，并提高接納分布式電源的能力。
【附圖說明】
[0041] 圖1為分布式電源參與的分散式調(diào)壓流程圖。
[0042] 圖2為計(jì)及調(diào)壓系統(tǒng)分布式電源接入容量優(yōu)化的流程圖。
[0043]圖3為并入4個(gè)分布式電源的33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0044]圖4為多目標(biāo)差分進(jìn)化算法得到Pareto解集示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 本發(fā)明提供一種基于主動(dòng)配電網(wǎng)的分布式電源與調(diào)壓一體化控制方法，包括如下 步驟：
[0046] 步驟1:收集分布式電源配電參數(shù)，分析其