[發明專利]考慮可再生能源出力不確定性的電壓控制策略優化方法

有效

• 申請號: 201910581666.3
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110350541B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 謝云云;黃詳淇;劉琳;郭偉清;谷志強;李德正;楊正婷;殷明慧;卜京;姚娟;張俊芳;鄒云
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/28;H02J3/46
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.考慮可再生能源出力不確定性的電壓控制策略優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、綜合考慮可再生能源出力和儲能系統的調度成本，以電壓偏移量最小和控制設備調度成本最小為目標函數，建立考慮可再生能源出力不確定性的單時步優化模型；

步驟2、運用泰勒級數展開式對單時步優化模型進行線性化處理；

步驟3、將線性處理后的模型轉化為雙層魯棒優化模型，再運用強對偶理論轉換為單層魯棒優化模型，求解得到可再生能源無功和有功出力以及儲能設備出力；

步驟4、對系統內可再生能源的無功出力和儲能設備的充電電量進行調度；

其中：

建立考慮可再生能源出力不確定性的單時步優化模型的具體方法為：

步驟1-1、考慮到可再生能源出力和儲能系統的調度成本，以電壓偏移量最小和控制設備調度成本最小為電壓控制目標，建立優化目標為：

式中，f₁——配電網運行中的節點電壓偏移量；

f₂——配電網運行過程中的儲能系統充放電量偏移量；

f₃——配電網運行過程中的風機無功出力變化量；

f₄——配電網運行過程中的儲能系統有功出力變化量；

N——配電網節點的集合；

N_DG——配電網中風機的集合；

N_ESS——配電網中儲能電源的集合；

V_i——節點i的電壓；

V_ref——節點電壓的參考值；

SOC_i——第i臺儲能電源充放電狀態；

SOC_mid——儲能電源的狀態參考值；

Q^t_DGi——第t時刻第i臺風機的無功出力；

Q^t-1_DGi——第t-1時刻第i臺風機的無功出力；

P^t_ESSi——第t時刻第i臺儲能電源的有功出力；

P^t-1_ESSi——第t-1時刻第i臺儲能電源的有功出力；

步驟1-2、為方便求解，將多目標優化問題轉化為單目標優化問題：

式中，F——定義新的目標函數，在風機出力波動最惡劣的情況下，電壓偏移量最小，儲能出力成本最小以及風機無功出力成本最小時，該配電網越穩定；

a,b,c,d——分別表示電壓偏移量、儲能狀態偏移量、風機無功出力、儲能電源有功出力的重要程度，可根據實際情況取值；

步驟1-3、考慮配電網電壓控制過程中需保持輻射狀運行，且需要滿足的安全性約束以及儲能設備的容量約束，確定電壓控制過程中需要考慮的約束條件：

分布式電源約束：

所采用的分布式電源為雙饋感應風機，因此，需要滿足如下約束：

式中，P^t_DGi——t時刻分布式電源能提供的有功功率大小；

——分布式電源預測有功功率出力的波動；

式中，——t時刻分布式電源預測出力的波動上限；

——t時刻分布式電源預測出力的波動下限；

式中，P^t-1_DGi——t-1時刻分布式電源能提供的有功功率大??；

P^delta_max——每個時步分布式電源能提供的最大有功功率；

式中，Q^t_DGi——t時刻分布式電源能提供的無功功率大??；

Q_max——分布式電源能提供的最大無功功率；

式中，Q^t-1_DGi——t-1時刻分布式電源能提供的無功功率大??；

Q^delta_max——每個時步分布式電源能提供的最大無功功率；

式中，U_S——分布式電源能定子側電壓；

I_Smax——分布式電源定子側繞組最大電流；

s——分布式電源的轉差率；

儲能電源約束：

儲能電源需要滿足如下狀態方程：

式中，C^t_ESSi——第i臺儲能電源t時刻的充電狀態；

C^t-1_ESSi——第i臺儲能電源t-1時刻的充電狀態；

P^t_ESSi——第i臺儲能電源t時刻的有功功率出力；

式中，C^min_ESSi——第i臺儲能電源的充電狀態下界；

C^nax_ESSi——第i臺儲能電源的充電狀態上界；

式中，P^min_ESSi——第i臺儲能電源的有功功率出力下界；

P^nax_ESSi——第i臺儲能電源的有功功率出力上界；

式中，P^t_ESSi——第i臺儲能電源t時刻的有功功率出力；

P^t-1_ESSi——第i臺儲能電源t-1時刻的有功功率出力；

P^delta_ESSmax——每個時步儲能電源能提供的最大有功功率；

潮流模型約束：

潮流模型通過泰勒近似進行線性化處理，節點電壓與控制變量的表達式如下：

式中，V^t_i——第i個節點t時刻的節點電壓；

V^t-1_i——第i個節點t-1時刻的節點電壓；

——分布式電源輸出的有功功率關于節點電壓的靈敏度矩陣；

——分布式電源輸出的無功功率關于節點電壓的靈敏度矩陣；

——儲能電源輸出的有功功率關于節點電壓的靈敏度矩陣。