CN110380450A - 一种光伏控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，方法包括：输入所选定的配电网系统的参数信息；以每个光伏系统为一个区域的中心，根据配电网系统中节点的信息和时段对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；依据配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型；对整定模型进行计算，以得到计算结果。本申请公开的上述技术方案，先对配电网系统进行动态分区，然后，将同一分区区域中同类型光伏系统视为光伏集群并采用相同的电压控制策略和储能系统运行策略来进行控制，以将集中式控制的优势和就地控制的优势结合在一起，从而既能减少通信信息量，又能实现分区区域之间的全局优化，并可以降低计算负担。
Description
技术领域
本发明涉及分布式电源控制技术领域，更具体地说，涉及一种光伏控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
配电网系统中光伏等分布式电源的接入在带来良好的经济效益和环境效益的同时，也由于其间歇性和出力的随机性等而导致馈线功率大幅波动、馈线间功率不平衡、电压越限等诸多问题。
目前，配电网系统中的光伏这一分布式电源主要采用集中式控制或就地控制这两种模式来实现。其中，集中式控制是基于全局信息进行全局优化，但光伏的快速增加极大地加重了通信负担和数据处理压力，而且一旦中央控制器出现故障，就无法协调系统中大量的可调度资源，此外，处于隐私以及安全等方面的考虑，集中式控制难以准确、便捷地获取全局信息；就地控制仅依靠本地测量信息进行控制，虽无法实现全局最优，但不需要节点间的信息交流和远程测量，因此，显著减少了通信信息量，而且当系统中功率出现波动时，就地控制能够迅速响应，快速平抑波动，但由于配电网中光伏的高密度接入，则针对每一个光伏单独制定就地控制策略会带来沉重的计算负担。即现有的集中式控制存在通信信息量比较大的问题，而现有的就地控制存在无法实现全局优化，计算负担比较大的问题。
综上所述，如何在对光伏进行控制时，既能减少通信信息量，又能尽量实现全局优化，降低计算负担，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光伏控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以在对光伏进行控制时，既能减少通信信息量，又能尽量实现全局优化，降低计算负担。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光伏控制方法，包括：
输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，所述配电网系统包括光伏系统和储能系统；
以每个所述光伏系统为一个区域的中心，根据所述配电网系统中节点的信息和时段对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；
依据所述配电网系统的参数信息及分区得到的所述分区区域，建立整定模型；
对所述整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，所述计算结果包括得到的所述分区区域、各所述分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
优选的，以每个所述光伏系统为一个区域的中心，根据所述配电网系统中节点的信息和时段对所述配电网系统进行动态划分，以得到多个分区区域，包括：
计算所述配电网系统中各所述节点的电压-功率灵敏度，并根据所述光伏系统与负荷在不同时段的出力对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个所述分区区域。
优选的，计算所述配电网系统中各所述节点的电压-功率灵敏度，并根据所述光伏系统与负荷在不同时段的出力对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个所述分区区域，包括：
利用和计算各所述节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk、xhk为节点h和节点k间的线路电阻与电抗；
利用计算当前时段各所述节点电压相应的变化量，其中，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量；
以每个所述光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i是否大于阈值Uthr，若是，则将节点i保留到以所述光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以所述光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点。
优选的，在以每个所述光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0，若是，则将节点i保留到以所述光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以所述光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点之后，还包括：
判断各所述分区区域内所述光伏系统的影响范围是否包含了其他分区区域的光伏系统，若是，则将相互影响的分区区域合并为一个分区区域。
优选的，依据所述配电网系统的参数信息及分区得到的所述分区区域，建立整定模型，包括：
选取源节点为平衡节点，设定所述配电网系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数，分别考虑系统潮流约束、系统安全运行约束、光伏运行约束和储能系统运行约束；
所述目标函数为minf＝αfU+βfL+γfP，其中，fU为电压偏差，fL为系统损耗，fP为有功削减量，α、β、γ分别为fU、fL和fP的权重系数，NT为时间断面总数，ut,i为t时段节点i的电压幅值的平方形式，为ut,i的期望区间下限，为ut,i的期望区间上限，Ωb为系统支路集合，rij为支路ij的电阻，lt,ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值的平方形式，为t时段节点i处光伏的有功削减量，为光伏有功削减策略的电压调节死区上限，为的期望区间下限。
一种光伏控制装置，包括：
输入模块，用于输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，所述配电网系统包括光伏系统和储能系统；
分区模块，用于以每个所述光伏系统为一个区域的中心，根据所述配电网系统中节点的信息和时段对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；
建模模块，用于依据所述配电网系统的参数信息及分区得到的所述分区区域，建立整定模型；
计算模块，用于对所述整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，所述计算结果包括得到的所述分区区域、各所述分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
优选的，所述分区模块包括：
分区单元，用于计算所述配电网系统中各所述节点的电压-功率灵敏度，并根据所述光伏系统与负荷在不同时段的出力对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个所述分区区域。
优选的，所述分区单元包括：
第一计算子单元，用于利用和计算各所述节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk、xhk为节点h和节点k间的线路电阻与电抗；
第二计算子单元，用于利用计算当前时段各所述节点电压相应的变化量，其中，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量；
判断子单元，用于以每个所述光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0，若是，则将节点i保留到以所述光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以所述光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点。
一种光伏控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上述任一项所述的光伏控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的光伏控制方法的步骤。
本发明提供了一种光伏控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，其中，该方法包括：输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，配电网系统包括光伏系统和储能系统；以每个光伏系统为一个区域的中心，根据配电网系统中节点的信息和时段对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；依据配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型；对整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，计算结果包括得到的分区区域、各分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
本申请公开的上述技术方案，分别以每个光伏系统为中心来对配电网系统进行动态划分，以得到多个分区区域，并依据配电网系统的参数信息和分区区域建立整定模型，且对整定模型进行求解，以得到包含分区区域、各分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果的计算结果，即先对配电网系统进行动态分区，然后，将同一分区区域中同类型光伏系统视为光伏集群并采用相同的电压控制策略和储能系统运行策略来进行控制，以将集中式控制的优势和就地控制的优势结合在一起，从而既能减少通信信息量，又能实现分区区域之间的全局优化，并可以降低计算负担。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光伏控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的光伏及负荷日运行特性预测曲线图；
图4为本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段0:00-6:00的分区结果图；
图5为本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段6:00-12:00的分区结果图；
图6为本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段12:00-18:00的分区结果图；
图7为本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段18:00-24:00的分区结果图；
图8为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点27处的光伏无功补偿情况示意图；
图9为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点54处的光伏无功补偿情况示意图；
图10为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点27处的光伏有功削减情况示意图；
图11为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点54处的光伏有功削减情况示意图；
图12为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点25处的储能有功出力情况示意图；
图13为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点52处的储能有功出力情况示意图；
图14为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点25处的储能无功补偿情况示意图；
图15为本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点52处的储能无功补偿情况示意图；
图16为本发明实施例提供的三种方案下节点27出的电压分布情况示意图；
图17为本发明实施例提供的三种方案下节点54处的电压分布情况示意图；
图18为本发明实施例提供的一种光伏控制装置的结构示意图；
图19为本发明实施例提供的一种光伏控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种光伏控制方法的流程图，可以包括：
S11：输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，配电网系统可以包括光伏系统和储能系统。
选定所要进行控制且包含有光伏系统和储能系统的配电网系统，并根据所选定的配电网系统，输入该系统的参数信息，其中，该参数信息包括但不限于配电网系统的结构、线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系、光伏系统及储能系统的接入位置、容量及参数、光伏及负荷的日运行曲线、系统运行电压约束和支路电流限制、系统基准电压和基准功率的初值。
需要说明的是，由于储能系统通过充放电可以减少光伏系统的间歇性导致的系统有功功率强烈波动程度，因此，光伏系统与储能系统的协作可以有效地减少光伏系统的有功削减。
S12：以每个光伏系统为一个区域的中心，根据配电网系统中节点的信息和时段对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域。
在配电网系统中，以每个光伏系统为一个区域的中心，根据配电网系统中所包含的节点的信息和时段对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域。其中，每个分区区域中所包含的光伏系统为同类型的光伏系统，这些光伏系统可以视为一个光伏集群，这样就可以将配电网系统中所包含的光伏系统划分为不同的光伏集群。
需要说明的是，上述所提及的动态分区具体指的是根据时段和节点在不同时段的信息来进行分区，如根据节点在不同时段的信息将每4个小时(即将一天划分为6个分区时段)或每6个小时(即将一天划分为4个分区时段)作为一个分区时段，然后，在每个分区时段中再根据节点的信息，以每个光伏系统为一个区域的中心，对配电网系统进行分区，以在每个分区时段中均得到多个分区区域。
S13：依据配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型。
在对配电网系统进行动态分区之后，则可以根据所输入的配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型。
其中，所建立的模型具体为考虑储能系统的光伏集群就地电压控制策略整定模型，以便于通过整定模型得到每个分区区域的电压控制策略和储能系统运行策略。
S14：对整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，计算结果可以包括得到的分区区域、各分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
在建立完整定模型之后，则采用数学解算器等对上述所得到的整定模型进行求解计算，以得到计算结果。其中，所得到的计算结果包括所得到的分区区域、各分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果，该仿真模拟结果包括配电网系统中节点电压分布、网络损耗、光伏系统无功补偿及有功削减情况、储能系统有功出力及无功补偿情况。其中，各分区区域电压控制策略具体可以视为各分区区域光伏集群就地电压控制策略。
由于是将同类型的光伏系统划分在一个分区区域中来进行控制的，因此，则可以减少所控对象的数量，从而可以减少通信负担和数据处理的压力，并可以实现分区区域之间的全局优化。另外，由于同一分区区域中同类型的光伏系统可以采用相同的电压控制策略进行控制，则就无需对配电网系统中的每个光伏系统单独定制策略，因此，则可以降低计算负担，实现迅速响应，快速平抑波动。即本申请可以将就地控制的优势与集中式控制的优势结合在一起，以解决现有就地控制计算负担比较大，无法实现全局优化的问题，并解决现有集中式控制通信信息量大的问题。
在上述配电网系统中，考虑到光伏系统有功输出的波动性，将配电网系统动态划分成不同的分区区域，同一分区区域的同类型光伏系统视为光伏集群并采用相同的控制策略进行控制。在整定光伏集群电压无功控制策略的同时，考虑储能系统的运行策略来实现对配电网系统运行状态的调整，以改善电压水平，提高系统运行的经济性。若光伏集群用尽无功容量仍不能有效地将节点电压控制在理想区间时，可进一步考虑使用有功削减策略，从而使系统电压维持在安全的运行水平。
本申请公开的上述技术方案，分别以每个光伏系统为中心来对配电网系统进行动态划分，以得到多个分区区域，并依据配电网系统的参数信息和分区区域建立整定模型，且对整定模型进行求解，以得到包含分区区域、各分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果的计算结果，即先对配电网系统进行动态分区，然后，将同一分区区域中同类型光伏系统视为光伏集群并采用相同的电压控制策略和储能系统运行策略来进行控制，以将集中式控制的优势和就地控制的优势结合在一起，从而既能减少通信信息量，又能实现分区区域之间的全局优化，并可以降低计算负担。
本发明实施例提供的一种光伏控制方法，以每个光伏系统为一个区域的中心，根据配电网系统中节点的信息和时段对配电网系统进行动态划分，以得到多个分区区域，可以包括：
计算配电网系统中各节点的电压-功率灵敏度，并根据光伏系统与负荷在不同时段的出力对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域。
在对配电网系统进行动态划分时，由于电压-功率灵敏度比较高的节点对配电网系统的影响比较大，而且比较容易控制，因此，则可以依据配电网系统中节点的电压-功率灵敏度来进行动态分区。
具体地，计算配电网系统中各节点的电压-功率灵敏度，并根据计算所得的各节点的电压-功率灵敏度、光伏系统与负荷在不同时段的出力对配电网系统进行动态分区，以得到分区区域。
本发明实施例提供的一种光伏控制方法，计算配电网系统中各节点的电压-功率灵敏度，并根据光伏系统与负荷在不同时段的出力对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域，可以包括：
利用和计算各节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk、xhk为节点h和节点k间的线路电阻与电抗；
利用计算当前时段各节点电压相应的变化量，其中，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量；
以每个光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0，若是，则将节点i保留到以光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点。
根据各节点的电压-功率灵敏度、光伏系统与负荷在不同时段的出力对配电网系统进行动态分区的具体过程可以为：
分别利用和计算各节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij、Xij即为节点i的电压对节点j注入功率的灵敏度因子，具体地，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk为节点h和节点k间的线路电阻，xhk为节点h和节点k间的线路电抗。
在利用上述两个公式计算出Rij和Xij之后，则根据光伏系统与负荷在当前时段的出力及Rij和Xij，利用计算当前时段各节点电压相应的变化量，其中，当前时段即为划分得到的分区时段，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为配电网系统中的节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量。
在计算得到节点i电压变化量ΔUt,i之后，以配电网系统中所包含的每一个光伏系统为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0(Uthr一般为0.1(取系统标幺值1的±10％的变化量的绝对值作为Uthr，当然，也可以根据经验而设置系统标幺值1的其他百分比的变化量的绝对值作为Uthr))，若大于阈值Uthr，则节点i属于能使该节点电压变化值ΔUt,i最大的区域，因此，节点i属于以上述光伏系统为中心的分区区域，因此，则将节点i保留到以上述光伏系统为中心的分区区域中；若节点i电压变化量ΔUt,i不大于阈值Uthr，则节点i并不属于以上述光伏系统为中心的分区区域，此时，则可以将节点i排除出以上述光伏系统为中心的区域中。然后，对下一个节点进行上述判断，直至遍历完所有节点为止，从而得到多个分区区域。
本发明实施例提供的一种光伏控制方法，在以每个光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i是否大于阈值Uthr，若是，则将节点i保留到以光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点之后，还可以包括：
判断各分区区域内光伏系统的影响范围是否包含了其他分区区域的光伏系统，若是，则将相互影响的分区区域合并为一个分区区域。
在得到多个分区区域之后，可以判断各分区区域内光伏系统的影响范围是否包含了其他分区区域的光伏系统，即判断各分区区域中所包含的节点是否存在相互重合的部分，也就是说，判断某个(些)节点是否同时在两个(或两个以上)的分区区域中，若是，则将相互影响的分区区域合并为一个分区区域，即将节点存在重合的分区区域合并成一个分区区域，以减少分区区域的数量，从而减少计算量，并减少通信信息量。
本发明实施例提供的一种光伏控制方法，依据配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型，可以包括：
选取源节点为平衡节点，设定配电网系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数，分别考虑系统潮流约束、系统安全运行约束、光伏运行约束和储能系统运行约束；
目标函数为minf＝αfU+βfL+γfP，其中，fU为电压偏差，fL为系统损耗，fP为有功削减量，α、β、γ分别为fU、fL和fP的权重系数，NT为时间断面总数，ut,i为t时段节点i的电压幅值的平方形式，为ut,i的期望区间下限，为ut,i的期望区间上限，Ωb为系统支路集合，rij为支路ij的电阻，lt,ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值的平方形式，为t时段节点i处光伏的有功削减量，为光伏有功削减策略的电压调节死区上限，为的期望区间下限。
在依据配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型时，具体可以通过如下方式来实现：
选取配电网系统中的源节点为平衡节点，设定配电网系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数，并分别考虑系统潮流约束、系统安全运行约束、光伏运行约束和储能系统运行约束。
其中，所建立的目标函数具体为minf＝αfU+βfL+γfP，fU为电压偏差，fL为系统损耗，fP为有功削减量，α、β、γ分别为电压偏差fU、系统损耗fL和有功削减量fP的权重系数。
在上述目标函数中， 其中，NT为时间断面总数，NN为配电网系统中的节点总数，ut,i为t时段节点i的电压幅值的平方形式，为ut,i的期望区间下限，为ut,i的期望区间上限，Ωb为系统支路集合，rij为支路ij的电阻，lt,ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值的平方形式，为t时段节点i处光伏的有功削减量，为光伏有功削减策略的电压调节死区上限，为的期望区间下限。
在建立整定模型时，所考虑的系统潮流约束可以表示为：
其中，Ωb为系统支路集合，Pt,ij为t时段节点i流向节点j的有功功率，rij为支路ij的电阻，lt,ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值的平方形式，Pt,j为t时段节点j上注入的有功功率之和，Pt,jk为t时段节点j流向节点k的有功功率，Qt,ij为t时段节点i流向节点j的无功功率，xij为支路ij的电抗，Qt,j为t时段节点j上注入的无功功率之和，Qt,jk为t时段节点j流向节点k的无功功率，ut,i为t时段节点i的电压幅值的平方形式，ut,j为t时段节点j的电压幅值的平方形式，分别为t时段节点j上注入的有功功率、负荷消耗的有功功率， 分别为t时段节点j上注入的无功功率、负荷消耗的无功功率。
所考虑的系统安全运行约束可以表示为：
其中，U、分别为系统最大允许电压值和最小允许电压值，为支路最大允许电流值，Pt,0为选定的配电网系统t时段源节点上注入的有功功率之和，P 0、为所选系统与上级网络交换的有功功率值最大允许值和最小允许值，Qt,0为t时段源节点上注入的无功功率之和，Q 0、为所选系统与上级网络交换的无功功率值最大允许值和最小允许值。
所考虑的光伏运行约束可以表示为：
其中，为t时段节点i上的光伏可提供的无功功率最大值，为节点i的光伏容量，为t时段节点i上光伏注入的有功功率，为t时段节点i上光伏注入的无功功率，为t时段节点i上光伏可注入的无功功率最大值，为t时段节点i上光伏的有功削减量，为t时段节点i上光伏的有功功率预测值，Ωa为分区区域的集合，Na为分区区域总数，Ut,i为t时段节点i的电压值，ga(Ut,i)为分区区域a中换流器无功控制策略的表达式，为ga(Ut,i)的电压调节死区下限，为ga(Ut,i)的电压调节死区上限，ha(Ut,i)为分区区域a中光伏有功削减策略的表达式，为ha(Ut,i)的电压调节死区上限。
所考虑的储能系统运行约束可以表示为
其中，分别是t+1时段与t时段节点i的储能系统储存的电量，为t时段节点i的储能系统向配电网系统注入的有功功率，Δt为两个时段时间差值，和为储能系统储能的下限与上限，为t时段节点i处储能系统所能提供的无功功率最大值，是节点i处储能系统的换流器容量，为t时段节点i的储能系统向配电网系统注入的无功功率。
在建立整定模型之后，则采用数学解算器对整定模型进行求解计算，以得到计算结果。
为了更清楚地对上述技术方案进行说明，则本申请以改进的PG&E69节点系统为例进行说明：
首先输入改进的PG&E69节点系统中线路元件的阻抗值、负荷元件的有功功率基准值和功率因数、网络拓扑连接关系，如表1和表2，其中，表1为PG&E69节点算例负荷接入位置及功率，表2为PG&E69节点算例线路参数。
表1 PG&E69节点算例负荷接入位置及功率
表2 PG&E69节点算例线路参数
在节点25和节点52处分别接入储能系统，其容量见表3，其为PG&E69节点算例储能系统接入位置及容量。
表3 PG&E69节点算例储能系统接入位置及容量
20组容量均为300kVA的光伏接入配电网系统的节点14、15、17、19、22、24、26、27、29、31、33、34、35、46、47、49、50、51、53和54，具体的系统结构图可以参见图2，其示出了本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例的结构示意图，其中，光伏及负荷运行特性预测曲线可以参见图3，其示出了本发明实施例提供的光伏及负荷日运行特性预测曲线图。
计算改进的PG&E69节点算例中各节点的电压-功率灵敏度，根据光伏与负荷的出力，将日运行曲线分为0:00-6:00、6:00-12:00、12:00-18:00、18:00-24:00这4个时段，再进行配电网系统动态区域划分，各时段的分区结果如图4至图7所示，其中，图4示出了本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段0:00-6:00的分区结果图，图5示出了本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段6:00-12:00的分区结果图，图6示出了本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段12:00-18:00的分区结果图，图7示出了本发明实施例提供的改进的PG&E69节点算例在时段18:00-24:00的分区结果图。
各节点电压幅值(标幺值)的安全运行上下限分别为1.10p.u.和0.9p.u.，设置系统的基准电压为12.66kV、基准功率为1MVA。节点电压期望运行区间为0.97p.u.和1.03p.u.，就地电压有功控制曲线的电压阈值为1.05p.u.，系统电压偏差情况、系统损耗和有功削减情况的权重系数分别取0.22、0.5和0.28.
分别采用以下三种方案进行对比分析：
方案Ⅰ：不采用控制策略，得到系统初始运行状态；
方案Ⅱ：采用考虑储能系统运行的光伏集群就地电压控制策略，即采用本申请所提供的方案进行控制；
方案Ⅲ：采用集中式电压控制策略。
执行优化计算的计算机硬件环境为Intel(R)Xeon(R)CPU E5-1620，主频为3.70GHz，内存为32GB；软件环境为Windows 8操作系统。
各分区区域光伏集群就地电压控制策略见表4，不同方案结果比较见表5，其中，表4为各时段光伏集群就地控制曲线参数整定结果，表5为不同控制策略下的仿真结果比较。
表4各时段光伏集群就地控制曲线参数整定结果
表5不同控制策略下的仿真结果比较
光伏集群依据就地电压控制策略实时调节其无功补偿量和有功削减量，以节点27和节点54处的光伏为例，结果如图8至图11所示，其中，图8示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点27处的光伏无功补偿情况示意图，图9示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点54处的光伏无功补偿情况示意图，图10示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点27处的光伏有功削减情况示意图，图11示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点54处的光伏有功削减情况示意图。储能系统分别依据就地电压控制策略和集中策略实时调节其无功补偿量和有功出力量，结果如图12至图15所示，其中，图12示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点25处的储能有功出力情况示意图，图13示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点52处的储能有功出力情况示意图，图14示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点25处的储能无功补偿情况示意图，图15示出了本发明实施例提供的方案Ⅱ和方案Ⅲ中节点52处的储能无功补偿情况示意图。通过上述策略减小系统电压偏差，降低网络损耗，结果见表5、图16及图17，其中，图16示出了本发明实施例提供的三种方案下节点27出的电压分布情况示意图，图17示出了本发明实施例提供的三种方案下节点54处的电压分布情况示意图。
通过上述结果可以看出，当不使用控制手段时，光伏的高密度接入会导致系统电压剧烈波动。采用光伏集群就地电压调节策略后，当节点电压较低时，光伏集群发出无功功率支撑电压；当节点电压较高时，光伏集群通过吸收无功功率降低节点电压，若改变无功功率仍不能有效地将节点电压控制在理想区间时，光伏集群削减其有功功率输出，使系统电压维持在一个理想的水平，同时储能系统通过充放电，可以进一步平衡电力供需，以改善各分区区域的运行状态。
本发明实施例还提供了一种光伏控制装置，参见图18，其示出了本发明实施例提供的一种光伏控制装置的结构示意图，可以包括：
输入模块11，用于输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，配电网系统可以包括光伏系统和储能系统；
分区模块12，用于以每个光伏系统为一个区域的中心，根据配电网系统中节点的信息和时段对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；
建模模块13，用于依据配电网系统的参数信息及分区得到的分区区域，建立整定模型；
计算模块14，用于对整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，计算结果可以包括得到的分区区域、各分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
本发明实施例提供的一种光伏控制装置，分区模块12可以包括：
分区单元，用于计算配电网系统中各节点的电压-功率灵敏度，并根据光伏系统与负荷在不同时段的出力对配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域。
本发明实施例提供的一种光伏控制装置，分区单元可以包括：
第一计算子单元，用于利用和计算各节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk、xhk为节点h和节点k间的线路电阻与电抗；
第二计算子单元，用于利用计算当前时段各节点电压相应的变化量，其中，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量；
判断子单元，用于以每个光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0，若是，则将节点i保留到以光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点。
本发明实施例提供的一种光伏控制装置，还可以包括：
合并模块，用于在以每个光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i是否大于阈值Uthr，若是，则将节点i保留到以光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点之后，判断各分区区域内光伏系统的影响范围是否包含了其他分区区域的光伏系统，若是，则将相互影响的分区区域合并为一个分区区域。
本发明实施例提供的一种光伏控制装置，建模模块13可以包括：
建模单元，用于选取源节点为平衡节点，设定配电网系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数，分别考虑系统潮流约束、系统安全运行约束、光伏运行约束和储能系统运行约束；
目标函数为minf＝αfU+βfL+γfP，其中，fU为电压偏差，fL为系统损耗，fP为有功削减量，α、β、γ分别为fU、fL和fP的权重系数，NT为时间断面总数，ut,i为t时段节点i的电压幅值的平方形式，为ut,i的期望区间下限，为ut,i的期望区间上限，Ωb为系统支路集合，rij为支路ij的电阻，lt,ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值的平方形式，为t时段节点i处光伏的有功削减量，为光伏有功削减策略的电压调节死区上限，为的期望区间下限。
本发明实施例还提供了一种光伏控制设备，参见图19，其示出了本发明实施例提供的一种光伏控制设备的结构示意图，可以包括：
存储器21，用于存储计算机程序；
处理器22，用于执行计算机程序时实现如上述任一种光伏控制方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种光伏控制方法的步骤。
本发明实施例提供的一种光伏控制装置、设备及计算机可读存储介质中相关部分的具体说明请参见本发明实施例提供的一种光伏控制方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光伏控制方法，其特征在于，包括：
输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，所述配电网系统包括光伏系统和储能系统；
以每个所述光伏系统为一个区域的中心，根据所述配电网系统中节点的信息和时段对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；
依据所述配电网系统的参数信息及分区得到的所述分区区域，建立整定模型；
对所述整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，所述计算结果包括得到的所述分区区域、各所述分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
2.根据权利要求1所述的光伏控制方法，其特征在于，以每个所述光伏系统为一个区域的中心，根据所述配电网系统中节点的信息和时段对所述配电网系统进行动态划分，以得到多个分区区域，包括：
计算所述配电网系统中各所述节点的电压-功率灵敏度，并根据所述光伏系统与负荷在不同时段的出力对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个所述分区区域。
3.根据权利要求2所述的光伏控制方法，其特征在于，计算所述配电网系统中各所述节点的电压-功率灵敏度，并根据所述光伏系统与负荷在不同时段的出力对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个所述分区区域，包括：
利用和计算各所述节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk、xhk为节点h和节点k间的线路电阻与电抗；
利用计算当前时段各所述节点电压相应的变化量，其中，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量；
以每个所述光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0，若是，则将节点i保留到以所述光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以所述光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点。
4.根据权利要求3所述的光伏控制方法，其特征在于，在以每个所述光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i是否大于阈值Uthr，若是，则将节点i保留到以所述光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以所述光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点之后，还包括：
判断各所述分区区域内所述光伏系统的影响范围是否包含了其他分区区域的光伏系统，若是，则将相互影响的分区区域合并为一个分区区域。
5.根据权利要求4所述的光伏控制方法，其特征在于，依据所述配电网系统的参数信息及分区得到的所述分区区域，建立整定模型，包括：
选取源节点为平衡节点，设定所述配电网系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数，分别考虑系统潮流约束、系统安全运行约束、光伏运行约束和储能系统运行约束；
所述目标函数为minf＝αfU+βfL+γfP，其中，fU为电压偏差，fL为系统损耗，fP为有功削减量，α、β、γ分别为fU、fL和fP的权重系数，NT为时间断面总数，ut,i为t时段节点i的电压幅值的平方形式，为ut,i的期望区间下限，为ut,i的期望区间上限，Ωb为系统支路集合，rij为支路ij的电阻，lt,ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值的平方形式，为t时段节点i处光伏的有功削减量，为光伏有功削减策略的电压调节死区上限，为的期望区间下限。
6.一种光伏控制装置，其特征在于，包括：
输入模块，用于输入所选定的配电网系统的参数信息，其中，所述配电网系统包括光伏系统和储能系统；
分区模块，用于以每个所述光伏系统为一个区域的中心，根据所述配电网系统中节点的信息和时段对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个分区区域；
建模模块，用于依据所述配电网系统的参数信息及分区得到的所述分区区域，建立整定模型；
计算模块，用于对所述整定模型进行计算，以得到计算结果，其中，所述计算结果包括得到的所述分区区域、各所述分区区域电压控制策略和储能系统运行策略、仿真模拟结果。
7.根据权利要求6所述的光伏控制装置，其特征在于，所述分区模块包括：
分区单元，用于计算所述配电网系统中各所述节点的电压-功率灵敏度，并根据所述光伏系统与负荷在不同时段的出力对所述配电网系统进行动态分区，以得到多个所述分区区域。
8.根据权利要求7所述的光伏控制装置，其特征在于，所述分区单元包括：
第一计算子单元，用于利用和计算各所述节点的电压-功率灵敏度，其中，Rij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的有功功率变化量的灵敏度，Xij表示节点i电压变化对节点j处光伏注入的无功功率变化量的灵敏度，Ωi、Ωj分别为节点i和节点j到源节点的唯一路径的线路集合，rhk、xhk为节点h和节点k间的线路电阻与电抗；
第二计算子单元，用于利用计算当前时段各所述节点电压相应的变化量，其中，ΔUt,i为t时段的节点i电压变化量，NN为节点总数，ΔPt,j为节点j处光伏注入的有功功率变化量，ΔQt,j为节点j处光伏注入的无功功率变化量；
判断子单元，用于以每个所述光伏系统作为一个分区区域的中心，判断节点i电压变化量ΔUt,i的绝对值是否大于阈值Uthr，其中，Uthr大于0，若是，则将节点i保留到以所述光伏系统为中心的分区区域中，若否，则将节点i排除出以所述光伏系统为中心的区域中，并对下一个节点进行判断，直至遍历完所有节点。
9.一种光伏控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的光伏控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的光伏控制方法的步骤。
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