[發(fā)明專利]一種適用于配電網(wǎng)分布式電壓控制的新型分區(qū)方法

在審

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• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112134309A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高紅均;阮賀彬;劉俊勇;劉友波;向月
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/06;H02J3/18;H02J3/12;H02J3/38;H02J3/28;G06Q50/06;G06F30/23;G06F113/04;G06F111/04
• 代理公司: 成都時譽(yù)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 葉斌

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，目的是提供一種適用于配電網(wǎng)分布式電壓控制的新型分區(qū)方法，建立以待研究配電網(wǎng)區(qū)域總網(wǎng)損最小和節(jié)點(diǎn)電壓幅值偏差最小為目標(biāo)的主動配電網(wǎng)的電壓控制模型，建立一個網(wǎng)絡(luò)分區(qū)方法用以主動配電網(wǎng)分布式的控制，將配電網(wǎng)區(qū)域總網(wǎng)系統(tǒng)劃分多個子區(qū)域，子區(qū)域中的決策變量和約束的數(shù)量來量化計算復(fù)雜度函數(shù)，結(jié)合相鄰的兩個子區(qū)域之間的分區(qū)方法，在邊界總線中向邊界的每個子區(qū)域添加一個輔助發(fā)電源，建立分布式協(xié)調(diào)模型，基于拉格朗日對偶松弛的分布式求解方法對分布式協(xié)調(diào)模型進(jìn)行求解，根據(jù)邊界子區(qū)域之間的局部信息交換，對邊界變量進(jìn)行協(xié)調(diào)和更新得到待研究配電網(wǎng)的最優(yōu)決策結(jié)果，限定光伏機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組功率的出力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式電源配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于配電網(wǎng)分布式電壓控制的新型分區(qū)方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著風(fēng)力發(fā)電(Wind Turbine Generation，WTG)和光伏發(fā)電(Photovoltaic Generation，PVG)等分布式電源的不斷發(fā)展，主動配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜。分布式電源(Distributed Generations，DGs)的高滲透性會對電壓產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，如何有效協(xié)調(diào)DGs對電壓進(jìn)行控制成為主動配電網(wǎng)要解決的一個重要問題。此外，集中式優(yōu)化方法在電壓控制中的應(yīng)用比較廣泛，但是在大規(guī)模實際配電網(wǎng)的計算中經(jīng)常遇到較大的瓶頸。因此，分布式電壓控制成為了主動配電網(wǎng)中的一個很有前途的研究方向。為了實現(xiàn)有效的分布式控制，合理的網(wǎng)絡(luò)劃分方法也對實現(xiàn)電壓的分布式控制具有重要意義。

一直以來，有載調(diào)壓變壓器(On Load Tap Changer,OLTC)、電容器組(CapacitorBanks,CBs)調(diào)整和靜態(tài)無功補(bǔ)償器(Static Var Compensator,SVC)被視為防止電壓越限的有效控制措施，而DGs只在固定功率因數(shù)下運(yùn)行用來提供電壓支持。然而，如果這些機(jī)械設(shè)備被頻繁操作以防止DGs的間歇性輸出造成的電壓越限，它們的壽命將大大縮短。因此，配網(wǎng)中可以將分布式電源用在緩解頻繁電壓越限方面，并作為主動配電網(wǎng)中電壓控制的一個特殊措施。有學(xué)者定義了四個運(yùn)行點(diǎn)來描述DGs的電流極限，利用這些點(diǎn)所連接的多邊形來逼近DGs的容量曲線。另為了應(yīng)對光伏發(fā)電機(jī)組沖擊造成的電壓調(diào)節(jié)損失，Turitsyn等人比較了控制系統(tǒng)管理光伏逆變器產(chǎn)生的無功功率的不同設(shè)計方案來得到最優(yōu)方案。然而，在之前的研究中沒有考慮PVG和WTG的有功和無功功率的耦合限制，提出的四個運(yùn)行點(diǎn)也很難預(yù)先設(shè)定。在實際應(yīng)用中，配電網(wǎng)可以通過吸收DGs的無功功率來減小電壓波動。因此，需要建立一個更為精細(xì)的DGs容量曲線模型來進(jìn)行電壓控制減少電壓波動。此外，儲能系統(tǒng)(Energy Storage Systems,ESSs)可以通過改變主動配電網(wǎng)的功率分布，來進(jìn)行有效的電壓控制。因此，考慮DGs的精細(xì)容量曲線的影響以及主動配電網(wǎng)中ESSs的調(diào)節(jié)，對制定一種有效的電壓控制策略具有重要意義。

此外，DGs和其他大規(guī)模的主動控制設(shè)備接入實際配電網(wǎng)中，給傳統(tǒng)的集中式電壓控制帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)(比如計算負(fù)擔(dān)等)。多時段的電壓集中控制模型實際上是一個大規(guī)模的時空耦合調(diào)度問題，會帶來計算量巨大的挑戰(zhàn)。而且，集中式算法不適合主動配電網(wǎng)未來發(fā)展所需的即插即用功能。分布式控制方法能夠有效地解決傳統(tǒng)集中式電壓控制方案的不足，有利于DGs與其他可控器件的有效協(xié)調(diào)。合理的網(wǎng)絡(luò)劃分是主動配電網(wǎng)分布式電壓控制的前提，網(wǎng)絡(luò)劃分方法將整個電網(wǎng)劃分為若干個子區(qū)域，其特點(diǎn)是內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系強(qiáng)，而不同子區(qū)域的節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系弱。現(xiàn)有的劃分方法包括K-均值方法、譜聚類方法、免疫算法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論等。但是由于劃分的子問題中最長的優(yōu)化時間決定了整個模型的計算效率。因此，為了提高計算效率，還應(yīng)考慮計算復(fù)雜度。需要根據(jù)優(yōu)化模型中決策變量的個數(shù)和約束條件的個數(shù)，從優(yōu)化過程中乘法運(yùn)算和加法運(yùn)算的次數(shù)來分析計算復(fù)雜度。因此，需要一種新型的考慮計算復(fù)雜度和功率平衡的網(wǎng)絡(luò)劃分方法，以求得主動配電網(wǎng)中分布式電壓控制的最優(yōu)劃分。