CN114362253A - 一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，它包括：采用背靠背模块化多电平换流器与连接两段母线的母线分段开关QF1并联连接；利用风、光预测曲线、负荷预测曲线先进行日前的预测调度，得到B2B‑MMC换流器的日前输入参考指令，日中期间通过风、光实时测量值、负荷实时测量值对B2B‑MMC换流器的日前输入参考指令进行优化，以此实现分布式电源出力的实时消纳；解决了目前分布式能源与配电之间的不协调，采用实时就地消纳分布式能源，存在消纳损耗大、响应能力差等问题。
Description
技术领域
本发明属于分布式电源消纳技术领域，尤其涉及一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法。
背景技术
相比于传统能源，可再生能源具有环境污染小，可持续性高等优点，因而日益受到人们重视。然而，由可再生能源构成的分布式发电系统存在较强的间歇性、不稳定性等缺点，这明显增大了与本就具有间歇性、随机性的负荷之间的差异，进而带来较多不稳定因素，这些不稳定因素将会对大电网系统造成较大影响，甚至导致重大电力故障的发生。此外，由于分布式发电系统有限的调峰及反调峰能力，极易造成大量弃风弃光等资源的浪费，只有在电源侧进行合理的规划决策，才能最大化分布式发电的出力。
传统配电网的馈线通过联络开关进行开合操作，但联络开关的开合次数有限，进行开合闸操作时，容易产生较大的冲击电流。
目前分布式能源与配电之间的不协调，采用实时就地消纳分布式能源，存在消纳损耗大、响应能力差等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，结合就地消纳技术，利用SOP对系统进行快速的功率响应及潮流调配的功能，协调分布式电源及负荷间的随机性，改善电网中的电压分布，提高配电网可靠性。
本发明的技术方案是：
一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，它包括：采用背靠背模块化多电平换流器与连接两段母线的母线分段开关QF1并联连接；利用风、光预测曲线、负荷预测曲线先进行日前的预测调度，得到B2B-MMC换流器的日前输入参考指令，日中期间通过风、光实时测量值、负荷实时测量值对B2B-MMC换流器的日前输入参考指令进行优化，以此实现分布式电源出力的实时消纳。
具体实现步骤包括：
步骤1、建立采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳运行结构；
步骤2、获取日前风、光预测曲线和负荷预测曲线；
步骤3、建立日前优化调度模型，明确目标函数min∑(PT1+PT2)以及等式和不等式约束条件；
步骤4、采用最优潮流计算得到B2B-MMC日前控制变量，包括MMC1输出的无功功率Q1，MMC2输出的有功功率P2及无功功率Q2；
步骤5、获取日中风、光预测值和负荷实时测量值；
步骤6、建立日中优化调度模型，明确目标函数min∑(PT1+PT2)以及等式和不等式约束条件；
步骤7、通过最优潮流计算得到B2B-MMC日中控制变量，包括MMC1输出的无功功率实时修正值ΔQ1，MMC2输出的有功功率实时修正值ΔP2，MMC2输出的无功功率实时修正值ΔQ2；
步骤8、结合日前及日中优化结果，得到B2B-MMC控制变量为：MMC1输出的无功功率为Q1+ΔQ1，MMC2输出的有功功率为P1+ΔP1，MMC2输出的无功功率为Q2+ΔQ2；并作为地消纳结合实时消纳的最终优化控制量。
步骤1所述分布式电源实时消纳运行结构，它包括二个分布式电源(DistributedGeneration,DG)、二个主变压器、一组母线分段开关、一个背靠背模块化多电平换流器(Back to Back Modular Multilevel Converter，B2B-MMC)和二个接入10kV线路的负荷；背靠背模块化多电平换流器与连接两段母线的母线分段开关QF1并联连接。
所述日前的风、光预测和负荷预测的时间尺度为15分钟。
步骤3所述目标函数以及约束条件具体为：min∑(PT1+PT2)为优化目标，约束条件包括等式约束和不等式约束，其中等式约束包括交流系统潮流约束、直流系统潮流约束以及换流器功率传输特性等约束，不等式约束有换流器容量约束和节点电压约束。
所述最优潮流计算以从主网侧获取电能最小为优化目标，即min∑(PT1+PT2)，电网侧电能PT1、PT2流向B2B-MMC换流器为正向；当风、光出力PG1、PG2与负荷消耗电能PL、线路损耗Ploss满足：PG1+PG2-PL-Ploss>0，则PT1+PT2<0；PG1+PG2-PL-Ploss≤0，则PT1+PT2≥0。
所述日中风、光预测值和负荷实时测量值的时间尺度为不超过5分钟。
B2B-MMC的控制方法为主从控制。
本发明的有益效果是：
本发明采用柔性电力电子开关进行分布式电源的实时消纳，考虑了风/光日前预测数据、负荷日前预测数据以及风/光、负荷侧的实时测量值，优化了分布式电源消纳技术的响应能力，提升了控制效果。
本发明根据日前预测数据建立优化模型，得到B2B-MMC功率输出指令值的日前参考值，包括：MMC1输出的无功功率Q1，MMC2输出的有功功率P2及无功功率Q2，然后加入实时测量值，进行二次优化，得到B2B-MMC功率输出指令值的实时参考值，包括：MMC1的Q1+ΔQ1，MMC2的P1+ΔP1，Q2+ΔQ2，使得调度控制的结果更接近实际的运行工况。
解决了目前分布式能源与配电之间的不协调，采用实时就地消纳分布式能源，存在消纳损耗大、响应能力差等问题。
附图说明
图1为采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳优化流程图；
图2为采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳系统图。
具体实施方式：
一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，包括利用风/光预测曲线、负荷预测曲线先进行日前的预测调度，得到B2B-MMC换流器的日前输入参考指令，日中期间，通过风/光实时测量值、负荷实时测量值对B2B-MMC换流器的日前输入参考指令再次进行优化，以此实现分布式电源出力的实时消纳，最小化从电网侧获取或反馈的电能。
具体实现方法包括：
步骤1：建立采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳运行结构；
它包括二个分布式电源(Distributed Generation,DG)、二个主变压器、一组母线分段开关、一个背靠背模块化多电平换流器(Back to Back Modular MultilevelConverter，B2B-MMC)和二个接入10kV线路的负荷；背靠背模块化多电平换流器与连接两段母线的母线分段开关QF1并联连接；见图2。
步骤2：获取日前风/光、负荷预测曲线；
日前的风/光预测和负荷预测的时间尺度为15分钟；
步骤3：建立日前优化调度模型，明确目标函数min∑(PT1+PT2)以及等式和不等式约束条件；
所述的建立目标函数以及约束条件具体为：min∑(PT1+PT2)为优化目标，约束条件包括等式约束和不等式约束，其中等式约束包括交流系统潮流约束、直流系统潮流约束以及换流器功率传输特性等约束，不等式约束有换流器容量约束，节点电压约束；
B2B-MMC的控制方法为主从控制，即通过最优潮流计算获得B2B-MMC的3个独立控制变量：MMC1输出的无功功率Q1，MMC2输出的有功功率P2及无功功率Q2的优化序列作为B2B-MMC的输入参考指令。
最优潮流计算以从主网侧获取电能最小为优化目标，即min∑(PT1+PT2)(规定，电网侧电能PT1、PT2流向B2B-MMC换流器为正向)。当风/光出力PG1、PG2与负荷消耗电能PL、线路损耗Ploss满足：PG1+PG2-PL-Ploss>0，则PT1+PT2<0；PG1+PG2-PL-Ploss≤0，则PT1+PT2≥0。
步骤4：计算得到B2B-MMC日前控制变量，包括MMC1的Q1，MMC2的P2和Q2；
根据潮流优化计算结果对B2B-MMC功率进行赋值，具体包括对换流器有功类、无功类进行赋值；
步骤5：获取日中风/光、负荷实时测量值；
日中风/光的实时测量和负荷的实时测量，其时间尺度为5分钟或更小，以应对短时风/光出力的波动性影响；
步骤6：建立日中优化调度模型，明确目标函数min∑(PT1+PT2)以及等式和不等式约束条件；
优化目标与步骤3为同一优化目标，即：min∑(PT1+PT2)。
步骤7：计算得到B2B-MMC日中控制变量，包括MMC1的ΔQ1，MMC2的ΔP2，ΔQ2；
获取得到的B2B-MMC控制量为步骤4中得到的控制量的实时修正值：MMC1的ΔQ1，MMC2的ΔP1和ΔQ2。
步骤8；结合日前及日中优化结果，得到B2B-MMC控制变量为：MMC1：Q1+ΔQ1，MMC2：P1+ΔP1，Q2+ΔQ2；
将MMC1的Q1+ΔQ1，MMC2的P1+ΔP1，Q2+ΔQ2作为就地消纳结合实时消纳的最终优化控制量，优化了分布式电源消纳技术的响应能力，提升了控制效果，使得调度结果更接近实际的运行工况。
Claims (8)
1.一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：它包括：采用背靠背模块化多电平换流器与连接两段母线的母线分段开关QF1并联连接；利用风、光预测曲线、负荷预测曲线先进行日前的预测调度，得到B2B-MMC换流器的日前输入参考指令，日中期间通过风、光实时测量值、负荷实时测量值对B2B-MMC换流器的日前输入参考指令进行优化，以此实现分布式电源出力的实时消纳。
2.根据权利要求1所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：具体实现步骤包括：
步骤1、建立采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳运行结构；
步骤2、获取日前风、光预测曲线和负荷预测曲线；
步骤3、建立日前优化调度模型，明确目标函数min∑(PT1+PT2)以及等式和不等式约束条件；
步骤4、采用最优潮流计算得到B2B-MMC日前控制变量，包括MMC1输出的无功功率Q1，MMC2输出的有功功率P2及无功功率Q2；
步骤5、获取日中风、光预测值和负荷实时测量值；
步骤6、建立日中优化调度模型，明确目标函数min∑(PT1+PT2)以及等式和不等式约束条件；
步骤7、通过最优潮流计算得到B2B-MMC日中控制变量，包括MMC1输出的无功功率实时修正值ΔQ1，MMC2输出的有功功率实时修正值ΔP2，MMC2输出的无功功率实时修正值ΔQ2；
步骤8、结合日前及日中优化结果，得到B2B-MMC控制变量为：MMC1输出的无功功率为Q1+ΔQ1，MMC2输出的有功功率为P1+ΔP1，MMC2输出的无功功率为Q2+ΔQ2；并作为地消纳结合实时消纳的最终优化控制量。
3.根据权利要求2所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：步骤1所述分布式电源实时消纳运行结构，它包括二个分布式电源(DistributedGeneration,DG)、二个主变压器、一组母线分段开关、一个背靠背模块化多电平换流器(Back to Back Modular Multilevel Converter，B2B-MMC)和二个接入10kV线路的负荷；背靠背模块化多电平换流器与连接两段母线的母线分段开关QF1并联连接。
4.根据权利要求2所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：所述日前的风、光预测和负荷预测的时间尺度为15分钟。
5.根据权利要求2所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：步骤3所述目标函数以及约束条件具体为：min∑(PT1+PT2)为优化目标，约束条件包括等式约束和不等式约束，其中等式约束包括交流系统潮流约束、直流系统潮流约束以及换流器功率传输特性等约束，不等式约束有换流器容量约束和节点电压约束。
6.根据权利要求2所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：所述最优潮流计算以从主网侧获取电能最小为优化目标，即min∑(PT1+PT2)，电网侧电能PT1、PT2流向B2B-MMC换流器为正向；当风、光出力PG1、PG2与负荷消耗电能PL、线路损耗Ploss满足：PG1+PG2-PL-Ploss>0，则PT1+PT2<0；PG1+PG2-PL-Ploss≤0，则PT1+PT2≥0。
7.根据权利要求2所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：所述日中风、光预测值和负荷实时测量值的时间尺度为不超过5分钟。
8.根据权利要求2所述的一种采用柔性电力电子开关的分布式电源实时消纳方法，其特征在于：B2B-MMC的控制方法为主从控制。
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