CN113824120A - 一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法及系统，属于台区配电技术领域。本发明方法，包括：获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。本发明实现了多台区柔性互联优化运行，提升了台区互联区域储能系统参与台区管理的经济性，提升了台区负载均衡能力。
Description
技术领域
本发明涉及台区配电技术领域，并且更具体地，涉及一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法及系统。
背景技术
台区柔性互联，是通过电力电子装置和柔性调控技术，实现多台区之间互联互济、资源共享，是用于解决多台区负载率差异性大、动态增容、供电可靠性提升等问题的新型技术，其不需要扩建台区原有交流设备和线路，同时提供直流配电环境，可方便接纳储能、快速充电桩、大功率变频设备等直流元素，推动台区交直流混供发展。但目前对于台区柔性互联运行控制，主要基于台区负载率进行调整，其全局优化控制策略研究鲜有，特别是缺乏对柔性互联运行特性因素的考虑，难以实现多台区柔性互联在不同工况下的经济运行。
因此，需要对多台区柔性互联经济运行技术进行研究，充分发挥台区之间柔性互联互济优势，挖掘柔性灵活资源与电网的互动空间，设计台区柔性互联优化控制策略，决策电力电子互联装置和互联区域储能系统有功出力，实现不同运行工况下优化运行，综合降低台区和柔性互联区域的运行损耗，推动台区侧高效经济运行。
发明内容
为了解决上述难以实现多台区柔性互联在不同工况下的经济运行的问题，本发明提出了一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法，包括：
获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；
根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；
针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；
对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。
可选的，功率需求数据及特性数据，具体为：不同配电台区交流及直流负荷在不同时段的功率需求数据；多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统的特性数据。
可选的，控制对象为多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统。
可选的，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程，具体为：
根据不同配电台区交流负荷在不同时段的功率需求数据及多台区中电力电子互联装置的特性数据，建立功率平衡方程E1，如下：
PTD,ii,jj＝Pac,ii,jj+Pic,ii,jj+ΔPic,ii,jj ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pac,ii,jj是第ii个台区交流负荷在第jj时段的功率需求，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段的运行损耗，εii是第ii个台区电力电子互联装置的变换效率；
根据不同配电台区直流负荷在不同时段的功率需求数据及特性数据，建立功率平衡方程E2，如下：
其中，Pdc,ii,jj是第ii个台区直流负荷在第jj时段的功率需求，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压，当ii 与节点mm不相等时，Gii,mm是柔性互联区域ii的节点与节点mm之间的互电导，当ii与mm相等时，Gii,mm为节点mm的自电导，kk为柔性互联区域储能系统接入柔性互联区域节点，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
可选的，目标函数F1，具体为：
其中，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，β、γ、δ为权重系数， pc,jj为第jj时段的电价，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
可选的，运行约束条件包括S1至S4；
根据台区变压器的运行特性，建立运行约束条件S1，如下：
其中，λii,min、λii,max分别为第ii个台区的变压器的最小负载率及最大负载率，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率；
根据台区电力电子互联装置的运行特性，建立运行约束条件S2，如下：
-Pic,ii,n≤Pic,ii,jj≤Pic,ii,n ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Pic,ii,n是第ii个台区的电力电子互联装置的功率容量，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率；
根据储能系统的运行特性，建立运行约束条件S3，如下：
Pess,d,jj·Pess,c,jj＝0 jj∈[1,NT]
0≤Pess,d,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
0≤Pess,c,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
其中，Pess,n是储能系统的功率容量，SOCjj是储能系统在第jj时段的荷电状态，Sess,n是储能系统的能量容量，μ是储能系统的效率，ΔT表示时间分辨率，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率；
根据柔性互联区域节点电压的安全运行范围，建立运行约束条件S4，如下：
Uii,jj,min≤Uii,jj≤Uii,jj,max ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Uii,jj,min、Uii,jj,min分别为节点ii在第jj时段允许的电压最小值及电压最大值，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第 jj时段的电压。
可选的，获取优化控制指令，具体为：
求解优化控制模型获取柔性互联区域的节点电压和储能系统充放电功率指令，根据节点电压及平衡方程E2获取电力电子互联装置的功率指令。
本发明中还提出了一种用于降低多台区运行损耗的优化控制系统，包括：
数据采集单元，获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；
平衡方程构建单元，根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；
模型构建单元，针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；
指令获取单元，对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。
可选的，功率需求数据及特性数据，具体为：不同配电台区交流及直流负荷在不同时段的功率需求数据；多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统的特性数据。
可选的，控制对象为多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统。
可选的，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程，具体为：
根据不同配电台区交流负荷在不同时段的功率需求数据及多台区中电力电子互联装置的特性数据，建立功率平衡方程E1，如下：
PTD,ii,jj＝Pac,ii,jj+Pic,ii,jj+ΔPic,ii,jj ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pac,ii,jj是第ii个台区交流负荷在第jj时段的功率需求，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段的运行损耗，εii是第ii个台区电力电子互联装置的变换效率；
根据不同配电台区直流负荷在不同时段的功率需求数据及特性数据，建立功率平衡方程E2，如下：
其中，Pdc,ii,jj是第ii个台区直流负荷在第jj时段的功率需求，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压，当ii 与节点mm不相等时，Gii,mm是柔性互联区域ii的节点与节点mm之间的互电导，当ii与mm相等时，Gii,mm为节点mm的自电导，kk为柔性互联区域储能系统接入柔性互联区域节点，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
可选的，目标函数F1，具体为：
其中，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，β、γ、δ为权重系数， pc,jj为第jj时段的电价，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
可选的，运行约束条件包括S1至S4；
根据台区变压器的运行特性，建立运行约束条件S1，如下：
其中，λii,min、λii,max分别为第ii个台区的变压器的最小负载率及最大负载率，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率；
根据台区电力电子互联装置的运行特性，建立运行约束条件S2，如下：
-Pic,ii,n≤Pic,ii,jj≤Pic,ii,n ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Pic,ii,n是第ii个台区的电力电子互联装置的功率容量，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率；
根据储能系统的运行特性，建立运行约束条件S3，如下：
Pess,d,jj·Pess,c,jj＝0 jj∈[1,NT]
0≤Pess,d,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
0≤Pess,c,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
其中，Pess,n是储能系统的功率容量，SOCjj是储能系统在第jj时段的荷电状态，Sess,n是储能系统的能量容量，μ是储能系统的效率，ΔT表示时间分辨率，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率；
根据柔性互联区域节点电压的安全运行范围，建立运行约束条件S4，如下：
Uii,jj,min≤Uii,jj≤Uii,jj,max ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Uii,jj,min、Uii,jj,min分别为节点ii在第jj时段允许的电压最小值及电压最大值，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第 jj时段的电压。
可选的，获取优化控制指令，具体为：
求解优化控制模型获取柔性互联区域的节点电压和储能系统充放电功率指令，根据节点电压及平衡方程E2获取电力电子互联装置的功率指令。
本发明实现了多台区柔性互联优化运行，提升了台区互联区域储能系统参与台区管理的经济性，提升了台区负载均衡能力。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明方法台区的柔性互联潮流分布示意图；
图3为本发明方法的实施流程图；
图4为本发明系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法，如图1 所示，包括：
获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；
根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；
针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；
对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。
下面结合本发明实施例对本发明进行进一步的说明：
本发明实施例针对三个配电台区进行优化控制，台区潮流分布如图2 所示，实施过程如图3所示，包括如下：
读取三个配电台区交流、直流负荷不同时段功率需求数据以及电力电子互联装置、柔性互联区域储能系统特性数据，构建多台区柔性互联运行功率平衡方程。
台区功率平衡方程E1：
PTD,ii,jj＝Pac,ii,jj+Pic,ii,jj+ΔPic,ii,jj ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
柔性互联区域功率平衡方程E2：
其中，NTD是台区互联的的数量，由图2可知，NTD等于3；NT是待优化的时段总数；PTD,ii,jj是第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率；Pac,ii,jj是第ii个台区交流负荷在第jj时段的功率需求；Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域注入功率；ΔPic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段的运行损耗；εii是第ii个台区电力电子互联装置的变换效率；Pdc,ii,jj是第ii个台区直流负荷在第jj时段的功率需求；Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域节点在第jj时段的电压；当ii与mm 不相等时，Gii,mm是柔性互联区域节点ii与节点mm之间的互电导，当ii与mm相等时，则Gii,mm为节点ii的自电导；kk表示储能系统接入柔性互联区域节点，由图2可知，kk等于2；ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
以不同区域互联装置、柔性互联区域储能系统为控制对象，建立台区柔性互联运行多时段多目标优化控制模型。
综合考虑台区配变、互联装置、柔性互联区域运行损耗降低和储能系统效益提升，建立目标函数F1：
其中，STD,ii是第ii个台区的变压器的额定容量；β、γ、δ是权重系数； pc,jj是第jj时段的电价，min f()表示函数f()的最小值。
考虑台区变压器、台区互联装置、储能系统运行特性和柔性互联区域节点电压安全运行范围，分别建立对应的运行约束条件S1、S2、S3和S4。
运行约束条件S1：
运行约束条件S2：
-Pic,ii,n≤Pic,ii,jj≤Pic,ii,n ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
运行约束条件S3：
Pess,d,jj·Pess,c,jj＝0 jj∈[1,NT]
0≤Pess,d,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
0≤Pess,c,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
运行约束条件S4：
Uii,jj,min≤Uii,jj≤Uii,jj,max ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，λii,min、λii,max分别是第ii个台区的变压器的最小负载率、最大负载率；Pic,ii,n是第ii个台区的柔性互联装置的功率容量；Pess,n是储能系统的功率容量；SOCjj是储能系统在第jj时段的荷电状态；Sess,n是储能系统的能量容量；μ是储能系统的效率；ΔT表示时间分辨率；Uii,jj,min、Uii,jj,min分别是节点ii 在第jj时段允许的电压最小值、电压最大值。
基于上述功率平衡方程E1、E2，目标函数F1和运行约束条件S1、S2、S3、 S4，构建台区柔性互联运行多时段多目标优化控制模型。
最后，通过求解上述优化模型得到柔性区域节点电压和储能系统充放电功率指令，进而基于柔性区域节点电压，由平衡方程E2得到电力电子互联装置功率指令。并对应下达给互联装置、储能系统，实现多台区柔性互联经济运行管理。
本发明中还提出了一种用于降低多台区运行损耗的优化控制系统200，如图2所示，包括：
数据采集单元201，获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；
平衡方程构建单元202，根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；
模型构建单元203，针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；
指令获取单元204，对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。
其中，功率需求数据及特性数据，具体为：不同配电台区交流及直流负荷在不同时段的功率需求数据；多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统的特性数据。
其中，控制对象为多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统。
其中，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程，具体为：
根据不同配电台区交流负荷在不同时段的功率需求数据及多台区中电力电子互联装置的特性数据，建立功率平衡方程E1，如下：
PTD,ii,jj＝Pac,ii,jj+Pic,ii,jj+ΔPic,ii,jj ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pac,ii,jj是第ii个台区交流负荷在第jj时段的功率需求，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段的运行损耗，εii是第ii个台区电力电子互联装置的变换效率；
根据不同配电台区直流负荷在不同时段的功率需求数据及特性数据，建立功率平衡方程E2，如下：
其中，Pdc,ii,jj是第ii个台区直流负荷在第jj时段的功率需求，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压，当ii 与节点mm不相等时，Gii,mm是柔性互联区域ii的节点与节点mm之间的互电导，当ii与mm相等时，Gii,mm为节点mm的自电导，kk为柔性互联区域储能系统接入柔性互联区域节点，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
其中，目标函数F1，具体为：
其中，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，β、γ、δ为权重系数， pc,jj为第jj时段的电价，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
其中，运行约束条件包括S1至S4；
根据台区变压器的运行特性，建立运行约束条件S1，如下：
其中，λii,min、λii,max分别为第ii个台区的变压器的最小负载率及最大负载率，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率；
根据台区电力电子互联装置的运行特性，建立运行约束条件S2，如下：
-Pic,ii,n≤Pic,ii,jj≤Pic,ii,n ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Pic,ii,n是第ii个台区的电力电子互联装置的功率容量，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率；
根据储能系统的运行特性，建立运行约束条件S3，如下：
Pess,d,jj·Pess,c,jj＝0 jj∈[1,NT]
0≤Pess,d,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
0≤Pess,c,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
其中，Pess,n是储能系统的功率容量，SOCjj是储能系统在第jj时段的荷电状态，Sess,n是储能系统的能量容量，μ是储能系统的效率，ΔT表示时间分辨率，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率；
根据柔性互联区域节点电压的安全运行范围，建立运行约束条件S4，如下：
Uii,jj,min≤Uii,jj≤Uii,jj,max ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Uii,jj,min、Uii,jj,min分别为节点ii在第jj时段允许的电压最小值及电压最大值，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压。
其中，获取优化控制指令，具体为：
求解优化控制模型获取柔性互联区域的节点电压和储能系统充放电功率指令，根据节点电压及平衡方程E2获取电力电子互联装置的功率指令。
本发明实现了多台区柔性互联优化运行。结合多台区不同时段交直流负载、储能运行情况，以台区电力电子互联装置和储能系统为调控资源，建立多台区柔性互联优化调控策略，提升多台区柔性互联运行经济性。
本发明提升了互联区域储能系统参与台区管理的经济性。通过不同时段的电价差异、台区负荷特性，在台区侧实现储能削峰填谷，改善储能系统经济效益，同时促进多台区互联运行灵活性提升。
本发明提升了台区负载均衡能力。考虑多台区整体资源，通过对不同台区电力电子互联装置的互济功率进行优化控制，改善台区负载率情况，避免了台区轻载或重载运行，有利于提升多台区配变资源共享能力。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法，所述方法包括：
获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；
根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；
针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；
对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，所述功率需求数据及特性数据，具体为：不同配电台区交流及直流负荷在不同时段的功率需求数据；多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统的特性数据。
3.根据权利要求1所述的方法，所述控制对象为多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统。
4.根据权利要求1所述的方法，所述构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程，具体为：
根据不同配电台区交流负荷在不同时段的功率需求数据及多台区中电力电子互联装置的特性数据，建立功率平衡方程E1，如下：
PTD,ii,jj＝Pac,ii,jj+Pic,ii,jj+ΔPic,ii,jj ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pac,ii,jj是第ii个台区交流负荷在第jj时段的功率需求，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段的运行损耗，εii是第ii个台区电力电子互联装置的变换效率；
根据不同配电台区直流负荷在不同时段的功率需求数据及特性数据，建立功率平衡方程E2，如下：
其中，Pdc,ii,jj是第ii个台区直流负荷在第jj时段的功率需求，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压，当ii与节点mm不相等时，Gii,mm是柔性互联区域ii的节点与节点mm之间的互电导，当ii与mm相等时，Gii,mm为节点mm的自电导，kk为柔性互联区域储能系统接入柔性互联区域节点，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
5.根据权利要求1所述的方法，所述目标函数F1，具体为：
其中，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，β、γ、δ为权重系数，pc,jj为第jj时段的电价，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗。
6.根据权利要求1所述的方法，所述运行约束条件包括S1至S4；
根据台区变压器的运行特性，建立运行约束条件S1，如下：
其中，λii,min、λii,max分别为第ii个台区的变压器的最小负载率及最大负载率，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率；
根据台区电力电子互联装置的运行特性，建立运行约束条件S2，如下：
-Pic,ii,n≤Pic,ii,jj≤Pic,ii,n ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Pic,ii,n是第ii个台区的电力电子互联装置的功率容量，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率；
根据储能系统的运行特性，建立运行约束条件S3，如下：
Pess,d,jj·Pess,c,jj＝0 jj∈[1,NT]
0≤Pess,d,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
0≤Pess,c,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
其中，Pess,n是储能系统的功率容量，SOCjj是储能系统在第jj时段的荷电状态，Sess,n是储能系统的能量容量，μ是储能系统的效率，ΔT表示时间分辨率，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率；
根据柔性互联区域节点电压的安全运行范围，建立运行约束条件S4，如下：
Uii,jj,min≤Uii,jj≤Uii,jj,max ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Uii,jj,min、Uii,jj,min分别为节点ii在第jj时段允许的电压最小值及电压最大值，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压。
7.根据权利要求1所述的方法，所述获取优化控制指令，具体为：
求解优化控制模型获取柔性互联区域的节点电压和储能系统充放电功率指令，根据节点电压及平衡方程E2获取电力电子互联装置的功率指令。
8.一种用于降低多台区运行损耗的优化控制系统，所述系统包括：
数据采集单元，获取不同配电台区的功率需求数据及特性数据；
平衡方程构建单元，根据功率需求数据及特性数据，构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程；
模型构建单元，针对多台区的控制对象，建立目标函数及运行约束条件，根据目标函数、约束条件及功率平衡方程，建立多台区柔性互联运行的多时段多目标的优化控制模型；
指令获取单元，对所述优化控制模型求解，获取优化控制指令，通过优化控制指令对控制对象进行控制。
9.根据权利要求8所述的系统，所述功率需求数据及特性数据，具体为：不同配电台区交流及直流负荷在不同时段的功率需求数据；多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统的特性数据。
10.根据权利要求8所述的系统，所述控制对象为多台区中电力电子互联装置及柔性互联区域储能系统。
11.根据权利要求8所述的系统，所述构建多台区柔性互联运行的功率平衡方程，具体为：
根据不同配电台区交流负荷在不同时段的功率需求数据及多台区中电力电子互联装置的特性数据，建立功率平衡方程E1，如下：
PTD,ii,jj＝Pac,ii,jj+Pic,ii,jj+ΔPic,ii,jj ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pac,ii,jj是第ii个台区交流负荷在第jj时段的功率需求，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段的运行损耗，εii是第ii个台区电力电子互联装置的变换效率；
根据不同配电台区直流负荷在不同时段的功率需求数据及特性数据，建立功率平衡方程E2，如下：
其中，Pdc,ii,jj是第ii个台区直流负荷在第jj时段的功率需求，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压，当ii与节点mm不相等时，Gii,mm是柔性互联区域ii的节点与节点mm之间的互电导，当ii与mm相等时，Gii,mm为节点mm的自电导，kk为柔性互联区域储能系统接入柔性互联区域节点，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
12.根据权利要求8所述的系统，所述目标函数F1，具体为：
其中，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，β、γ、δ为权重系数，pc,jj为第jj时段的电价，NTD为电力电子互联装置的数量，NT为待优化的时段总数，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率，ΔPd,jj是柔性互联区域在第jj时段的运行损耗，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率。
13.根据权利要求8所述的系统，所述运行约束条件包括S1至S4；
根据台区变压器的运行特性，建立运行约束条件S1，如下：
其中，λii,min、λii,max分别为第ii个台区的变压器的最小负载率及最大负载率，STD,ii为第ii个台区的变压器的额定容量，PTD,ii,jj为第ii个台区的变压器在第jj时段的输出功率；
根据台区电力电子互联装置的运行特性，建立运行约束条件S2，如下：
-Pic,ii,n≤Pic,ii,jj≤Pic,ii,n ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Pic,ii,n是第ii个台区的电力电子互联装置的功率容量，Pic,ii,jj是第ii个台区电力电子互联装置在第jj时段向柔性互联区域的注入功率；
根据储能系统的运行特性，建立运行约束条件S3，如下：
Pess,d,jj·Pess,c,jj＝0 jj∈[1,NT]
0≤Pess,d,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
0≤Pess,c,jj≤Pess,n jj∈[1,NT]
其中，Pess,n是储能系统的功率容量，SOCjj是储能系统在第jj时段的荷电状态，Sess,n是储能系统的能量容量，μ是储能系统的效率，ΔT表示时间分辨率，Pess,d,jj是储能系统在第jj时段的放电功率，Pess,c,jj是储能系统在第jj时段的充电功率；
根据柔性互联区域节点电压的安全运行范围，建立运行约束条件S4，如下：
Uii,jj,min≤Uii,jj≤Uii,jj,max ii∈[1,NTD],jj∈[1,NT]
其中，Uii,jj,min、Uii,jj,min分别为节点ii在第jj时段允许的电压最小值及电压最大值，Uii,jj是第ii个台区电力电子互联装置接入柔性互联区域的节点在第jj时段的电压。
14.根据权利要求8所述的系统，所述获取优化控制指令，具体为：
求解优化控制模型获取柔性互联区域的节点电压和储能系统充放电功率指令，根据节点电压及平衡方程E2获取电力电子互联装置的功率指令。
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| CN202110918546.5A CN113824120A (zh) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | 一种用于降低多台区运行损耗的优化控制方法及系统 |
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