CN111049155A

CN111049155A - 新能源并网下的微电网台区的电力调节方法及装置

Info

Publication number: CN111049155A
Application number: CN202010009511.5A
Authority: CN
Inventors: 杨建文; 国杰
Original assignee: Xinao Shuneng Technology Co Ltd
Current assignee: Xinao Shuneng Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-04-21

Abstract

本发明公开了一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法及装置，所述方法包括：确定所述微电网的暂态无功备用和静态无功备用；根据所述暂态无功备用和静态无功备用建立目标无功备用模型；通过粒子群优化算法对所述目标无功备用模型进行求解，得到求解结果；基于所述求解结果调节所述暂态无功备用和静态无功备用之间的电力。在新能源并网条件下，提出一种同时考虑静态、暂态无功备用的电力系统网络线路损优化模型，利用静态无功备用和暂态无功备用分别对应静态电压稳定问题和暂态电压稳定问题。

Description

新能源并网下的微电网台区的电力调节方法及装置

技术领域

本发明涉及智慧能源技术领域，尤其涉及一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法及装置。

背景技术

电力系统无功备用按时间尺度可分为静态无功备用和暂态无功备用，分别对应静态电压稳定问题和暂态电压稳定问题。在新能源并网条件下，电力系统的无功备用与其静态和暂态电压特征密切相关，由于这些密切的关系，只要可以合理的调度电力系统的无功功率设备，就可以有效保持电力系统的安全性和稳定性。目前当前的学术研究中，对静态无功备用研究比较丰富，对于多机系统通常需要定义无功备用权系数，根据权系数的获取方式不同，可分为系数定义法和系数数据挖掘法，但很明显如果只考虑静态无功备用只能保障电力系统在静态电压有问题的场景下的安全性，但是目前的时间经验表明，暂态严重故障会对系统造成更为严重的安全性威胁，我们因此认为有必要对暂态无功备用问题进行研究。

发明内容

本发明提供一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法及装置，同时考虑静态、暂态无功备用，以对的电力系统网络线路损进行优化，调节电力系统的电力。

第一方面，本发明提供了一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法，包括：

确定所述微电网的暂态无功备用和静态无功备用；

根据所述暂态无功备用和静态无功备用建立目标无功备用模型；

通过粒子群优化算法对所述目标无功备用模型进行求解，得到求解结果；

基于所述求解结果调节所述暂态无功备用和静态无功备用之间的电力。

第二方面，本发明提供了一种新能源并网下的微电网台区的电力调节装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用户确定所述微电网的暂态无功备用和静态无功备用；

模型建立模块，用于根据所述暂态无功备用和静态无功备用建立目标无功备用模型；

求解模块，用于通过粒子群优化算法对所述目标无功备用模型进行求解，得到求解结果；

调节模块，用于基于所述求解结果调节所述暂态无功备用和静态无功备用之间的电力。

本发明提供了一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法及装置，在新能源并网条件下，提出一种同时考虑静态、暂态无功备用的电力系统网络线路损优化模型，利用静态无功备用和暂态无功备用分别对应静态电压稳定问题和暂态电压稳定问题。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有的技术方案，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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的新能源并网下的微电网台区的电力调节方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种新能源并网下的微电网台区的电力调节装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本说明书的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本说明书保护的范围。

图1为本发明一实施例提供的新能源并网下的微电网台区的电力调节方法的流程示意图。

如图1所示，本发明实施例的一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法包括如下步骤：

步骤102，确定微电网的暂态无功备用和静态无功备用。

根据本发明实施例，暂态无功备用可以根据故障前能源系统的无功源的出力、故障期间的无功源无功处理来确定，例如，可以通过下式表示：

其中，Q_TR为发电机暂态无功备用；Q_G0为故障前系统无功源的出力，为常数；Q_GT是故障期间无功源无功出力，e^-t衡量时间效应，t表示时间。

从上述公式可以了解，与故障发生时间越近的暂态无功备用越关键，系统恢复作用更大。上述公式为单一发电机系统的暂态无功备用，对于多机系统(包括多台发电机系统)，其关键点在于衡量不同发电机的作用，包含多台发电机的系统总暂态无功备用例如可以为：

其中，j表示发电机的数量，N_k表示发电机的总数量。

以及，针对同一台发电机或同一能源系统，静态无功备用可以通过在各自的静态电压稳定临界和基态潮流运行点的无功出力来确定，示例性地，可以通过如下公式表示：

Q_SR＝∑Q_GC-Q_G1

其中，Q_SR为发动机的静态无功备用，Q_GC和Q_G1分别为同一台发电机在各自的静态电压稳定临界点和基态潮流运行点的无功出力。

而针对包含多台发电机的系统，则该系统的静态无功备用可以表示为：

公式中

代表该多台发电机系统的静态无功备用，j的无功备用，N_k为该系统中的发电机的总数量。

步骤104，根据暂态无功备用和静态无功备用建立目标无功备用模型。

本步骤的建模过程可以实现为：不确定性建模和多目标优化建模两部分。

其中，对于不确定性建模，新能源系统出力和电力负荷的波动可认为分别符合β分布和正态分布。

β分布函数f_β如下：

其中，P_RES(t,i)为新能源系统的电出力(例如，指风机、光伏的出力)，N_F为标准化参数，v、k为β的尺度参数。

正态分布函数f_N如下：

其中，μ和σ为正态分布的平均值和标准值。

对于多目标优化建模，本发明讲暂态电压稳定性对目标无功备用的优化模型，例如：

其中，P_L，Q_L分别为节点潮流方程中有功无功负荷；

P_G，Q_G分别为节点潮方程中发电机的有功、无功输；

V，θ分别为节点潮方程中节点电压幅值和相角；

V_i为节点潮方程中节点电压幅值；

V_imin和V_imax为节点潮流方程中节点电压幅值的下限值和上限值；

V_SVCg为节点潮流方程中SVC给定电压；

V_SVCgmin和V_SVCgmax为节点潮流方程中SVC给定电压的上限值和上限值；

Q_Gi为节点潮流方程中发电机节点无功出力；

Q_Gimin和Q_Gimax为节点潮流方程中发电机节点无功出力的上限值和上限值；

B_SVCg为节点潮流方程SVC设备的电纳；

B_SVCgmin和B_SVCgmax为节点潮流方程SVC设备的电纳的下限值和上限值；

I_SVCh为节点潮流方程中STATCOM电流幅值；

I_SVChmin和I_SVChmax为节点潮流方程中STATCOM电流幅值的下限值和上限值；

T_l为节点潮方程中有载调压器变比；

T_min和T_max为节点潮流方程中有载调压器变比的下限值和上限值。

步骤106，通过粒子群优化算法对目标无功备用模型进行求解，得到求解结果。

根据本发明实施例，本步骤可以实现为：

通过粒子优化算法确定所述目标无功备用模型的第一理想点函数值和第二理想点函数值；基于所述第一理想点函数值和第二理想点函数值构建所述目标无功备用模型的最小模型理想点目标函数；求解所述最小模型理想点目标函数，得到所述目标无功备用模型的解。

其中，最小模型理想点目标函数为：

其中，F为最小模型理想点目标函数值，F1_max，F2_max分别为优化改进后问题F1，F2的理想点，λ₁，λ₂分别为改进后的目标F1，F2的权重系数。

以及，根据本发明一实施例，粒子群优化算法可以通过如下步骤实现：

1)首先要生成N个初级粒子，所生成的粒子包含电机端的电压，SVC和SVG端电压，电容器投入量。

2)根据公式步骤104中的模型公式检查所生成粒子群的可行性，把不可行，不满足约束的初始粒子删除，并重新初始化等量粒子，直至所生成的N个粒子均可行。

3)根据求解粒子群中各个粒子i的适应值度，并且把粒子的适应值度定义为1/F，除此之外本文还采用违反约束直接加惩罚的方式保证优化后所得的粒子倾向满足步骤104中的模型公式和如下公式：

其中，F₁满足步骤104中的模型约束。

4)然后确定全局及个体最优解。

5)判断迭代次数是否达到最大迭代次数限值，若达到，输出最优解，若不满足执行步骤6)。

6)更新粒子的速度和位置。

步骤108，基于求解结果调节暂态无功备用和静态无功备用之间的电力。

综上而言，本发明实施例，可以同时提升系统的静态、暂态电压稳定性，静态电压特征方面可以有效的提高节点电压水平，暂态电压特征方面可使原不稳定故障恢复稳定；本发明的加权最小模数理想点法可以有效的解决多目标反应待机优化问题，避免两个目标函数值不同的问题；静态无功功率备用优化和暂态无功功率优化的优化方向不同，在实际中电网需要综合考虑两种无功备用，并合理规划调度才能保证系统的电压安全稳定。

如图2所示，本发明实施例的一种新能源并网下的微电网台区的电力调节装置可以包括：

确定模块201确定所述微电网的暂态无功备用和静态无功备用；

模型建立模块202根据所述暂态无功备用和静态无功备用建立目标无功备用模型；

求解模块203通过粒子群优化算法对所述目标无功备用模型进行求解，得到求解结果；

调节模块204基于所述求解结果调节所述暂态无功备用和静态无功备用之间的电力。

其中，确定模块201可以通过运行如下公式确定暂态无功备用：

其中，Q_TR为发电机暂态无功备用；Q_G0为故障前系统无功源的出力，为常数；Q_GT是故障期间无功源无功出力，e^-t衡量时间效应。

以及，确定模块201还可以通过运行如下公式确定静态无功备用：

Q_SR＝∑Q_GC-Q_G1

本发明一个实施例还提供一种电子设备。在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。

在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的计算机程序，以在逻辑层面上形成一种基于差异演进算法的区域智慧能源网络的设备配置装置。处理器，执行存储器所存放的程序，以通过执行的程序实现本发明任一实施例中提供的新能源并网下的微电网台区的电力调节方法。

上述如本说明书图1所示实施例提供的一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本说明书实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

结合本说明书实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本说明书实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的一种新能源并网下的微电网台区的电力调节方法，并具体用于执行如图1所示的方法。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元或模块分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元或模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。