[發明專利]一種中壓集中式-低壓分布式配電網優化方法

在審

• 申請號: 202210392856.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114784856A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 于浩淼;吳敏;尹忠東
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28;H02J3/36;H02J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向高比例光伏接入的中低壓配電網集中-分布式分層控制方法，其特征在于，

S11:考慮中壓配電網和低壓配電網的通信能力、調控時間尺度、分布式光伏的接入形式、可觀可測可控能力等因素，對中壓配電網進行長時間尺度的集中式控制，向低壓配電臺區發送調控功率指令；

S12:通過對低壓配電網進行短時間尺度的分布式控制，實現低壓配電臺區源荷儲匹配的同時，響應中壓配電網調控功率指令。

2.雙層控制的時間尺度，其特征在于，

S21:中壓層的采樣時間窗口為(tk，tk+1)，時間間隔為T；

S22:低壓層的采樣時間間隔為(tkk，tk(k+1))時間間隔為τ。

3.中壓配電網集中式控制環節，其特征在于,

S31：確定中壓配電網調控時間間隔,確定中壓配電網集中式控制起始時間為t＝t_k，調控時間間隔為T。

S32:獲取中壓配電網各節點參數信息，每個調控時間間隔開始時刻，獲取中壓配電網各個節點的光伏、負荷以及可控低壓臺區的功率調控范圍等。其中可控低壓臺區功率調控范圍由步驟2中低壓層分布式控制獲得，這里不做贅述。

S33:建立中壓配電網集中式優化控制模型

S34:中壓配電網集中式控制優化模型如下：

(1)目標函數

中壓配電網集中式控制目標為以配電網網絡損耗最小、節點電壓波動最小以及分布式電源消納最大，即：

其中：i和j表示節點編號，N為中壓配電網節點數量，n為中壓配電網中分布式光伏電站的數量，V_i和V_j分別為節點i和j的電壓有效值，為節點i和j的電壓相位差，g_ij表示節點i和j間的電導，V_max和V_min分表表示節點電壓的最大值和最小值，P_DG.i為節點i連接的集中型光伏電站出力。

為便于優化求解與分析，對上述三個目標函數進行賦權，并形成一個綜合目標函數：

式中，f為綜合目標函數；P_loss為網絡損耗，P_N.loss為網絡損耗的基準值；V_D為節點電壓偏差，V_N為節點電壓偏差的基準值；P_DG為中壓配電網分布式電源接入總功率，P_N.DG為中壓配電網分布式電源接入功率的基準值；w₁～w₃為各子目標的權重，可根據實際控制需求確定，且w₁+w₂+w₃＝1。

(2)約束條件

中壓配電網集中式控制約束條件主要有潮流平衡約束、節點電壓約束、支路電流約束、節點光伏出力約束以及有限數量個可控低壓臺區可調控功率值約束。

1)潮流平衡約束：

其中，i和j表示節點編號，G_ij和B_ij表示節點i和j之間線路電導和電納值，P_i和Q_i表示節點有功功率負荷和無功功率負荷，U_i和U_j表示節點電壓，為節點i和j的電壓相位差。

2)節點電壓約束：

V_min≤V_i≤V_max (4)

其中參量所表示的物理意義同式(1)。

3)支路電流約束：

I_ij.min≤I_ij≤I_ij.max (5)

其中，I_ij為節點i與j之間的支路電流，I_ij.min和I_ij.max分別為支路電流最小值和最大值。

4)光伏電站出力約束：

P_DG.imin≤P_DG.i≤P_DG.imax (6)

其中，P_DG.i為節點i連接的光伏電站出力；P_DG.imin和P_DG.imax分別為該節點光伏電站出力的最小值和最大值。

5)可控低壓臺區功率響應約束：

其中，和分別為為可控低壓臺區功率響應的最小值和最大值。

S35:中壓層模型的優化求解，對所構建的中壓配電網集中式控制模型，通過智能算法或二階錐規劃方法進行求解，并將功率調控指令傳遞至中壓配電網可調控節點及可控低壓臺區。

4.低壓配電網分布式控制環節主要包括四個步驟，具體如下：

S41:確定低壓配電網調控時間間隔，取低壓配電網分布式控制起始時間為t＝t_k0，調控時間間隔為τ，其與中壓配電網調控時間間隔T之間的關系為：

T＝n×τ (8)

S42:獲取低壓配電網各節點參數信息，獲取低壓配電網各個用戶光伏出力、負荷曲線以及低壓臺區內分布式儲能的狀態等信息。

S43:建立低壓配電網分布式優化控制模型，中壓配電網集中式控制優化模型如下：

(1)目標函數

低壓層配電網分布式控制目標為源荷儲匹配度指標最大，目標函數為：

其中，θ為源荷匹配度，δ_M為源荷儲之間的相關系數，δ_N為源荷儲之間的方差；

具體的，源荷之間的相關系數以及方差函數可寫作：

其中，表示每個時間窗口的起始功率，表示每個時間窗口的末端功率；φ取L表示負荷，取PV表示光伏，取ess表示儲能；P_η.av表示起始功率和末端功率的平均值，η取L表示負荷，取PV表示光伏，取ess表示儲能；α₁和α₂為上述兩參數的權重，且α₁+α₂＝1。

(2)約束條件

低壓分布式控制的約束條件主要為分布式儲能約束：

1)儲能充放電狀態約束：

其中，和分別表示儲能單元k的放電或充電狀態，由于儲能在任意時刻不能同時處于充電且放電狀態，因此二者之和小于等于1。

2)儲能單元功率約束

-P_ess.dischmax≤p_ess.k≤P_ess.chmax (12)

其中，p_ess.k表示儲能單元k的瞬時功率，P_ess.dischmax為儲能單元的最大放電功率，P_ess.chmax為儲能單元的最大充電功率。

3)儲能單元能量約束

其中，E_ess.t為任意時刻儲能單元儲存的能量，E_ess.max為儲能最大能量，E_ess.min為儲能最小能量。