CN106655245A - 一种光储输出功率主动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光储输出功率主动控制方法，涉及光伏发电技术领域，以解决配电网中光储联合系统的电压波动大，运行代价高的问题。该方法通过设定电压幅值允许波动范围，并进行最优潮流计算，扩展QV节点的潮流计算以及牛顿拉夫逊潮流计算，以确认光储联合并网点的节点类型，在此基础上分配各个光储联合并网点对应的光储联合系统中的储能和光伏逆变器出力，使得配电网中各个光储联合并网点的电压约束在合理范围之内，并降低运行代价。本发明提供的光储输出功率主动控制方法用于控制光储联合系统电压波动。

Description

一种光储输出功率主动控制方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光储输出功率主动控制方法。

背景技术

光伏并网发电系统是一种将分布式光伏系统与配电网结合起来的发电系统，虽然其能够利用太阳能资源发电，但在发电时，分布式光伏系统的出力波动比较大，使得光伏并网发电系统的局部电压出现抬高甚至越限的问题。为了解决这个问题，将分布式光伏系统与储能模块结合起来形成光储联合系统，并通过光储接入接配电网中，以使分布式光伏系统出力波动性减小，从而有效解决局部电压的抬高甚至越限的问题。

具体的，将光储联合系统通过光储联合并网点并入配电网时，在对光储联合并网点处的电压进行约束的条件下，需要求解光储联合系统在配电网的光储联合并网点的输出功率。目前，大部分光储联合系统是以单位功率因数运行，并在未有效利用光储联合并网点中光伏逆变器的无功出力的条件下(无功出力Q＝0)，最优化的利用光储联合系统的光伏有功功率，以求解光储联合系统在光储联合并网点的输出功率。

而如果光伏逆变器的无功功率Q和电压幅值V恒定，则会衍生出已知光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率Q以及该光储联合并网点的电压幅值V，求解节点注入有功功率P的问题，即求解光储联合系统在光储联合并网点的输出功率的过程中，会产生将光储联合并网点作为QV节点的潮流求解问题。但是，将光储联合并网点当做QV节点计算时，光储联合并网点的电压幅值V是依靠光伏系统历史运行数据和专家经验确定的恒定值，这不仅使得电压幅值V的确定过程复杂化，而且这样计算出的配电网潮流并不一定是最优潮流，如果光储联合系统中的分布式光伏系统在配电网中的渗透率较高，光储联合系统的储能的运行代价就有可能偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光储输出功率主动控制方法，以通过控制光储联合并网点中储能的有功输出功率和光伏逆变器的无功输出功率，使光储联合并网点对应的光储联合系统的电压波动尽可能小，并降低光储联合并网点对应的光储联合系统的运行代价。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光储输出功率主动控制方法，包括：

第一步，将配电网中各个光储联合并网点的类型设定为PQ节点，对配电网进行最优潮流计算，得到配电网中各个光储联合并网点的电压幅值V_i，各个光储联合并网点中储能有功功率P_opti和各个光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率Q_opti；其中，i为配电网中的节点编号；

第二步，判断配电网中各个光储联合并网点的电压幅值V_i是否满足V_i∈[V_L，V_U]；其中，[V_L，V_U]为电压幅值允许波动范围；

如果满足，则光储联合并网点的节点类型确定为PQ节点，且节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽¹⁾＝P_opti，节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽¹⁾＝Q_opti；

如果不满足，则将光储联合并网点的节点类型转换为QV节点；

第三步，对所述配电网进行扩展QV节点的潮流计算，得到各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_qvi；

第四步，判断各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_qvi是否满足|P_qvi|≤P_simax；其中，P_simax为光储联合并网点中储能最大输出功率；

如果满足，则节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的节点类型确定为QV节点，且节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽²⁾＝P_qvi，节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽²⁾＝0；

如果不满足，则将节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的节点类型确定为PV节点；

第五步，对所述配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算，得到节点类型确定为PV为节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽³⁾，且节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽³⁾＝P_simax。

与现有技术相比，本发明提供的光储输出功率主动控制方法具有以下有益效果：

本发明提供的光储输出功率主动控制方法中，通过设定电压幅值允许波动范围，并对配电网进行最优潮流计算，扩展QV节点的潮流计算以及牛顿拉夫逊潮流计算，以判断配电网中的各个光储联合并网点进行节点类型，在节点类型确定的基础上，分配各个光储联合并网点对应的光储联合系统中的储能出力(即储能的有功输出功率)和光伏逆变器出力(即光伏逆变器的无功功率)，以保证配电网中各个光储联合并网点对应的光储联合系统能够在电压幅值允许波动范围内运行，从而解决了配电网中光储联合并网点对应的光储联合系统电压波动大的问题。

另外，由于将配电网中各个光储联合并网点的类型设定为PQ节点，然后对配电网进行最优潮流计算，以通过最优潮流计算出的各个光储联合并网点的电压幅值V_i是否满足电压幅值允许波动范围，从配电网中筛选出能够在最优潮流下运行的光储联合并网点对应的光储联合系统，这样如果光储联合系统中的分布式光伏系统在配电网中的渗透率较高时，配电网中光储联合系统的运行代价也不会太高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的光储输出功率主动控制方法的具体流程图；

图2为本发明实施例中某10kV配电网的关键节点网络拓扑结构图；

图3为图2所示的某10kV配电网中各节点的负荷有功功率曲线图；

图4为图2所示的某10kV配电网中各节点的负荷无功功率曲线图；

图5为图2所示的某10kV配电网在不同时间断面下光储输出功率、光伏输出功率、储能输出功率和光伏逆变器无功输出功率曲线图；

图6为图2所示的某10kV配电网经过图1所示的光储输出功率主动控制方法控制后的不同时间断面下光储联合并网点电压曲线图；

附图标记：

1-第一节点， 2-第2节点；

3-第3节点， 4-第4节点；

5-第5节点， 6-第6节点；

7-第7节点， 8-第8节点；

9-第9节点， 10-第10节点。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的光储输出功率主动控制方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的光储输出功率主动控制方法，包括：

第一步，将配电网中各个光储联合并网点的类型设定为PQ节点，对配电网进行最优潮流计算，得到配电网中各个光储联合并网点的电压幅值V_i，各个光储联合并网点中储能有功功率P_opti和各个光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率Q_opti；其中，i为配电网中的节点编号；

第二步，判断配电网中各个光储联合并网点的电压幅值V_i是否满足V_i∈[V_L，V_U]；其中，[V_L，V_U]为电压幅值允许波动范围，且这个范围要比实际配电网电压允许波动范围要小；

如果满足，则光储联合并网点的节点类型确定为PQ节点，且节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽¹⁾＝P_opti，节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽¹⁾＝Q_opti；

如果不满足，则将光储联合并网点的节点类型转换为QV节点；

第三步，对配电网进行扩展QV节点的潮流计算，得到各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_qvi；

第四步，判断各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_qvi是否满足|P_qvi|≤P_simax；其中，P_simax为光储联合并网点中储能最大输出功率；

如果满足，则节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的节点类型确定为QV节点，且节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽²⁾＝P_qvi，节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽²⁾＝0；

如果不满足，则将节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的节点类型确定为PV节点；

第五步，对配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算，得到节点类型确定为PV为节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽³⁾，节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽³⁾＝P_simax。

通过本实施例提供的光储输出功率主动控制方法的具体过程可知，通过设定电压幅值允许波动范围，并对配电网进行最优潮流计算，扩展QV节点的潮流计算以及牛顿拉夫逊潮流计算，以判断配电网中的各个光储联合并网点进行节点类型，在节点类型确定的基础上，分配各个光储联合并网点对应的光储联合系统中的储能出力(即储能的有功输出功率)和光伏逆变器出力(即光伏逆变器的无功功率)，以保证配电网中各个光储联合并网点对应的光储联合系统能够在电压幅值允许波动范围内运行，从而解决了配电网中光储联合并网点对应的光储联合系统电压波动大的问题。

另外，由于将配电网中各个光储联合并网点的类型设定为PQ节点，然后对配电网进行最优潮流计算，以通过最优潮流计算出的各个光储联合并网点的电压幅值V_i是否满足电压幅值允许波动范围，从配电网中筛选出能够在最优潮流下运行的光储联合并网点对应的光储联合系统，这样如果光储联合系统中的分布式光伏系统在配电网中的渗透率较高时，配电网中光储联合系统的运行代价也不会太高。

可以理解的是，本实施例提供的光储输出功率主动控制方法，适用于节点作为光储联合并网点使用的配电网，在该时间运行方式下的网架结构中，可针对一天当中配电网的某个时间断面之内各个光储联合并网点的光储输出功率进行主动控制；该配电网一般包括总共具有n个节点，n个节点中有r个节点作为光储联合并网点使用；其中，

第1节点至第m节点为纯负荷节点，节点类型为PQ节点；第m+1节点至第m+r节点是光储联合并网点，节点类型为PQ节点、QV节点或PV节点，第n节点为平衡节点，且n＝m+r+1。

需要说明的式，对配电网进行最优潮流计算、扩展QV节点的潮流计算以及牛顿拉夫逊潮流计算是现有技术，为了方便本领域技术人员理解，下面具体对最优潮流计算、扩展QV节点的潮流计算以及牛顿拉夫逊潮流计算进行详细介绍；且仅介绍与上述实施例提供的光储输出功率主动控制方法中相关部分。

另外，在详细介绍过程中，PQ节点既可以是指配电网中的纯负荷节点，也可以是节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点，QV节点既可以是指配电网中节点类型确定为QV节点的光储联合并网点，也可以是指节点类型设定为QV节点的光储联合并网点，PV节点是指配电网中节点类型确定为PV节点的光储联合并网点。

一、最优潮流计算

对配电网进行最优潮流计算前，需要先行获取采集配电网内第i节点和第j节点之间的线路电阻r_ij、第i节点和第j节点之间的线路电抗x_ij，第i节点的线路接地电纳B_i0和第j节点的线路接地电纳B_j0，各个变压器的等效阻抗Z_T和各个变压器的接地导纳Y_T，各个光储联合联合并网点中储能最大输出功率P_simax，各个光储联合联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率的上限值Q_pmax和下限值Q_pmin，各个节点的负荷值；其中，配电网内第i节点和第j节点之间的线路电阻r_ij、第i节点和第j节点之间的线路电抗x_ij，第i节点的线路接地电纳B_i0和第j节点的线路接地电纳B_j0，各个变压器的等效阻抗Z_T和各个变压器的接地导纳Y_T形成节点导纳矩阵。

对配电网进行最优潮流计算前，还应当输入各光储联合并网点的电压幅值初值和电压相角初值以及节点导纳矩阵，以对配电网进行最优潮流计算。

而对配电网进行最优潮流计算时，配电网的状态变量为2n个，配电网的控制变量为2r个；2n个状态变量包括各个节点的电压相角和电压幅值，即每个节点有两个状态变量，分别为电压相角和电压幅值，2r个控制变量包括各个光储联合并网点中光储输出的有功功率P_pi和各个光储联合并网点中光储输出的无功功率Q_opti，即每个光储联合并网点包括两个控制变量，分别为光储输出的有功功率和光储输出的无功功率Q_opti；其中，

2n个状态变量形成的状态变量矩阵如式1)所示：

式1)中，θ为节点的电压相角差，V为节点的电压幅值，θ的下标和V的下标为当前节点编号。

2r个控制变量形成的控制变量矩阵如式2)所示：

式2)中，P_p为光储联合并网点中光储输出的有功功率，Q_opt为光储联合并网点中光储输出的无功功率，P_p的下标和Q_opt的下标为当前光储联合并网点作为节点在配电网中的节点编号。

同时，对配电网进行最优潮流计算时，以配电网中有功网损最小化为目标函数，所述有功网损函数如式3)所示：

式3)中，P_Σ为有功网损，G_ij为第i节点和第j节点之间的电导；V_i为第i节点的电压幅值，V_j为第j节点的电压幅值，θ_ij为第i节点和第j节点的电压相角差。

2n个节点需要满足2n个等式约束条件，每个节点有两个等式约束条件，分别如下式4)所示的有功功率不平衡方程和式5)所示的无功功率不平衡方程：

式4)和式5)中，△P_i为第i节点的有功功率的不平衡量，△Q_i为第i节点的无功功率的不平衡量；P_is为第i节点的给定有功功率，Q_is为第i节点的给定无功功率；G_ij为第i节点和第j节点之间的电导，B_ij为第i节点和第j节点之间的电纳。

另外，而对配电网进行最优潮流计算完成之后，如果配电网中光储联合并网点的电压幅值V_i是否满足V_i∈[V_L，V_U]，则应当还满足P_opti≤P_simax，才能确定光储联合并网点的节点类型确定为PQ节点，而如果节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽¹⁾>0，则表示储能发出有功功率，P_si ⁽¹⁾≤0则表示储能吸收有功功率，且节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点在配电网中的节点编号为i∈[m+1，m+r]。

至于节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光储输出功率，本领域技术人员可以知道，只要根据节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽¹⁾和节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽¹⁾，即可控制节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光储输出功率。

二、扩展QV节点的潮流计算

对配电网进行扩展QV节点的潮流计算前，需要根据各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压幅值V_i和电压幅值允许波动范围，得到各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压越限值V_i*，V_i*＝V_L或V_U；并将各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压幅值初值V_i ⁰⁾设定为V_i*；将各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率设定为0。

对于配电网中的PQ节点应当列写式4)所示的有功功率不平衡方程和式5)所示的无功功率不平衡方程，对于QV节点，应当列写式5)所示的无功功率不平衡方程；其中，此处的PQ节点是指节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点，以及第1节点至第m节点为纯负荷节点，QV节点是指节点类型转换为QV节点的光储联合并网点。

具体的，对配电网进行扩展QV节点的潮流计算时，需要设定第一迭代次数k的初值，k＝0，设定误差ε，利用式6)所列写的修改牛顿法雅可比矩阵中各子块阶数的修正方程计算每次迭代时，各个节点的有功功率的不平衡量和无功功率不平衡量。

式6)中：△P为各个PQ节点有功不平衡量组成的m维列向量；△Q为各个PQ节点和QV节点的无功功率不平衡量组成的(m+r)维列向量；△θ为除了平衡节点以外各个节点电压相角修正量组成的(n-1)维列向量；△V为各个PQ节点的节点电压幅值修正量组成m维列向量，V_D2为各个PQ节点的电压幅值组成的m阶对角阵；H子块为m×(n-1)阶矩阵，其元素为N子块为m×m阶矩阵，其元素为K子块为(m+r)×(n-1)阶矩阵，其元素为L子块为(m+r)×m阶矩阵，其元素为

以第k次迭代为例：求解式6)所列写的修改牛顿法雅可比矩阵这一修正方程，解得节点电压幅值修正量△V_i ^(k)、节点电压相角△θ_i ^(k)，修正各个节点电压幅值和相角，若max{|△V_i ^(k)，△θ_i ^(k)|}＞ε，k＝k+1，之后继续按照上述步骤顺序往下计算；若max{|△V_i ^(k)，△θ_i ^(k)|}≤ε，则提取此时全网各个节点的电压幅值V_i和相角θ_i，根据全网各个节点的电压幅值和相角，由式7)所示的节点功率计算公式获得节点功率，节点功率可以为QV节点的功率，也可以为平衡节点功率：

式7)中，P_i为各个节点的注入有功功率，Q_i为各个节点的注入无功功率，j为第j节点编号，Y_ij为Y_ij是第i节点和第j节点之间的节点导纳矩阵；

该时间断面上各个节点的注入有功功率，即各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中注入有功功率；然后利用P_qvi＝P_i-P_Pvi得到各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能有功输出功率P_qvi，节点类型确定为QV节点的光储联合并网点在配电网中的节点编号i∈[m+1，m+r]。

至于节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中光储输出功率，本领域技术人员可以知道，只要根据节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽²⁾和节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽²⁾，即可控制节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中光储输出功率。

另外，本领域技术人员可以理解的是，由于本次潮流计算为扩展QV节点的潮流计算前，节点类型转换为PQ节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率设定为0，因此，节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率Q_si ⁽²⁾＝0。

三、牛顿拉夫逊潮流计算

对配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算前，需要将节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率设定为P_simax，V设定为V_i*。

对配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算时，对于PQ节点和QV节点，应当列写式4)所示的有功功率不平衡方程和式5)所示的无功功率不平衡方程，对于PV节点，列写式5)所示的无功功率不平衡方程。其中，此处的PQ节点是指配电网中的纯负荷节点、节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点，QV节点是指节点类型确定为QV节点的光储联合并网点，PV节点是指节点类型确定为PV节点的光储联合并网点。

具体的，对配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算时，还需要设定第二迭代次数k’的初值，k’＝0，设定误差ε’，利用式8)所列写的修改牛顿法雅可比矩阵计算每次次迭代各个节点的有功功率的不平衡量和无功功率不平衡量；

列写修改牛顿法雅可比矩阵中各子块阶数的修正方程，有：

式8)中：△P'为各个PQ节点和PV节点的有功不平衡量组成的(m+r)维列向量；△Q'为各个PQ节点的无功功率不平衡量组成的m维列向量；△θ为除了平衡节点以外各个节点电压相角修正量组成的(n-1)维列向量；△V为各个PQ节点的节点电压幅值修正量组成m维列向量；V_D2为各个PQ节点的电压幅值组成的m阶对角阵；H'子块为(m+r)×(n-1)阶矩阵，其元素为N'子块为(m+r)×m阶矩阵，其元素为K'子块为m×(n-1)阶矩阵，其元素为L'子块为m×m阶矩阵，其元素为

以第k’次迭代为例：求解式8)所列写的修改牛顿法雅可比矩阵这一修正方程式，解得节点电压幅值修正量△V_i ^(k)、节点电压相角△θ_i ^(k)，修正各个节点电压幅值和相角，若max{|△V_i ^(k)，△θ_i ^(k)|}>ε’，k’＝k’+1，之后继续按照上述步骤顺序往下计算；若max{|△V_i ^(k)，△θ_i ^(k)|}≤ε’，则提取此时全网各个节点的电压幅值V_i和相角θ_i，根据全网各个节点的电压幅值和相角，由式7)所示的节点功率计算公式获得节点功率，节点功率可以为PV节点的功率，也可以为平衡节点功率，利用式7)计算出的PV节点的功率，得到节点类型确定为PV为节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽³⁾，即Q_si＝Q_i，且节点类型确定为PV节点的光储联合并网点在配电网中的节点编号i∈[m+1，m+r]。

至于节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中光储输出功率，可以根据节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽³⁾和节点类型确定为PV为节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽³⁾，即可控制节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中光储输出功率。

另外，本领域技术人员可以理解的是，由于本次潮流计算为牛顿拉夫逊潮流计算前，节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率设定为P_simax，因此，节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽³⁾＝P_simax。

图2示出了某10kV配电网的关键节点网络拓扑结构图；该10kV配电网总共具有n＝10个节点，分别为第1节点1、第2节点2、第3节点3、第4节点4、第5节点5、第6节点6、第7节点7、第8节点8、第9节点9和第10节点10；其中，

纯负荷节点共有8个，即m＝8；为了方便描述，将纯负荷节点称为PQ节点；平衡节点有1个，该平衡节点如图2所示的第10节点10，其电压标幺值V₁＝1.05p.u；光储联合并网点有1个，即r＝1，该光储联合并网点如图2所示的第6节点6，即第6节点6配有储能的光伏并网节点，储能以单位功率因数运行，第6节点6的光伏接入容量为1.5MW，光储联合并网点中储能最大输出功率Psimax＝1MW。

具体的，在进行进行最优潮流计算、扩展QV节点的潮流计算以及牛顿拉夫逊潮流计算前，获取的某10kV配电网的线路参数如表1所示。

表1某10kV配电网的线路参数表

在8个时间断面下，各个节点的负荷值包括各个节点的负荷有功功率和各个节点的负荷无功功率。

具体的，各个节点的负荷有功功率如图3所示，图3中，A代表第2节点2的负荷有功功率曲线图，B代表第3节点3的负荷有功功率曲线图，C代表第4节点4的负荷有功功率曲线图，D代表第5节点5的负荷有功功率曲线图，E代表第7节点7的负荷有功功率曲线图，F代表第8节点8的负荷有功功率曲线图，G代表第9节点9的负荷有功功率曲线图，H代表第10节点10的负荷有功功率曲线图。

各个节点的负荷无功功率如图4所示；图4中，A代表第2节点2的负荷无功功率曲线图，B代表第3节点3的负荷无功功率曲线图，C代表第4节点4的负荷无功功率曲线图，D代表第5节点5的负荷无功功率曲线图，E代表第7节点7的负荷无功功率曲线图，F代表第8节点8的负荷无功功率曲线图，G代表第9节点9的负荷无功功率曲线图，H代表第10节点10的负荷无功功率曲线图。

下面选取某10kV配电网的8个典型时间断面，利用光储输出功率主动控制方法对其进行控制。

具体的，设定第6节点6的电压幅值的允许波动范围[V_L，V_U]为[10.00，10.30]，即电压幅值的允许波动范围的上限值V_U＝10.30kV，电压幅值的允许波动范围的下限值V_L＝10.00kV。算例的计算使用matlab编写的含QV节点潮流计算程序、matpower中的内点法最优潮流程序及牛顿拉夫逊潮流算法程序进行迭代计算。下面以第4时间断面为例来详细说明节点变换的过程，其他时间断面的节点变换过程也可参照图1所示的光储输出功率主动控制方法进行控制，在此不做赘述。

首先，将第6节点6的节点类型设定为PQ节点，进行最优潮流计算，得到第6节点6中储能的有功输出功率为790kW，即节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_opt6＝790kW，第6节点6的电压幅值为10.41kV，即节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压幅值V₆＝10.41kV；由于将第6节点6的节点类型当做转换为QV节点，并设定第6节点6的电压越限值为10.30kV，即节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压越限值V₆*＝10.30kV，第6节点中光伏逆变器的无功功率为0，即节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率设定为0。

其次，对配电网进行含QV节点的潮流计算，得到第6节点中储能有功输出功率为1117.4kW，即节点类型设定为QV节点的光储联合并网点中储能有功输出功率P_qv6＝1117.4kW；由于P_qv6>P_simax＝1MW，将第6节点6的节点类型确定为PV节点，并设定第6节点6中储能的有功输出功率为1MW，即节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_s6 ⁽³⁾为1MW(参见图5)，第6节点6的电压越限值为10.30kV。

最后，对配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算，得到第6节点6中光伏逆变器输出的无功功率为130kVar(参见图5)。

结果分析：通过计算发现，第6节点6光储联合计划结果如表2所示。

表2不同时间断面下第6节点的光储联合计划结果表

注：储能功率为“负”表示储能处于充电状态，储能功率为“正”表示储能处于放电状态。

表2中所列出的数据也可以通过图5和图6看出，且结合表2和图6可以发现，采用图1提供的光储输出功率主动控制方法后，光储联合并网点的电压波动被限制在一个范围之内，且不会出现越限的情况。这充分证明本实施例提供的光储输出功率主动控制方法能够有效抑制电压波动，并且有利于最大限度促进光伏发电的利用，减少弃光问题。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种光储输出功率主动控制方法，其特征在于，包括：

第一步，将配电网中各个光储联合并网点的类型设定为PQ节点，对配电网进行最优潮流计算，得到配电网中各个光储联合并网点的电压幅值V_i，各个光储联合并网点中储能有功功率P_opti和各个光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率Q_opti；其中，i为配电网中的节点编号；

第二步，判断配电网中各个光储联合并网点的电压幅值V_i是否满足V_i∈[V_L，V_U]；其中，[V_L，V_U]为电压幅值允许波动范围；

如果满足，则光储联合并网点的节点类型确定为PQ节点，且节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽¹⁾＝P_opti，节点类型确定为PQ节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽¹⁾＝Q_opti；

如果不满足，则将光储联合并网点的节点类型转换为QV节点；

第三步，对所述配电网进行扩展QV节点的潮流计算，得到各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_qvi；

第四步，判断各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_qvi是否满足|P_qvi|≤P_simax；其中，P_simax为光储联合并网点中储能最大输出功率；

如果满足，则节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的节点类型确定为QV节点，且节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽²⁾＝P_qvi，节点类型确定为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽²⁾＝0；

如果不满足，则将节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的节点类型确定为PV节点；

第五步，对所述配电网进行牛顿拉夫逊潮流计算，得到节点类型确定为PV为节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功输出功率Q_si ⁽³⁾，且节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率P_si ⁽³⁾＝P_simax。

2.根据权利要求1所述的光储输出功率主动控制方法，其特征在于，所述第一步中，对配电网进行最优潮流计算时，以配电网中有功网损最小化为目标函数，所述目标函数为：

$P_{\mathrm{\Σ}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\underset{j\∈i}{\Σ}{G}_{ij}(V_i^2+V_j^2-2V_i{V}_j{\mathrm{cos\θ}}_{ij})$

其中，P_Σ为有功网损，G_ij为第i节点和第j节点之间的电导；V_i为第i节点的电压幅值，V_j为第j节点的电压幅值，θ_ij为第i节点和第j节点的电压相角差。

3.根据权利要求1或2所述的光储输出功率主动控制方法，其特征在于，所述第一步中，对配电网进行最优潮流计算时：所述配电网的状态变量为2n个，所述配电网的控制变量为2r个；其中，所述2n个状态变量包括各个节点的电压相角θ_i和各个节点的电压幅值V_i，所述2r个控制变量包括各个光储联合并网点中光储输出的有功功率P_pi和各个光储联合并网点中光储输出的无功功率Q_opti。

4.根据权利要求3所述的光储输出功率主动控制方法，其特征在于，所述第一步中，各光储联合并网点中储能有功功率P_opti＝P_pi-P_PVi；

其中，P_pi为各个光储联合并网点中光储输出的有功功率，P_PVi为各个光储联合并网点中光伏的有功功率。

5.根据权利要求1所述的光储输出功率主动控制方法，其特征在于，所述第二步中，还包括：根据各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压幅值V_i和电压幅值允许波动范围，得到各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压越限值V_i*；其中，V_i*＝V_L或V_U；

将各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点的电压幅值初值V_i ⁰⁾设定为V_i*；将各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中光伏逆变器的无功功率设定为0。

6.根据权利要求1所述的光储输出功率主动控制方法，其特征在于，所述第三步中，各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中储能有功输出功率P_qvi＝P_i-P_PVi；

其中，P_i为各个节点类型转换为QV节点的光储联合并网点中注入有功功率。

7.根据权利要求1所述的光储输出功率主动控制方法，其特征在于，所述第四步中，节点类型确定为PV节点的光储联合并网点中储能的有功输出功率设定为P_simax。