CN108933448B - 一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法和系统，包括：低压配电网基于电压‑无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。通过将低压配电网进行等值建立了中压配电网集中优化控制模型，通过二阶锥松弛技术将所提模型转化为可有效求解的二阶锥规划模型。通过中低压配电网协调控制，促进光伏就地与远方消纳，提高配电网的各项运行指标。
Description
技术领域
本发明涉及配电网运行控制技术领域，更具体地，涉及一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法和系统。
背景技术
随着煤炭、石油等化石能源的快速消耗以及生态环境的急剧恶化，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。这使得可再生能源的利用得到重视，其中太阳能以其巨大的储量、清洁环保、安全可靠等优势必将成为21世纪最主要的能源之一。据统计，2016年全球光伏新增装机70GW，比2015年增长大约30％。2016年的全球新增装机可发电九百亿千瓦时，可满足2500万户居民(年均耗电3500千瓦时)的需求，其中超过70％为屋顶光伏项目。
然而，光伏发电的间歇性特点会对原有配电网的线路潮流、节点电压、网络损耗等产生影响，会造成反向功率流以及电压上升等现象。光伏并网后，若光伏功率不能被本地负荷完全消纳会导致剩余功率注入电网形成逆向潮流，造成馈线电压从配变母线开始逐渐抬高；户用光伏电源接入低压配电网后，将改变原有低压配电网单电源辐射型结构，引起电压和潮流分布的改变，对配电网的网络损耗产生负面的影响。因此，实现光伏资源分散开发及就地利用，中低压配电网的大规模光伏接入的消纳技术正在成为研究趋势和方向。
针对上述问题，大规模光伏接入后的消纳问题可通过在中低压配电网(中压配电网：6-10kV；低压配电网：220/380V)安装设备以改善电压、网损等，例如，有载调压分接头、电容补偿装置、储能以及光伏逆变器等。但是由于设备响应速度和机械磨损的限制，传统的含有载调压分接头的变压器和并联电容器很难快速和频繁响应光伏并网功率的变化；储能投资价格较高，使用寿命较短，并且维护难度较大，在低压配电网中还无法广泛使用。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法和系统。
根据本发明实施例的第一个方面，提供一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，包括：
低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
作为优选的，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制，具体包括：
光伏电源接入低压配电网后，基于电压-无功下垂控制方法，通过光伏逆变器输出无功功率对低压配电网进行就地控制，抑制电压越限。
作为优选的，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制后，还包括：
基于历史数据中低压配电网首端电压、功率数据，得到低压配电网的电压合格范围，以及电压合格范围内对应的功率合格范围。
作为优选的，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制后，还包括：
判断就地控制后的功率是否在功率合格范围内，若在功率合格范围内，则判断就地控制后无电压越限，若不在功率合格范围内，则判断就地控制后电压越限。
作为优选的，将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，具体包括：
通过变压器将所述电压合格范围折算到中压配电网中并作为约束条件，将低压配电网等值为已知有功功率P和无功功率Q的等效负荷，并将该等效负荷转换为只有一个变量P的负荷节点。
作为优选的，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化前，还包括：
建立光伏电源接入后的中压配电网网源协调控制模型，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，并建立潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束、并联电容器SC运行约束、OLTC相邻时段调节挡位数约束；
基于二阶锥松弛技术对所述目标函数、潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束进行凸化松弛，将所建立的中压配电网网源协调控制模型转化为易于求解的二阶锥规划模型。
作为优选的，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，具体包括：
以光伏电源的光伏发电量最大为第一目标，建立第一目标函数：
式中，
为第t个时段第k个光伏所发出的功率；T为时段的个数；NPV为光伏个数；
以中低压配电网网络损耗最小为第二目标，建立第二目标函数：
式中，N为电网的节点数量；c(i)为电网中与节点i相连的节点的集合；rij为支路ij的电阻；
为支路ij电流幅值；
根据所述第一目标函数和所述第二目标函数，得到中压配电网网源协调控制模型的目标函数：maxF＝ω1f1+ω2f2；式中，ω1、ω2为权重系数，ω1+ω2＝1。
根据本发明实施例的第二个方面，提供一种含光伏电源的中低压配电网协调控制系统，包括低压配电网控制模块和中压配电网网源协调控制模块；
所述低压配电网控制模块用于基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
所述中压配电网网源协调控制模块用于在就地控制后仍有电压越限时，将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
根据本发明实施例的第三个方面，提供一种含光伏电源的中低压配电网协调控制设备，包括：
至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法。
根据本发明实施例的第四个方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法。
本发明实施例提出一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法和系统，首先，低压配电网通过光伏逆变器输出无功功率进行就地控制，抑制电压越限；其次，若低压配电网控制后电压仍然越限，则将低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网OPF集中优化，得到等值负荷的电压、功率优化结果；最后，将优化结果在低压配电网重新校验，若电压依旧出现越限风险，则返回中压网重新计算，直到低压配电网的电压越限得到有效抑制，从而使电压合格率以及网损等电网指标得到改善，同时，建立同时考虑PV、ESS、SC、OLTC等连续、离散控制变量，以光伏发电量最大、网损最小为目标函数的基于低压配电网等值的中压配电网网源协调控制模型，采用二阶锥松弛方法将模型做凸化松弛处理，将约束条件中离散的、连续的且与时间相关的变量转换到二阶锥松弛模型中松弛求解，从而原问题转化为一个可被有效求解的混合整数二阶锥优化问题，大大降低了求解难度。
附图说明
图1为根据本发明实施例的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法示意图；
图2为根据本发明实施例的光伏电源接口逆变器的下垂控制原理示意图；
图3为根据本发明实施例的低压配电网馈线线路示意图；
图4为根据本发明实施例的采用等效负荷将低压配电网等值为负荷点流程示意图；
图5为根据本发明实施例的含光伏电源的中低压配电网协调控制设备示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，图中示出了一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，包括：
低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
在本实施例中，通过中低压配电网网源协调，即在现有电源、电网协同运行的基础上，通过电网调节技术有效控制光伏大规模并网时的“不友好”特性，光伏电源和已有线路一起参与电网调节，使得电源朝着具有“友好”调节能力和特性的方向发展，从而有效提高光伏渗透率，增强电网系统的自主调节能力，改善电网电能指标，减少电网投资成本，对中低压配电网运行控制有着重要的意义。
在本实施例中，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制，具体包括：
光伏电源接入低压配电网后，基于电压-无功下垂控制方法，通过光伏逆变器输出无功功率对低压配电网进行就地控制，抑制电压越限。
具体的，提出了一种基于光伏逆变器的低压配电网就地电压控制方法，大规模光伏接入后，通过电压-无功下垂控制的就地电压控制方法，调节逆变器的无功功率，缓解大规模光伏并网造成的电压越限问题。
具体的，大规模光伏接入低压配电网对网络电压造成的影响明显，可通过下垂控制限制电压越限现象。下垂控制就是选择与电压-无功下垂特性曲线(Droop Character)作为低压配电网的控制方式，即通过Q-V下垂控制来获取稳定的电压，这种控制方法对低压配电网中接入的大规模光伏输出的无功功率进行控制，无需机组间的通信协调，实现了分布式光伏即插即用和对等控制的目标，保证了低压配电网的电压稳定，具有简单可靠的特点。光伏电源接口逆变器的下垂控制原理如图2所示，它利用光伏电源输出无功功率和电压幅值呈线性关系的原理进行控制。例如，当光伏电源输出无功功率增加时，分布式电源的运行点由A点向B点移动。
在电压的下垂控制曲线中，光伏系统的无功功率与局部电网电压之间的一般关系可定义如下：
V＝Vn-m(Qn-Q) (1)
式中，m是斜率因子(V/kVar)，V是待控制点电压幅值；Q是待控制点为保证电压不越限需要光伏逆变器输出的无功功率，光伏逆变器必须吸收或发出无功功率以缓解电压越限情况；Vn是额定电压值，其标幺值可取值为Vn＝1.0，Qn是额定电压值下光伏逆变器所需发出或吸收的无功功率，可取值Qn＝0。m可计算如下：
式中，Vn为系统标准电压；Qmax为电压下降达到最大允许值Vmin时光伏电源输出的无功功率。
经过低压配电网控制后，如果电压仍不能限制在允许范围内，此时需要低压配电网等效为已知功率的负荷节点，通过中压配电网的集中控制方法，将未能完全消纳的光伏再次进行控制，将网络电压限制在安全范围内。
在上述实施例的基础上，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制后，还包括：
基于历史数据中低压配电网首端电压、功率数据，得到低压配电网的电压合格范围，以及电压合格范围内对应的功率合格范围。基于大量历史数据，可以得到低压配电网首端电压在电压合格范围内的功率合格范围。
在上述实施例的基础上，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制后，还包括：
判断就地控制后的功率是否在功率合格范围内，若在功率合格范围内，则判断就地控制后无电压越限，若不在功率合格范围内，则判断就地控制后电压越限。
在上述实施例的基础上，将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，具体包括：
通过变压器将所述电压合格范围折算到中压配电网中并作为约束条件，将低压配电网等值为已知有功功率P和无功功率Q的等效负荷，并将该等效负荷转换为只有一个变量P的负荷节点。
大规模接入光伏电源后，低压配电网通过无功-电压下垂控制就地消纳光伏，此时配电网可能仍然存在过电压现象，因此需要调动中压配电网协同消纳，建立以发电量最大和网损最小为目标函数的中低压协调控制模型。在低压配电网根据电压-无功下垂控制原理实现光伏的就地控制，抑制大规模光伏接入后的电压越限；若低压控制后的电压仍然出现越限情况，则将低压配电网等值为中压配电网的一个PQ节点，在中压配电网通过OPF集中优化，得到等值负荷的电压、功率优化结果，在低压配电网重新校验。
基于大量历史数据，判断从中压配电网返回的功率是否可以使电压在合格范围内，若可以，则中低压协调控制模型可以适应大规模光伏接入，电压越限得到有效控制，电网安全指标得到提升；若返回的功率使得电压再次超过安全范围，则将此功率作为新的低压网等值负荷，将电压合格范围作为新的电压约束条件重新返回中压配电网计算，通过二阶锥优化求解再次得到优化结果。重复上述计算步骤，直到低压配电网的电压越限得到有效抑制，从而使电网电压合格率、电压波动率以及网损等电网安全指标得到提升。
具体的，中压配电网的集中优化：选定有载调压分接头(on-load tap changer，OLTC)调节量，并联电容器(shunt capacitor，SC)投切量，储能功率，逆变器的无功输出作为控制变量，以负荷节点电压为状态变量，并且将低压配电网等值负荷的电压范围作为中压配电网的约束条件。利用二阶锥松弛技术对模型进行松弛处理，对中压网进行优化计算，得到优化变量结果，执行下一步进行判断。
将计算得到的优化变量结果进行校验，根据功率合格范围，判断得到的低压配电网等值负荷的功率所对应的电压，是否在电压合格范围内。若在，则表示中低压协同消纳可以很好地控制电压越限，输出结果；否则，将功率对应的合格的电压范围作为中压配电网新的约束条件，返回再次通过中压配电网进行集中优化控制。
通过潮流计算可得到各节点低压配电网首端节点电压、功率等数据，通过大量历史数据分析，在低压下垂控制后得到的功率范围内，电压是否越限。如果电压越限，则需要将低压配电网等效到中压配电网再次进行控制，以限制越限电压。通过变压器变比将电压范围折算到中压配电网作为中压网的约束条件，将低压配电网等值为已知有功功率P和无功功率Q的负荷节点，最终转换为只有一个变量P的等值点。
如图3所示，是一条低压配电网馈线线路，图4采用等效负荷将低压配电网等值为负荷点。通过公式(3)从始端A求得等效负荷点的电压幅值：
式中，SA＝PA+jQA，为流过首端A的视在功率，PA为线路首端A的有功功率，QA为线路首端A的无功功率；UA为线路首端A的电压幅值；Z1＝R1+jX1为线路首端阻抗，R1线路首端电阻，X1线路首端电抗。
任意节点i的电压为Ui，i为节点，j为与i相连的节点，ij为两节点之间的支路；前一节点i-1与节点i之间的线路阻抗Zi＝Ri+jXi，则任意两节点之间的电压差ΔUi可以定义为：
式中，Si＝Pi+jQi为节点i注入的视在功率,Pi为线路节点i的有功功率，Qi为节点i的无功功率；Ui为节点i的电压幅值；Ui+1为与节点i相连的下一节点的电压幅值；Zij＝Rij+jXij为支路ij阻抗，Rij支路ij电阻，Xij支路ij电抗。
故任意节点i的电压可表示为：
式中，Zl＝Rl+jXl为从首节点A到节点i之间的线路l的阻抗；Sl＝Pl+Ql为从首节点A到节点i之间的线路l的总传输功率；Ul是线路l各节点电压。
任意节点j的有功变化对于电压的影响可以通过公式(6)求得：
对式(6)中偏导数进行分析：
式(7)表明，节点j的有功功率只与本节点有关，而与其他节点造成的影响较小。将式(7)代入到式(6)中：
式中，
是节点i对节点j的电压-有功灵敏度，即节点j单位功率变化所引起的节点i的电压变化。
同理，可以得到电压-无功灵敏度：
将式(8)和式(9)相比后可得有功/无功对电压作用的量化结果，若馈线采用统一的线路型号(单位电阻、电抗的数值分别为r0和x0)，可得：
从式(8)和式(9)中可以看出，任意两节点间的电压-有功与电压-无功耦合关系的强弱与馈线的电阻和电抗数值直接相关，电阻数值越大，电压-有功的耦合关系就越强；电抗数值越大，电压-无功的耦合关系就越强，反之亦然。从式(10)中可以看出，电压-有功与电压-无功耦合强弱之比即等于线路的单位电阻与电抗之比。
任意节点i的电压变化与全网的节点功率变化之间的关系可以表示为：
为了将低压配电网等值为一个负荷点，将图4中等值点K和首节点A之间的电压差值设置为0，即令式(11)中ΔUi＝0，如式(12)所示：
式中，SA＝PA+QA为流过首端A的功率。通过式(5)可以将无功功率Q用有功功率P表示，以减少变量个数简化计算。因此，低压网等值负荷可简化为：
在上述实施例的基础上，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化前，还包括：
建立光伏电源接入后的中压配电网网源协调控制模型，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，并建立潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束、并联电容器SC运行约束、OLTC相邻时段调节挡位数约束；
基于二阶锥优化方法对所述目标函数、潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束进行松弛求解，得到中压配电网网源协调控制模型。
具体的，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，具体包括：
以光伏电源的光伏发电量最大为第一目标，建立第一目标函数：
式中，
为第t个时段第k个光伏所发出的功率；T为时段的个数；NPV为光伏个数；在中压配电网控制中，电压消纳能力取决于光伏发电量，因此，定义整个辐射网络的光伏发电量最大为目标函数，目标函数越大表示光伏发电量越多。
以中低压配电网网络损耗最小为第二目标，建立第二目标函数：
式中，N为电网的节点数量；c(i)为电网中与节点i相连的节点的集合；rij为支路ij的电阻；
为支路ij电流幅值。
根据所述第一目标函数和所述第二目标函数，得到中压配电网网源协调控制模型的目标函数：maxF＝ω1f1+ω2f2；式中，ω1、ω2为权重系数，ω1+ω2＝1。
具体的，在上述实施例的基础上，约束条件包括潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束、并联电容器SC运行约束、OLTC相邻时段调节挡位数约束。
(a)潮流约束：
对于电网中节点j，有：
对于电网中支路ij，有：
式中，集合u(j)为电网中以j为末端节点的支路的首端节点集合；集合v(j)为电网中以j为首端节点的支路的末端节点集合；
为电压幅值；
为支路ij首端三相有功功率，
为支路ij首端三相无功功率；
和
分别为节点j的有功功率和无功功率净注入值；
分别为节点j上所连接的PV有功功率、ESS放电功率、ESS充电功率、负荷有功功率；
分别为节点j上所连接的PV无功功率、并联电容器SC的离散补偿功率、负荷无功功率；rij、xij分别为计及三相线路自阻抗和互阻抗的支路电阻和电抗。
(b)节点电压上下限约束
式中，
为节点i电压
下限，
为节点i电压
上限，是由低压配电网等值后得到的安全电压范围。
(c)PV无功出力约束
式中，
分别为PV的有功功率和无功功率；
为t时刻节点i上所连接的PV的有功出力最大值；
为功率因数角。
(d)储能装置ESS运行约束
1)ESS电量限制
式中，
为t时刻第i节点上所连接的ESS的电量；
和
分别为相应的ESS的充电功率和放电功率；ηch arg e和ηdisch arge分别为充放电效率；Δt为时间间隔；为保证在新的周期内ESS具有相同的调节性能，ESS的本周期初始
和下一周期的初始
相等。
2)充放电状态限制
式中，
和
为ESS充放电状态，为0-1变量，即表示任一时刻ESS只能处于充电、放电、不充不放3种状态之一，而不存在既充电又放电的物理不可行现象。
3)功率极限
式中，
分别为ESS的充放电功率上下限。
(e)并联电容器SC运行约束
受到生产制造技术和设备使用寿命的限制，在一个调度周期内SC的操作次数有严格限制，且每一次投切都是成组操作，即SC的运行应该满足如下约束特性：
式中，
为第i节点上所连接的SC在t时刻的实际投运补偿功率；Qi,SC,step为每一个补偿功率；
为优化投运SC个数；整数
为每个电容器的最大补偿个数；
为0-1变量。
则表示在一天T个周期内SC的动作次数限制为
满足其实际运行要求。
(f)OLTC相邻时段调节挡位数约束
式中，
和
分别表示OLTC档位增大和减小的调节变化标识，为0-1变量，若
则OLTC档位增大，且档位值在第t时段比t-1时段档位值大，同理，若
则OLTC档位减小，且档位值在第t时段比t-1时段档位值大；
是表示档位s变比标识的0-1变量；SRj为OLTC档位最大变化范围；
为T时段内OLTC档位最大允许调节次数。
二阶锥优化(Second Order Cone Programming SOCP)问题可以追溯到十七世纪的Ferrmat-Weber问题，在实际应用中，许多数学问题都可以转化成SOCP问题来进行求解，线性规划(Linear Programming，LP)和凸二次规划(Convex Quadratic Programming，CQP)问题可看作是SOCP的特例，可以统一在SOCP的框架下。作为优化领域的一个分支，SOCP在与鲁棒相关的控制、组合优化以及金融等领域有着广泛的应用。
SOCP问题的标准模型如下：
式中，变量x∈RN；系数常量b∈RM,c∈RN,AM×N∈RM×N；C为如式(27)和式(28)所示的二阶锥或旋转二阶锥。
二阶锥：
旋转二阶锥：
SOCP问题中的m个约束和目标函数与决策变量x都是线性关系，而x则取自于锥K，因此又可称为线性锥优化。SOCP将变量间的复杂联系隐含于锥内，而在表面上却有一个非常好的线性表现。二阶锥规划本质上是一种凸规划问题，具有计算的高效性和解的最优性。对于一些简单的锥，可以通过设计多项式时间的算法来解决，而描述困难问题的复杂的锥，则可以由简单的锥优化算法来求其近似解。目前，使用现有的SOCP算法包能够容易地获得最优解，并且能够在多项式时间内求解。
根据SCOP特点，将目标函数和约束条件作SCOP松弛，定义：
令
并将式(5)、式(7)和式(8)中的电压、电流幅值二次项都用
替换，得：
将式(23)做一步松弛得到：
再做一步等价变形，将式(23)化为标准二阶锥形式：
经过变形，原始模型的中压配电网控制问题变为：
建立同时考虑PV、ESS、SC、OLTC等连续、离散控制变量，以光伏发电量最大、网损最小为目标函数的基于低压配电网等值的中压配电网网源协调控制模型，考虑一天24小时各个时间段的耦合关系，该动态问题较时间无耦合的静态问题拥有大量变量，因此采用二阶锥松弛技术将模型做凸化松弛处理，将约束条件中离散的、连续的且与时间相关的变量转换到二阶锥松弛模型中松弛求解，从而原问题转化为一个可被有效求解的混合整数二阶锥优化问题，大大降低了求解难度。
本实施例中还提供一种含光伏电源的中低压配电网协调控制系统，包括低压配电网控制模块和中压配电网网源协调控制模块；
所述低压配电网控制模块用于基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
所述中压配电网网源协调控制模块用于在就地控制后仍有电压越限时，将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
图5是示出本申请实施例的含光伏电源的中低压配电网协调控制设备的结构框图。
参照图5，所述含光伏电源的中低压配电网协调控制设备，包括：处理器(processor)810、存储器(memory)830、通信接口(Communications Interface)820和总线840；
其中，
所述处理器810、存储器830、通信接口820通过所述总线840完成相互间的通信；
所述通信接口820用于该测试设备与显示装置的通信设备之间的信息传输；
所述处理器810用于调用所述存储器830中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，例如包括：
低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行如上述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，例如包括：
低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
本实施例中还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，例如包括：
低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限。
综上所述，本发明实施例提出了一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法和系统，首先，低压配电网通过光伏逆变器输出无功功率进行就地控制，抑制电压越限；其次，若低压配电网控制后电压仍然越限，则将低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网OPF集中优化，得到等值负荷的电压、功率优化结果；最后，将优化结果在低压配电网重新校验，若电压依旧出现越限风险，则返回中压网重新计算，直到低压配电网的电压越限得到有效抑制，从而使电压合格率以及网损等电网指标得到改善，同时，建立同时考虑PV、ESS、SC、OLTC等连续、离散控制变量，以光伏发电量最大、网损最小为目标函数的基于低压配电网等值的中压配电网网源协调控制模型，采用二阶锥松弛方法将模型做凸化松弛处理，将约束条件中离散的、连续的且与时间相关的变量转换到二阶锥松弛模型中松弛求解，从而原问题转化为一个可被有效求解的混合整数二阶锥优化问题，大大降低了求解难度。
以上所描述的显示装置的测试设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，其特征在于，包括：
低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
若就地控制后无电压越限，则控制结束；若就地控制后电压越限，则将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限；
所述将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，具体包括：
通过变压器将低压配电网的电压合格范围折算到中压配电网中并作为约束条件，将低压配电网等值为已知有功功率P和无功功率Q的等效负荷，并将该等效负荷转换为只有一个变量P的负荷节点；
所述通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化前，还包括：
建立光伏电源接入后的中压配电网网源协调控制模型，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，并建立潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束、并联电容器SC运行约束、OLTC相邻时段调节挡位数约束；
基于二阶锥松弛技术对所述目标函数、潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束进行凸化松弛求解，将所建立的中压配电网网源协调控制模型转化为易于求解的二阶锥规划模型。
2.根据权利要求1所述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，其特征在于，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制，具体包括：
光伏电源接入低压配电网后，基于电压-无功下垂控制方法，通过光伏逆变器输出无功功率对低压配电网进行就地控制，抑制电压越限。
3.根据权利要求1所述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，其特征在于，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制后，还包括：
基于历史数据中低压配电网首端电压、功率数据，得到低压配电网的电压合格范围，以及电压合格范围内对应的功率合格范围。
4.根据权利要求3所述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，其特征在于，低压配电网基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制后，还包括：
判断就地控制后的功率是否在功率合格范围内，若在功率合格范围内，则判断就地控制后无电压越限，若不在功率合格范围内，则判断就地控制后电压越限。
5.根据权利要求1所述的含光伏电源的中低压配电网协调控制方法，其特征在于，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，具体包括：
以光伏电源的光伏发电量最大为第一目标，建立第一目标函数：
式中，
为第t个时段第k个光伏所发出的功率；T为时段的个数；NPV为光伏个数；
以中低压配电网网络损耗最小为第二目标，建立第二目标函数：
式中，N为电网的节点数量；c(i)为电网中与节点i相连的节点的集合；rij为支路ij的电阻；
为支路ij电流幅值；
根据所述第一目标函数和所述第二目标函数，得到中压配电网网源协调控制模型的目标函数：maxF＝ω1f1+ω2f2；式中，ω1、ω2为权重系数，ω1+ω2＝1。
6.一种含光伏电源的中低压配电网协调控制系统，其特征在于，包括低压配电网控制模块和中压配电网网源协调控制模块；
所述低压配电网控制模块用于基于电压-无功下垂控制方法对光伏电源输出的无功功率进行就地控制；
所述中压配电网网源协调控制模块用于在就地控制后仍有电压越限时，将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化，将优化结果在低压配电网中重新校验，重复上述步骤直至低压配电网无电压越限；
所述将就地消纳后的低压配电网等值为已知功率的中压配电网的负荷节点，具体包括：
通过变压器将低压配电网的电压合格范围折算到中压配电网中并作为约束条件，将低压配电网等值为已知有功功率P和无功功率Q的等效负荷，并将该等效负荷转换为只有一个变量P的负荷节点；
所述中压配电网网源协调控制模块还用于在通过中压配电网对等值负荷的电压、功率进行最优潮流OPF集中优化前：
建立光伏电源接入后的中压配电网网源协调控制模型，以光伏电源的光伏发电量最大、中低压配电网网络损耗最小为目标建立目标函数，并建立潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束、并联电容器SC运行约束、OLTC相邻时段调节挡位数约束；
基于二阶锥松弛技术对所述目标函数、潮流约束、节点电压上下限约束、PV无功出力约束和储能装置ESS运行约束进行凸化松弛求解，将所建立的中压配电网网源协调控制模型转化为易于求解的二阶锥规划模型。
7.一种含光伏电源的中低压配电网协调控制设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一所述的方法。
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