[發(fā)明專利]一種具有三態(tài)能源單元的統(tǒng)一時(shí)間尺度電壓控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010434595.7
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111555297B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷林飛;陸悅江;蘇志鵬;陳立春;高放
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/16
• 分類號(hào): H02J3/16;G06N3/08
• 代理公司: 南寧啟創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 謝美萱

本發(fā)明提供一種具有三態(tài)能源單元的統(tǒng)一時(shí)間尺度電壓控制方法，該方法能解決目前電力系統(tǒng)以“三級(jí)電壓控制+二級(jí)電壓控制+一級(jí)電壓控制”多時(shí)間尺度形式的電壓控制方法中難以協(xié)調(diào)控制的問題。本發(fā)明提出了將三個(gè)等級(jí)的電壓控制轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一時(shí)間尺度的實(shí)時(shí)電壓優(yōu)化與控制框架，利用自適應(yīng)深寬度確定性策略梯度方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，得到電力系統(tǒng)中三態(tài)能源單元的電壓控制策略。自適應(yīng)深寬度確定性策略梯度方法包含深度確定性策略梯度、自適應(yīng)的方式和深寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分。本發(fā)明能替代多時(shí)間尺度形式的電壓優(yōu)化與控制方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化與控制領(lǐng)域，涉及一種替代傳統(tǒng)多時(shí)間尺度形式的電壓優(yōu)化與控制方法，適用于電力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化與控制。

背景技術(shù)

隨著可再生能源和分布式發(fā)電應(yīng)用于智能電網(wǎng)，根據(jù)“歐盟資助的智能電網(wǎng)綜合研究計(jì)劃”，電力系統(tǒng)在未來智能電網(wǎng)的元胞網(wǎng)絡(luò)體系中被分解為若干個(gè)元胞系統(tǒng)。此外，元胞網(wǎng)絡(luò)體系中的許多元胞可以看成是三態(tài)能源單元。每一個(gè)三態(tài)能源單元都有三種狀態(tài)：發(fā)出無功狀態(tài)、吸收無功狀態(tài)和停機(jī)狀態(tài)。傳統(tǒng)的電壓優(yōu)化和控制方法難以適應(yīng)需要實(shí)時(shí)優(yōu)化和調(diào)整電壓的未來智能電網(wǎng)。

傳統(tǒng)的電壓優(yōu)化和控制方法是多時(shí)間尺度形式的三等級(jí)電壓優(yōu)化和控制方法。三級(jí)電壓控制是其中的最高層，它以整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)，并考慮穩(wěn)定性指標(biāo)，最后輸出中樞母線電壓幅值的設(shè)定參考值，供二級(jí)電壓控制使用，其時(shí)間尺度為十幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)。二級(jí)電壓控制是一種區(qū)域控制，其通過預(yù)定的控制規(guī)律改變一級(jí)電壓控制器的設(shè)定參考值來保證中樞母線的電壓維持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，其時(shí)間尺度為幾十秒鐘到幾分鐘。一級(jí)電壓控制為本地控制，其控制設(shè)備通過保持輸出變量盡可能的接近設(shè)定值來補(bǔ)償電壓的快速隨機(jī)變化，其時(shí)間尺度為幾秒鐘。在這種傳統(tǒng)的電壓優(yōu)化和控制方法中，系統(tǒng)的調(diào)壓指令需要逐級(jí)傳輸才能使一級(jí)電壓控制的控制設(shè)備做出相應(yīng)的調(diào)壓動(dòng)作。因此，傳統(tǒng)的電壓優(yōu)化和控制方法存在一些缺點(diǎn)。首先，由于調(diào)壓指令的逐級(jí)傳輸需要一定的時(shí)間，所以對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行電壓優(yōu)化和控制的時(shí)間尺度較長(zhǎng)；其次，由于三個(gè)等級(jí)的電壓控制的時(shí)間尺度各不相同，而且電壓的波動(dòng)是實(shí)時(shí)的，所以三個(gè)等級(jí)的電壓控制根據(jù)其自動(dòng)檢測(cè)的電壓值所作出的調(diào)壓指令可能不一致，導(dǎo)致調(diào)壓設(shè)備由于調(diào)壓指令的不協(xié)調(diào)而無法有效優(yōu)化和控制電壓，進(jìn)而出現(xiàn)電壓不平衡的情況。

綜上所述，現(xiàn)代電力系統(tǒng)需要一種統(tǒng)一時(shí)間尺度的電壓控制方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，由一個(gè)統(tǒng)一時(shí)間尺度的控制器將調(diào)壓指令直接輸出到各三態(tài)能源單元中，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電壓的實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種具有三態(tài)能源單元的統(tǒng)一時(shí)間尺度電壓控制方法。具有三態(tài)能源單元的統(tǒng)一時(shí)間尺度電壓控制方法與傳統(tǒng)電壓優(yōu)化與控制框架不同，該方法通過統(tǒng)一時(shí)間尺度的實(shí)時(shí)電壓優(yōu)化與控制器對(duì)各元胞系統(tǒng)的三態(tài)能源單元進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控，從而解決了傳統(tǒng)電壓優(yōu)化與控制框架中多時(shí)間尺度造成的難以協(xié)調(diào)的問題。基于自適應(yīng)深寬度確定性策略梯度方法設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)電壓優(yōu)化與控制器以電壓偏移ΔV和允許偏差作為輸入，以對(duì)三態(tài)能源單元的調(diào)壓指令作為輸出，無需其他的優(yōu)化控制指令。

在具有三態(tài)能源單元的統(tǒng)一時(shí)間尺度電壓控制方法中設(shè)計(jì)出的自適應(yīng)深寬度確定性策略梯度方法主要包含三個(gè)部分，即深度確定性策略梯度、自適應(yīng)的方式和深寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在自適應(yīng)深寬度確定性策略梯度方法中，深度確定性策略梯度部分主要由評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)兩部分組成，評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)參數(shù)化動(dòng)作值函數(shù)，執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)按照評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)部分得到的價(jià)值引導(dǎo)策略函數(shù)參數(shù)的更新，然后在執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)和評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上加入了估值網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，形成了四個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：執(zhí)行器估值網(wǎng)絡(luò)、評(píng)價(jià)估值網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)行器目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和評(píng)價(jià)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；自適應(yīng)深寬度確定性策略梯度方法還通過自適應(yīng)的方式使用深寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷逼近深度確定性策略梯度部分中的四個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使深寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠擬合這四個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并發(fā)揮相應(yīng)的作用；深寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠快速地學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的多輸入和多輸出關(guān)系，從而高效地根據(jù)輸入數(shù)據(jù)對(duì)輸出進(jìn)行預(yù)測(cè)。