基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法   0    0

本发明公开了一种基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，至少包括以下步骤：步骤S1：根据灵活资源与传统调压设备信息制定日前规划；步骤S2：根据配电网潮流进行实时控制，以确保电压合格情况下使综合成本最低；采用本发明的技术方案，可通过灵活资源的功率调节和传统配电网调压设备的协调控制，实现源‑网‑荷协调的电压控制，能够有效减轻在大规模光伏发电和电动汽车接入下的配电网电压控制压力。

1.基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤S1：根据灵活资源与传统调压设备信息制定日前规划；
步骤S2：根据配电网潮流进行实时控制，以确保电压合格情况下使综合成本最低；
其中，灵活资源至少包括分布在配电网侧的柔性负荷和分布式电源；柔性负荷是指通过一定的控制调节手段可使其功率在不同时段之间转移或在某一集合内变化的负荷，至少包括电动汽车、分布式储能、空调、热泵和洗衣机；分布式电源是指分散布置在用户侧的发电单元，至少包括光伏发电、燃气机组小型发电单元；
所述步骤S1进一步包括以下步骤：
步骤S11：对柔性负荷进行日前初始规划；
根据日前电价，非柔性负荷数据、分布式电源发电数据通过潮流计算评估网内电压，目的函数优化如下：
其中λ∈(0.1)是权重系数，(1)中λ的值越大，目标函数中的电力成本越低；在式(1)中,第一部分为第二天同一分系统下所有用户的总电费,第二部分为客户节点的电压越限次数；Ψbuy(t)是客户从日前市场购买电力的成本,ψsell(t)是用户的分布式发电向市场销售电力所得的收入；ψFIT(t)为太阳能分布式发电补贴,CFIT是补贴价格，FIT由用户的剩余电量来评估，Cbuy和Csell分别为日前的买电价格和售电价格；Δt为时间间隔长度，t为时间间隔标号，T为时间间隔总数；i是是客户标号，Nc是客户总数；Vmin和Vmax分别是电压的下限和上限； 是客户与电网交换的功率； 是客户与电网交换的无功功率，
是负荷的无功功率， 是光伏发电的无功功率；
优化的约束条件为电力系统潮流等式，柔性负荷参数如下：
电力系统潮流等式：
V0＝Vsub(1+tp.γ)                     (7)
其中，Nc为除变电站节点以外的所有节点的集合，V0是配电变压器的输出电压，Vsub是配电变压器的额定二次电压，tp为OLTC的位置，γ为变化的百分比；Vi和Vj是节点i和节点j处的电压； 和 分别为节点i处的有功功率和无功功率；Gij是节点导纳矩阵中元素的实部，Bij是节点导纳矩阵中元素的虚部，δij是电压角的差；
柔性负荷约束：
其中， 和 分别是额定功率，启动时间和A客户i的k号设备的最小工作
时间； 是柔性负荷的允许启动时间， 是柔性负荷允许的任务最迟完成时间；
步骤S12：对传统调压设备日前投切方案的优化；
在该步骤中，传统调压设备至少包括载调压抽头变压器OLTC和电容器组SC，设备的全寿命周期成本表达式如下：
L＝CI+CO+CM+CF+CD                (12)
其中，CI为投资成本，CO为运行成本，CM为检修成本，CF为故障成本，CD为退役成本；
在调压过程中，用OLTC、SC的单位动作成本乘以动作次数作为其总的动作成本；表达式如下：
CT_SC＝Cone_SC*x_SC             (14)
CT_OLTC＝Cone_OLTC*x_OLTC            (15)
其中，Cone为设备的单次动作成本，X为设备设计动作次数，x_SC和x_OLTC分别为SC和OLTC日前优化中的动作次数，Cone_OLTC、Cone_SC分别是OLTC、SC单次动作成本，CT_SC和CT_OLTC分别为SC和OLTC的动作总成本；
基于以上，OLTC、SC日前投切方案的优化目标函数可设定为：
Min
约束为：x_SC≤x_SC_max               (17)
x_OLTC≤x_OLTC_max             (18)
Vmin≤Vi(t)≤Vmax                            (19)
其中，Ploss_t是功率损失,x_SC_maxSC操作总次数，x_OLTC_max是OLTC操作总次数；约束为：
OLTC、SC的动作时间间隔、动作总次数以及电压合理范围；
若以上OLTC、SC日前投切方案无法取得可行解，说明柔性负荷的规划中电压越限情况严重，OLTC、SC的投切无法调整电压到合理范围内；此时，增大式(1)中的参数λ，降低柔性负荷日前规划中的电压越限次数；
步骤S13：对柔性负荷进行日前再优化；
与步骤S11不同的是，目标函数将变为：
Min
i
Vmin≤V(t)≤Vmax                       (21)
约束条件中考虑电压合理范围约束；
其中V(t)是用户节点在t的电压，Vmin和Vmax分别是电压允许范围的下限值和上限值；电压越限即当电压低于下限值或超过上限值；
通过步骤S13优化计算的柔性负荷规划作为接下一天的运行方案；
步骤S2：实时控制实对日前非柔性负荷和光伏发电预测误差的修正，通过分级电压控制实现；分级电压控制的实现是在电压允许范围内将电压分为A区、B区、C区和安全区域，其中，A区：233.2V～235.4V/204.6V～206.8V，为利用OLTC调节区域；B区：228.8V～233.2V/
206.8V～211.2V，为利用无功功率调节区域；C区：222.2V～228.8V/211.2V～217.8V，为利用有功功率调节区域；安全区域217.8V～222.2V，在安全区域时不需要进行电压调节；当配电网中有节点电压进入有功功率调节区域C区时，灵活资源的有功功率调节将被用于调节电压；当可用的有功调节资源用尽，电压仍处于有功功率调节区域C区时，此时电压还没有突破的趋势，系统暂不动作；而当有节点电压到达无功功率调节区域B区时，灵活资源的无功功率将被用来调节电压；同理，当无功资源用尽，电压仍处于无功功率调节区域B区时，调节系统将不作调整；而当电压突破至OLTC调节区域A区时，为了防止配电网电压越限，OLTC将进行抽头调节，使得电压进入安全区域；由于配电网电压变化是非线性的，即调节某一节点的电压会对其他节点产生非线性的影响；利用电压敏感系数法建立电压调节量和有功、无功功率调节量的关系；根据牛顿-拉夫逊潮流计算的雅克比矩阵逆矩阵，得到电压变化量和功率变化量的关系，如式(22)、(23)所示
其中，S为雅克比矩阵的逆矩阵，SθP是相角-有功功率函数，SθQ是相角-无功功率函数，SUP是电压-有功功率函数，SUQ是电压-无功功率函数；在式(22)中Δθ和ΔU实现解耦；ΔU，即电压的变化的可由式(24)计算得到：
ΔU＝SUP·ΔP+SUQ·ΔQ           (24)
实时控制中，灵活资源的有功功率和无功功率调整是在不同电压区域中，因此，在C区域时令ΔQ为0，在B区域时令ΔP为0，由电压的需要调节量即可计算出需要的有功或无功的调节量。