CN114024318B - 一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法及装置；涉及电力系统分析控制技术领域；包括：获取各个分布式光储系统的当前时刻的实际出力；基于各个分布式光储系统的出力减小量构建目标函数，出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到下一时刻的最优预测出力；根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力。本申请能够提高包括多个分布式光储系统的配电网电压的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统分析控制技术领域，尤其是涉及一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法及装置。
背景技术
光伏发电的波动性通常给配电网的电压稳定运行带来挑战。光伏发电配置储能形成分布式光储系统是解决配电网中的过压问题的重要途径，近年来该问题受到越来越多的学者的关注和研究。
光储系统的储能容量一般为分布式光伏额定容量的10％，因此在太阳辐射强度高峰时段，光伏发电仍然可能导致配电网过压。直接将发生过压问题的本地光伏发电从配电网中切除是解决配网过压问题的最简单的方法，但也造成了更多弃光，同时可能导致分布式光伏发电系统频繁运行，状态频繁切换，减小光伏发电系统运行寿命，增加运维成本。另一个重要的调节配电网过压的方案是按一定的光伏发电比例进行限电，同样会造成大量弃光。采用电压变化灵敏度来在最小化光伏的削减量，从而得到较好的经济性效果。
此外，每一个分布式光储系统对配电网过压问题的贡献不一，亟需研究如何合理的控制分布式光储系统的功率输出策略。因此，有必要研究一种经济性和公平性的分布式光储系统的配电网电压控制方法，提高配电网电压的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法及装置，能够解决现有技术多个分布式光储系统的配电网电压不稳定的技术问题。
一方面，本申请实施例提供了一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法，包括：
获取各个分布式光储系统的当前时刻的实际出力；
基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；
在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；
根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力。
进一步的，所述目标函数为：
其中，为第i个分布式光储系统的出力减小量：
其中，为获取到的第i个分布式光储系统的当前时刻的预测出力，/>为第i个分布式光储系统的下一时刻的预测出力；n为分布式光储系统的个数；αi为第i个分布式光储系统的出力减小量/>的修正系数：
进一步的，目标函数的约束条件包括：节点功率平衡约束，分布式光储系统功率约束和节点电压安全约束。
进一步的，所述节点功率平衡约束为：
进一步的，所述分布式光储系统功率约束包括：出力约束、光伏约束和储能约束；
第i个分布式光储系统的出力约束为：
式中，和/>分别表示第i个分布式光储系统的下一时刻的光伏预测出力和储能预测出力；/>和/>分别表示第i个分布式光储系统的当前时刻的光伏实际出力和储能实际出力；
第i个分布式光储系统中的光伏约束为：
进一步的，所述节点电压安全约束为：
Umin≤UJ≤Umax
其中，UJ表示第j个节点的电压；Umin和Umax分别表示节点安全电压下限和上限。
进一步的，根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的实际控制出力，包括：
获取第i个分布式光储系统的最大实际出力
获取第i个分布式光储系统的最大预测出力
判断是否大于等于/>若为是，则第i个分布式光储系统的实际控制出力/>为：
否则，将/>作为第i个分布式光储系统的下一时刻的出力控制目标进行输出。
另一方面，本申请实施例提供了一种配电网中分布式光储系统的电压控制装置，包括：
获取单元，用于获取各个分布式光储系统的当前时刻的实际出力；
目标函数构建单元，用于基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；
预测出力计算单元，用于在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；
实际控制出力计算单元，用于根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力。
另一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例的一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法。
另一方面，本申请实施例提供了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运行时实现本申请实施例的一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法。
与现有技术相比，本申请实施例的显著效果包括：
本申请能够对包含配电网中的多个分布式光储系统的电压进行统一控制，解决了过压问题，提高了整个配电网电压的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的配电网中分布式光储系统的电压控制方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的包括多个分布式光储系统的配电网的示意图；
图3为本申请实施例提供的配电网中分布式光储系统的电压控制装置的功能结构示意图；
图4为本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
分布式光储系统每一个分布式光储系统对配电网过压问题的贡献不一，亟需研究如何合理的控制分布式光储系统的功率输出策略。因此，有必要研究一种经济性和公平性的分布式光储系统的配电网电压控制方法，提高配电网电压的稳定性。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法，通过获取各个分布式光储系统的当前时刻的实际出力；基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力，并按照实际控制出力对相应的分布式光储系统的电压进行控制。由此避免了各个分布式光储系统出现过压问题，提高了整个配电网的稳定性。
此外，本申请实施例只考虑分布式光储系统功率因数为1，仅向配电网注入有功，配电网的无功功率平衡由配电网电源进行平衡。
在介绍了本申请实施例的设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
实施例一：
如图1所示，本申请实施例提出了一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法，包括：
步骤101：获取配电网中各个分布式光储系统当前时刻的实际出力；
如图2所示，配电网包括n个分布式光储系统，第i个分布式光储系统的当前时刻的实际出力为PV表示光伏，ES表示储能。
步骤102:基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；
目标函数f为：
其中，为第i个分布式光储系统的出力减小量：
为第i个分布式光储系统的下一时刻的预测出力；αi为第i个分布式光储系统的出力减小量/>的修正系数：
步骤103：确定目标函数的约束条件；
目标函数的约束条件包括节点功率平衡约束，分布式光储系统功率约束和节点电压安全约束；
(1)节点功率平衡约束：
(2)分布式光储系统功率约束：
分布式光储系统功率约束包括：出力约束、光伏约束和储能约束；
第i个分布式光储系统的出力约束为：
式中，和/>分别表示第i个分布式光储系统的下一时刻的光伏预测出力和储能预测出力；/>和/>分别表示第i个分布式光储系统的当前时刻的光伏实际出力和储能实际出力；
第i个分布式光储系统中的光伏约束为：
(3)节点电压安全约束为：
Umin≤UJ≤Umax
其中，UJ表示第j个节点的电压；Umin和Umax分别表示节点安全电压下限和上限。
步骤104：利用PSO(粒子群优化)算法对约束条件进行处理，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；
其中，当获得使得目标函数最小的第i个分布式光储系统出力减小量的最优值将出力减小量的最优值/>与当前时刻的实际出力相加，即可得到下一时刻的最优预测出力/>
步骤105：根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力；
该步骤包括：
获取第i个分布式光储系统的最大实际出力
获取第i个分布式光储系统的最大预测出力
判断是否大于等于/>若为是，则第i个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力/>为：
否则，将/>作为第i个分布式光储系统的出力控制目标输出到第i个分布式光储系统。
实施例二：
基于上述实施例，本申请实施例提供了一种配电网中分布式光储系统的电压控制装置，参阅图3所示，本申请实施例提供的一种配电网中分布式光储系统的电压控制装置200至少包括：
获取单元201，用于获取各个分布式光储系统当前时刻的实际出力；
目标函数构建单元202，用于基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；
预测出力计算单元203，用于在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；
实际控制出力计算单元204，用于根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力。
作为一种可能的实施方式，目标函数构建单元202具体用于：
所述目标函数为：
其中，为第i个分布式光储系统的出力减小量：
其中，为获取到的第i个分布式光储系统的当前时刻的实际出力，/>为第i个分布式光储系统的下一时刻的预测出力；n为分布式光储系统的个数；αi为第i个分布式光储系统的出力减小量/>的修正系数：
作为一种可能的实施方式，目标函数的约束条件包括：节点功率平衡约束，分布式光储系统功率约束和节点电压安全约束。
作为一种可能的实施方式，所述节点功率平衡约束为：
作为一种可能的实施方式，所述分布式光储系统功率约束包括：出力约束、光伏约束和储能约束；
第i个分布式光储系统的出力约束为：
式中，和/>分别表示第i个分布式光储系统的下一时刻的光伏预测出力和储能预测出力；/>和/>分别表示第i个分布式光储系统的当前时刻的光伏实际出力和储能实际出力；
第i个分布式光储系统中的光伏约束为：
作为一种可能的实施方式，所述节点电压安全约束为：
Umin≤UJ≤Umax
其中，UJ表示第j个节点的电压；Umin和Umax分别表示节点安全电压下限和上限。
作为一种可能的实施方式，实际控制出力计算单元204具体用于：
获取第i个分布式光储系统的最大实际出力
获取第i个分布式光储系统的最大预测出力
判断是否大于等于/>若为是，则第i个分布式光储系统的实际控制出力/>为：
否则，将/>作为第i个分布式光储系统的出力控制目标进行输出。
实施例三：
基于上述实施例，本申请实施例还提供了一种电子设备，参阅图4所示，本申请实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的配电网中分布式光储系统的电压控制方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件(包括处理器301和存储器302)的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)3023。
存储器302还可以包括具有一组(至少一个)程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备304(例如键盘、遥控器等)通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信(例如手机、电脑等)，和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图4中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID)子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是，图4所示的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
实施例四：
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的配电网中分布式光储系统的电压控制方法。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
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。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种配电网中分布式光储系统的电压控制方法，其特征在于，包括：
获取各个分布式光储系统的当前时刻的实际出力；
基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；
在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；
根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力；
所述目标函数为：
其中，为第i个分布式光储系统的出力减小量：
其中，为获取到的第i个分布式光储系统的当前时刻的实际出力，/>为第i个分布式光储系统的下一时刻的预测出力；n为分布式光储系统的个数；αi为第i个分布式光储系统的出力减小量/>的修正系数：
2.根据权利要求1所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法，其特征在于，目标函数的约束条件包括：节点功率平衡约束，分布式光储系统功率约束和节点电压安全约束。
3.根据权利要求2所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法，其特征在于，所述节点功率平衡约束为：
4.根据权利要求2所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法，其特征在于，所述分布式光储系统功率约束包括：出力约束、光伏约束和储能约束；
第i个分布式光储系统的出力约束为：
式中，和/>分别表示第i个分布式光储系统的下一时刻的光伏预测出力和储能预测出力；/>和/>分别表示第i个分布式光储系统的当前时刻的光伏实际出力和储能实际出力；
第i个分布式光储系统中的光伏约束为：
第i个分布式光储系统中
5.根据权利要求2所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法，其特征在于，所述节点电压安全约束为：
Umin≤UJ≤Umax
其中，UJ表示第j个节点的电压；Umin和Umax分别表示节点安全电压下限和上限。
6.根据权利要求1-4任一项所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法，其特征在于，根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的实际控制出力，包括：
获取第i个分布式光储系统的最大实际出力
获取第i个分布式光储系统的最大预测出力
判断是否大于等于/>若为是，则第i个分布式光储系统的实际控制出力/>为：
其中，
否则，将/>作为第i个分布式光储系统的出力控制目标进行输出。
7.一种配电网中分布式光储系统的电压控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取各个分布式光储系统的当前时刻的实际出力；
目标函数构建单元，用于基于各个分布式光储系统的出力减小量，构建目标函数，所述出力减小量为下一时刻的预测出力和当前时刻的实际出力的差；
预测出力计算单元，用于在目标函数的约束条件下，求取使得目标函数最小的各个分布式光储系统出力减小量的最优值，由此得到各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力；
实际控制出力计算单元，用于根据各个分布式光储系统的最大实际出力和分布式光储系统的最大预测出力的关系，对各个分布式光储系统的下一时刻的最优预测出力进行修正，得到各个分布式光储系统的下一时刻的实际控制出力；
所述目标函数为：
其中，为第i个分布式光储系统的出力减小量：
其中，为获取到的第i个分布式光储系统的当前时刻的实际出力，/>为第i个分布式光储系统的下一时刻的预测出力；n为分布式光储系统的个数；αi为第i个分布式光储系统的出力减小量/>的修正系数：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法。
9.一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运行时实现如权利要求1-6任一项所述的配电网中分布式光储系统的电压控制方法。
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