CN114928064A - 配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置 - Google Patents

配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114928064A
CN114928064A CN202210517735.6A CN202210517735A CN114928064A CN 114928064 A CN114928064 A CN 114928064A CN 202210517735 A CN202210517735 A CN 202210517735A CN 114928064 A CN114928064 A CN 114928064A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
storage system
stage
light storage
regulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210517735.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王守相
程耀祥
赵倩宇
董逸超
穆昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Tianjin University
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd filed Critical Tianjin University
Priority to CN202210517735.6A priority Critical patent/CN114928064A/zh
Publication of CN114928064A publication Critical patent/CN114928064A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，将调压策略分为三个阶段：1)利用解析法进行光伏逆变器就地无功补偿；2)基于滤波一致性选择光伏逆变器无功输出率为一致性变量，进行光伏逆变器分布式无功调节；3)基于滤波一致性选择储能系统荷电状态变化量为一致性变量，进行储能系统分布式有功调节；该方法可充分利用分布式光伏‑储能系统调压资源进行电压控制，在解决电压越限问题的同时，尽可能降低因参与电压控制而缩减的光伏系统有功出力总量，并降低储能系统的总体调压成本，同时该方法能很好地适应配电系统信息物理拓扑的常态化变化，相比传统的单一控制方式单阶段调压策略具有更好的调压效果与适应性。

Description

配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置
技术领域
本发明属于配电网规划技术领域，尤其涉及配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置。
背景技术
目前，以光伏为代表的分布式能源渗透率日益增高，然而分布式光伏在配电网并网点的大规模并入虽会为系统降低网损、增加收益，但会造成系统电压稳定能力与短路容量的下降，大大增加了系统电压越限、载流量超标等故障的发生率；电压越限时若系统不及时介入调压，还有可能发生分布式电源脱网乃至电压崩溃的事故。因此，为解决高渗透率光伏并网引起的电压越限问题所进行的电压优化控制研究对智能配电网的发展尤为重要。
针对分布式光伏并网所引起的系统调压手段主要分为无功调节与有功调节的线路功率调压方法、调节带载变压器分接头的变压器调压方法以及串联补偿装置的优化线路参数调压方法。无功调节手段大多遵循德国电气工程师协会提出适用于分布式光伏的四种无功控制策略或其改进策略，包括光伏逆变器、静止无功补偿器(发生器)及并联电容器投切无功调节等，但面临着静止无功补偿器(发生器)投资成本高昂、电容器组不能频繁投切、有载变压器分接头和调压器等调压手段造成的设备磨损程度大等问题。有功控制电压手段包括光伏有功削减、储能削峰填谷等，但由于光伏有功削减以用户发电收益降低作为调压代价，没有提高实际电网中光伏的消纳能力，所带来的电网效益并不理想。利用光伏逆变器进行无功调节，响应速度快且调压成本低；储能系统有功控制是调压的又一重要手段，具有不限调压次数限制、响应速度快的优点。因此，考虑使用光储联合调压是目前解决光伏并网电压越限问题的首选。
另外，结合不同的通信控制方式，目前基于光伏逆变器和储能的电压控制策略可以分为集中式、分布式和就地控制三种。集中式控制十分依赖集中化的控制主站和耗资巨大的测量、通信与监控终端网络，需要在网络上传输大量的数据并进行高密度计算，因此系统的信息通信网络鲁棒性、可靠性对整个融合配电网的安全可靠运行至关重要；就地控制方式一般应用于低压配电网络中，通过就地量测装置的实时本地量测与计算，实现当前节点的调节与控制，具有计算量小、不受网络性能影响的优势，但无法实现全局设备间的协调与最优控制；分布式控制是通过各个子环节或子系统的协同控制实现电压调节，每个子控制器仅与相邻的控制器进行数据传输与信息交互，因此对于整个系统的通信网络性能依赖较小。有学者将非线性化的无功功率调压模型转化为具有线性约束的凸二次优化问题，利用启发式算法优化计算分布式控制下电容器等无功调压源最小无功补偿量，使网络电压波动总期望最小。有学者综合考虑带载变压器分接头、投切电容器与光伏逆变器调压手段，建立基于概率潮流的松弛-聚类动态无功优化模型，在日前和实时混合时间尺度上进行分布式的无功电压控制；还有学者通过二次插值方法得到P-V曲线，用于确定逆变器直流段电压参考值，并利用切比雪夫滤波改进了一致性算法进行光伏分布式控制。
综合前人的研究发现，现有的控制策略虽能缓解高渗透率光伏造成的过电压问题，但光伏系统无功补偿控制过程复杂且有功缩减代价较大，储能系统控制优化性不强；另外，单一控制方法无法完全发挥调压设备的调节能力，且通信控制鲁棒性有所欠缺。鉴于此，本文基于滤波一致性算法的分布式控制的特点，提出一种考虑信息物理耦合的配电网光储系统就地-分布式实时电压控制策略，并将调压策略分为三个阶段：1)光伏逆变器就地无功补偿；2)基于滤波一致性的光伏逆变器分布式无功调节；3)基于滤波一致性的储能系统分布式有功调节。该策略可充分利用分布式光伏-储能系统调压资源进行电压控制，在解决电压越限问题的同时，尽可能降低因参与电压控制而缩减的光伏系统有功出力总量，并降低储能系统的总体调压成本，同时该策略能很好地适应配电系统信息物理拓扑的常态化变化，相比传统的单一控制方式单阶段调压策略具有更好的调压效果与适应性。
发明内容
本发明的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，首先利用解析法构建光储系统协调调压第一阶段，一方面可以提高系统整体调压响应速度，另一方面可以降低单一分布式控制的调压成本；若调压流程未结束，则在此基础上进入调压第二阶段：选择光伏逆变器无功输出率为一致性变量，基于切比雪夫滤波改进的一致性算法进行光伏逆变器分布式无功调节；若直至全网光伏逆变器无功资源用尽而调压流程仍未结束，则进入调压第三阶段：选择储能荷电状态变化量为一致性变量，基于切比雪夫滤波改进的一致性算法进行储能系统分布式有功调节。所提出的切比雪夫滤波改进的一致性迭代算法有效提升了分布式控制调压响应的速度，而且先就地补偿后分布式调节的控制方式、先光伏逆变器后储能系统的调压设备调度顺序有效降低了主动配电网的实时电压优化成本，扩大了实时电压偏差调节的可控范围，提高了全网可调压资源的利用率。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，包括如下步骤：
当监测到线路发生电压越限时，确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。
进一步的，第二阶段光储协调调压的方法为：
初始化各光伏逆变器的无功输出率作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各光伏逆变器依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
进一步的，第三阶段光储协调调压的方法为：
初始化各储能的荷电状态变化量作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各储能依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行储能的荷电状态变化量的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
进一步的，第二阶段光储协调调压过程中，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代时，其引入的k阶切比雪夫多项式为：
Figure BDA0003640401540000051
其递推形式为：
Figure BDA0003640401540000052
构造滤波多项式：
Figure BDA0003640401540000053
其中，τ为加速因子；λ2为系统状态转移矩阵W的模值非1最大特征值且|λ2|＜1；W表示由各通信链路状态转移权重组成的状态转移矩阵；
进行滤波加速的一致性算法可表达为
Figure BDA0003640401540000054
Figure BDA0003640401540000061
其中，则Xk表示k次迭代后系统状态变量列向量。
进一步的，第一阶段光储协调调压的方法为：获取当前最大可调无功容量，并依据解析法执行无功补偿。
进一步的，所述约束条件包括光伏逆变器输出受逆变器容量约束、功率因数约束、潮流约束。
配电网光储系统多阶段协调电压优化装置，包括：
第一阶段光储协调调压模块，用于当监测到线路发生电压越限时，
确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；
第二阶段光储协调调压模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；
第三阶段光储协调调压模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；
最终电压优化流程判断模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法。
本发明的优点和积极效果是：
本发明的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，将调压策略分为三个阶段：1)利用解析法进行光伏逆变器就地无功补偿；2)基于滤波一致性选择光伏逆变器无功输出率为一致性变量，进行光伏逆变器分布式无功调节；3)基于滤波一致性选择储能系统荷电状态变化量为一致性变量，进行储能系统分布式有功调节；该策略可充分利用分布式光伏-储能系统调压资源进行电压控制，在解决电压越限问题的同时，尽可能降低因参与电压控制而缩减的光伏系统有功出力总量，并降低储能系统的总体调压成本，同时该策略能很好地适应配电系统信息物理拓扑的常态化变化，相比传统的单一控制方式单阶段调压策略具有更好的调压效果与适应性。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明实施例提供的含分布式电源接入的配电网辐射状线路示意图；
图2为本发明实施例提供的光伏逆变器输出功率关系及约束示意图；其中，图2中，A、B、C、D分别表示光伏逆变器不同运行状态点；Ppv、Qpv分别表示光伏逆变器有功、无功功率；PA、PB分别表示光伏逆变器运行在工作点A、B时的有功功率值；QA、QB分别表示光伏逆变器运行在工作点A、B时的无功功率值。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1，本实施例提供的基于滤波一致性算法改进的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，首先利用解析法构建光储系统协调调压第一阶段，一方面可以提高系统整体调压响应速度，另一方面可以降低单一分布式控制的调压成本；若调压流程未结束，则在此基础上进入调压第二阶段：选择光伏逆变器无功输出率为一致性变量，基于切比雪夫滤波改进的一致性算法进行光伏逆变器分布式无功调节；若直至全网光伏逆变器无功资源用尽而调压流程仍未结束，则进入调压第三阶段：选择储能荷电状态变化量为一致性变量，基于切比雪夫滤波改进的一致性算法进行储能系统分布式有功调节；切比雪夫滤波改进的一致性迭代算法有效提升了分布式控制调压响应的速度，而且先就地补偿后分布式调节的控制方式、先光伏逆变器后储能系统的调压设备调度顺序有效降低了主动配电网的实时电压优化成本，扩大了实时电压偏差调节的可控范围，提高了全网可调压资源的利用率。
本实施例的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法的具体步骤如下：
光储协调调压第一阶段，配电网电压传感器监测到线路发生电压越限问题，首先向本地光储系统控制器发送光伏逆变器就地无功补偿调压指令，本地光储系统控制器确认是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是则进行分布式调节；否则立刻计算当前最大可调无功容量，并依据解析法执行无功补偿；调压过程中，调压目标值与电压边界留有裕度，并且，要满足光伏逆变器输出受逆变器容量约束、功率因数约束、潮流约束。
以图1所示的简化的含分布式电源接入的配电网辐射状线路为例，设Ui为节点i的电压幅值；Pi、Qi、Ri、Xi分别为节点i-1和节点i间线路有功功率、无功功率、等效电阻和等效电抗；PDG,i、QDG,i分别表示节点i并网分布式电源的有功出力与无功出力；PL,i、QL,i分别表示节点i的负荷有功功率与无功功率；假定线路首端母线U0为系统参考电压保持不变，设节点i的初始电压为Ui,0，当改变线路上某节点k的分布式电源有功与无功出力并分别用ΔPDG,k、ΔQDG,k表示出力变化量时，由潮流计算得节点i的电压将由初始电压Ui,0变化为Ui,1，且满足：
Figure BDA0003640401540000101
式(1)表示当节点k处于节点i的上游节点(k≤i)和节点k处于节点i的下游节点(k＞i)两种情形下Ui,1的取值，则当监测到线路电压越限临界电压时，本地电压控制器立刻计算当前最大可调无功容量并执行无功补偿。依据式(1)，节点i处光伏逆变器的无功功率补偿量为
Figure BDA0003640401540000102
其中，ΔQpv,i,t为t时刻节点i处光伏逆变器的无功功率补偿量；
Figure BDA0003640401540000103
为系统电压边界；ε为调压裕度，εUlim即为调压目标值；
此过程中满足约束如下：
最大可调无功容量约束
Figure BDA0003640401540000104
Figure BDA0003640401540000105
Figure BDA0003640401540000106
Figure BDA0003640401540000107
其中，
Figure BDA0003640401540000108
为仅考虑容量约束时t时刻节点i安装光伏逆变器最大无功可调容量；
Figure BDA0003640401540000109
为仅考虑功率因数约束时t时刻节点i安装光伏逆变器最大无功可调容量；
Figure BDA0003640401540000111
为综合考虑逆变器容量约束与功率因数约束的最大可调无功容量；Ppv,i,t、Qpv,i,t分别为t时刻节点i安装光伏的有功出力与无功出力；Spv,i为节点i安装光伏逆变器额定容量；ρmin为光伏逆变器最小功率因数；γ为无功可调系数，范围为0～1；以图2为例，当光伏逆变器有功功率为PA时，逆变器仅受逆变器容量约束而处于工作点A，QA即为此时的最大无功可调容量；当光伏逆变器有功功率为PB时，逆变器还需考虑功率因数限制而处于工作点B，QB为此时的最大无功可调容量；当光伏有功功率为0时，工作点处于OD段，逆变器进入固定无功工作模式，此时最大无功可调容量为γSpv,i；
潮流约束
Figure BDA0003640401540000112
Figure BDA0003640401540000113
其中：Ui,t、Uj,t分别为t时段节点i、j的电压幅值；Gij、Bij分别为节点i、j间的支路电导和支路电纳；θij,t为t时段节点i、j的电压相角差；Pi,t、Qi,t分别为时段t节点i的注入有功功率和无功功率；PPV,i,t、QPV,i,t分别为t时段节点i处光伏出力的有功功率和无功功率；PES,i,t为t时段节点i处储能出力的有功功率；PL,i,t、QL,i,t分别为t时段节点i处负荷的有功功率和无功功率；Ω为配电网节点集合。
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；否则转入光储协调调压第二阶段，本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器。
光储协调调压第二阶段，初始化各光伏逆变器的无功输出率作为一致性变量，并设置一定的调压步长，当初始状态变量不满足约束时改变调压步长重新初始化，系统中各光伏逆变器依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
约定取有向图G＝{V,E}表示分布式电压调节的通信网络拓扑，其中V＝{v1,v2,...,vN}表示所有通信节点集合；E＝{eij|eij＝(i,j),i,j∈V}表示所有通信链路集合；eij表示节点i与节点j之间存在通信链接，为保证分布式控制的可靠性，本实施例中通信模式为全双工通信，即eij＝eji；基于一致性算法的分布式控制需要为通信链路eij分配状态转移权重wij，设系统第k次迭代时节点i的控制状态变量为xi,k，则一致性算法表达为：
Figure BDA0003640401540000121
其中，Vi表示所有与节点i存在通信链接的节点集合；wij取值为：
Figure BDA0003640401540000122
其中，IDi表示通信节点i的入度。
设整个系统控制器的个数为N，则Xk＝[xi,k]N×1表示k次迭代后系统状态变量列向量；W＝[wij]N×N表示由各通信链路状态转移权重组成的状态转移矩阵，一致性算法的矩阵表达为：
Xk+1＝W·Xk,k＝1,2,…,n (11)
引入k阶(k≥0)切比雪夫多项式，表示为：
Figure BDA0003640401540000131
其递推形式为：
Figure BDA0003640401540000132
利用式(11)、(12)构造滤波多项式：
Figure BDA0003640401540000133
其中，τ为加速因子；λ2为系统状态转移矩阵W的模值非1最大特征值且|λ2|＜1；
根据式(13)、(14)进行滤波加速的一致性算法可表达为：
Figure BDA0003640401540000134
Figure BDA0003640401540000135
考虑到各光伏逆变器容量的差异性，取各光伏逆变器的无功输出率作为一致性变量，表示为：
Figure BDA0003640401540000136
其中，Qpv,i,t表示t时刻节点i处光伏逆变器无功功率；
Figure BDA0003640401540000137
由式(5)得出；
当t时刻光伏并网点i发生电压越限，设置各光伏逆变器无功输出率初始状态向量X1
Figure BDA0003640401540000138
其中，μ为调节步长；V为所有光储系统安装节点集合，同时也是信息系统中控制器所在节点集合，且节点数为N。
系统中各光伏逆变器依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于式(15)～(16)进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代，最终得到元素收敛于共同稳定值的Xk＝[xi,k]N×1＝[rpv,i,t,k]N×1。则该阶段中t时刻各逆变器无功输出值为
Figure BDA0003640401540000141
开始执行一致性迭代时，当式(17)中|xi,1|＞1时，调节步长μ应适当缩小，以使无功输出率满足约束。
此外该过程满足约束：式(7)～(8)潮流约束及功率因数约束：
Figure BDA0003640401540000142
其中，
Figure BDA0003640401540000143
为t时刻节点i光伏逆变器的功率因数。
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则返回光储协调调压第二阶段继续迭代；若耗尽则转入光储协调调压第三阶段，本地控制器向相邻电压控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网电压控制器。
光储协调调压第三阶段，初始化各储能的荷电状态变化量作为一致性变量，并设置一定的调压步长，当初始状态变量不满足约束时改变调压步长重新初始化。系统中各储能依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行储能的荷电状态变化量的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
考虑到各储能电池容量的差异性，选取储能的荷电状态变化量作为一致性变量，表示为：
ΔSoc,i,t＝Pes,i,t·Δt/Ses,i (21)
其中，Pes,i,t为t时刻节点i处储能的有功功率；Δt为储能调节充放电时间；Ses,i为节点i处安装储能容量。
当t时刻光伏并网点i发生电压越限，设置各储能荷电状态变化量初始状态向量X1；
Figure BDA0003640401540000151
基于式(15)～(16)进行各储能电池荷电状态变化量的一致性迭代，最终得到元素收敛于共同稳定值的Xk＝[xi,k]N×1＝[ΔSoc,i,t,k]N×1，则该阶段中t时刻各储能有功输出值为：
Pes,i,t,k＝ΔSoc,i,t,k·Ses,i/Δt (23)
该过程遵循式(7)～(8)潮流约束及储能荷电约束：
Figure BDA0003640401540000152
-Pes,i≤Pes,i,t,k≤Pes,i (25)
其中，Soc,i,t,k为t时刻有功调节后节点i处储能的荷电状态；
Figure BDA0003640401540000153
Soc 分别为储能荷电状态上、下限；Pes,i,t,k为t时刻节点i处储能有功功率指令值；Pes,i为节点i储能额定有功功率值。
计算该时刻各储能的调压有功输出值，并检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界；若没有达到则返回光储协调调压第三阶段继续迭代；否则电压优化流程结束，调压过程需考虑储能有功功率输出约束与荷电状态约束。
实施例2
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了配电网光储系统多阶段协调电压优化装置，包括：
第一阶段光储协调调压模块，用于当监测到线路发生电压越限时，
确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；
第二阶段光储协调调压模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；
第三阶段光储协调调压模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；
最终电压优化流程判断模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法；需要说明的是，电子设备可包括但不仅限于处理单元、存储单元；本领域技术人员可以理解，电子设备包括处理单元、存储单元并不构成对计算设备的限定，可以包括更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法；需要说明的是，可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合；可读介质上包含的程序可以用任何适当的介质传输，包括，但不限于无线、有线、光缆，RF等等，或者上述的任意合适的组合。例如，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java，C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行，或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
当监测到线路发生电压越限时，确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；
检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。
2.根据权利要求1所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：第二阶段光储协调调压的方法为：
初始化各光伏逆变器的无功输出率作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各光伏逆变器依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
3.根据权利要求2所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：第三阶段光储协调调压的方法为：
初始化各储能的荷电状态变化量作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各储能依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行储能的荷电状态变化量的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
4.根据权利要求3所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：
第二阶段光储协调调压过程中，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代时，其引入的k阶切比雪夫多项式为：
Figure FDA0003640401530000021
其递推形式为：
Figure FDA0003640401530000022
构造滤波多项式：
Figure FDA0003640401530000023
其中，τ为加速因子；λ2为系统状态转移矩阵W的模值非1最大特征值且|λ2|＜1；W表示由各通信链路状态转移权重组成的状态转移矩阵；
进行滤波加速的一致性算法可表达为
Figure FDA0003640401530000024
Figure FDA0003640401530000025
其中，则Xk表示k次迭代后系统状态变量列向量。
5.根据权利要求1所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：第一阶段光储协调调压的方法为：获取当前最大可调无功容量，并依据解析法执行无功补偿。
6.根据权利要求4所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：所述约束条件包括光伏逆变器输出受逆变器容量约束、功率因数约束、潮流约束。
7.配电网光储系统多阶段协调电压优化装置，其特征在于，包括：
第一阶段光储协调调压模块，用于当监测到线路发生电压越限时，确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；
第二阶段光储协调调压模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；
第三阶段光储协调调压模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；
最终电压优化流程判断模块，用于检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
CN202210517735.6A 2022-05-12 2022-05-12 配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置 Pending CN114928064A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210517735.6A CN114928064A (zh) 2022-05-12 2022-05-12 配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210517735.6A CN114928064A (zh) 2022-05-12 2022-05-12 配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114928064A true CN114928064A (zh) 2022-08-19

Family

ID=82808981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210517735.6A Pending CN114928064A (zh) 2022-05-12 2022-05-12 配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114928064A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116388211A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 国网上海能源互联网研究院有限公司 分布式光伏并网电压越限治理方法、装置、系统和介质
CN117543619A (zh) * 2023-11-09 2024-02-09 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司 基于分布式接入的光伏储能一体化发电系统
CN118174354A (zh) * 2024-02-05 2024-06-11 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种解决分布式光伏接入的配电网电压越限的方法
CN118174354B (zh) * 2024-02-05 2024-10-22 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种解决分布式光伏接入的配电网电压越限的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116388211A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 国网上海能源互联网研究院有限公司 分布式光伏并网电压越限治理方法、装置、系统和介质
CN116388211B (zh) * 2023-06-07 2023-08-11 国网上海能源互联网研究院有限公司 分布式光伏并网电压越限治理方法、装置、系统和介质
CN117543619A (zh) * 2023-11-09 2024-02-09 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司 基于分布式接入的光伏储能一体化发电系统
CN117543619B (zh) * 2023-11-09 2024-05-14 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司 基于分布式接入的光伏储能一体化发电系统
CN118174354A (zh) * 2024-02-05 2024-06-11 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种解决分布式光伏接入的配电网电压越限的方法
CN118174354B (zh) * 2024-02-05 2024-10-22 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种解决分布式光伏接入的配电网电压越限的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109586269B (zh) 考虑参数自寻优的直流微电网虚拟惯性控制方法及系统
CN109361242B (zh) 一种光伏发电自动电压控制方法
CN114928064A (zh) 配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置
CN108695857B (zh) 风电场自动电压控制方法、装置及系统
CN110323979B (zh) 一种考虑电压稳定的发电机励磁调差系数优化整定方法
CN111327047A (zh) 一种确定级联式电网多交流断面输电能力的方法及系统
CN104701858A (zh) 计及分区动态无功储备的无功电压控制方法
CN112467748A (zh) 三相不平衡主动配电网双时标分布式电压控制方法及系统
CN113890039B (zh) 一种多端柔性直流配电网潮流调度优化方法
CN116436040B (zh) 考虑频率动态安全约束的输配电协同优化调度方法和系统
Zhang et al. Multi-Resource Collaborative Service Restoration of a Distribution Network with Decentralized Hierarchical Droop Control
CN115473284B (zh) 区域电力交换约束下配电系统运行的鲁棒优化方法、系统及计算机设备
CN110751328A (zh) 基于联合加权熵的高比例可再生能源电网适应性规划方法
Saadatmand et al. Optimal fractional-order PID controller of inverter-based power plants for power systems LFO damping
Zhong et al. Probabilistic optimal power flow calculation of AC/DC hybrid distribution network with photovoltaic power and electric vehicles
CN115912496A (zh) 一种配电网源-储-荷多模态功率调度方法
CN111769570B (zh) 计及暂态电压约束的日前两阶段动态无功储备优化方法、系统、存储介质
Ramesh et al. Cost Optimization by Integrating PV-System and Battery Energy Storage System into Microgrid using Particle Swarm Optimization
Pinto et al. Needs and Improvements in Power Flow Analysis
CN113765159A (zh) 基于协调控制提升新能源场站电压控制能力的方法及系统
CN112054553A (zh) 电热气互联系统协调优化运行方法、系统、介质及设备
Lim et al. A Coordinated Control Strategy of MT-HVDC Grids to Reduce Real-Time Frequency Deviations by Considering Malfunction of Converter
CN111585267A (zh) 一种基于单相光伏储能一体机的新型adrc分层协调控制方法
Chi et al. Coordinated voltage control of renewable energy power plants in weak sending-end power grid
CN107562971B (zh) 一种基于pss/e的交直流电网潮流计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination