CN115102196A - 考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法 - Google Patents

考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115102196A
CN115102196A CN202210482697.5A CN202210482697A CN115102196A CN 115102196 A CN115102196 A CN 115102196A CN 202210482697 A CN202210482697 A CN 202210482697A CN 115102196 A CN115102196 A CN 115102196A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
reactive power
reactive
sensitivity
node
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
CN202210482697.5A
Other languages
English (en)
Inventor
吴昌
李震
倪秋龙
石博隆
杨滢
叶琳
周正阳
周靖皓
方略
留益斌
黄炎阶
周慧忠
谢永胜
任娴婷
徐红泉
杨向明
沈绍斐
丁霄寅
殷一般
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.)
Quzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Quzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang 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 Quzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd filed Critical Quzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority to CN202210482697.5A priority Critical patent/CN115102196A/zh
Publication of CN115102196A publication Critical patent/CN115102196A/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
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • 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
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected 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
    • H02J3/12—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
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • 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
    • 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
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • 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
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • 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
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • 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
    • 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
    • H02J2300/40—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation wherein a plurality of decentralised, dispersed or local energy generation technologies are operated simultaneously

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法。包括计算协调区域内所连接设备母线对各主变关口无功灵敏度，获得各主变对应灵敏度矩阵；计算配电网内所连接新能源、存储及柔性负荷约束条件，调整配电网所连接母线无功调节能力范围；对灵敏度矩阵进行稀疏化；获取降维后灵敏度矩阵，快速达到关口无功可增减无功，对配电网无功调节能力快速评估。本发明根据配电网无功调节能力灵敏度矩阵计算方法，计算配电网区域内无功调节能力灵敏度矩阵，经过设立门槛值稀疏化矩阵最终得到能够快速评估配电网无功调节能力的灵敏度矩阵，快速的达到关口无功可增减无功，从而实现对配电网无功调节能力的快速评估。

Description

考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法
技术领域
本发明涉及汽车设备，尤其是涉及一种考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法。
背景技术
随着分布式新能源电源接入量的不断增大、电动汽车普及率的不断提高以及储能与柔性可调负荷的增多，传统电网将面临诸多的挑战。在包括储能装置、分布式新能源、SVG、SVC、柔性负荷在内的大量分散调节资源接入电网后，无功电压特性已经与常规同步机组情形有很大的不同，其显著特征是模型不确定程度高，缺乏优良的电压支撑能力。因此，可能容易恶化电网电压状态，从而降低整个混联电网的电压支撑能力，给电网安全稳定运行带来新的挑战。另一方面，分散调节资源往往具备一定的动态调节能力，有望经过协调控制，改善电网电压动态。在新能源、储能设备以及柔性负荷广泛接入的配电网中，新设备的加入对于无功调节能力估计带来了一定的挑战，如何在电网调度中使用好此类资源引起了广泛关注。
为此，亟需开展考虑新能源、储能以及柔性负荷的配电网无功调节能力快速评估实现方法，通过建立考虑新能源、储能以及柔性负荷的配电网模型，快速评估其对配电网的无功调节能力，对于建成高承载电力系统保障电网安全稳定运行尤其是在配电网环境下有着重大意义。
发明内容
本发明主要是解决了对于新能源、储能设备及柔性负荷接入电网，影响电网稳定安全运行，亟需对配电网无功调节能力进行快速评估，现有技术缺乏考虑新能源、储能、柔性负荷的配电网无功调节能力评估方法以及评估存在计算规模大，复杂度高的问题，提供了一种考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，根据配电网无功调节能力灵敏度矩阵计算方法，计算配电网区域内无功调节能力灵敏度矩阵，经过设立门槛值稀疏化矩阵最终得到能够快速评估配电网无功调节能力的灵敏度矩阵，快速的达到关口无功可增减无功，从而实现对配电网无功调节能力的快速评估。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，包括以下步骤：
S1.计算协调区域内所连接设备母线对各主变关口无功灵敏度，获得各主变对应灵敏度矩阵；
S2.计算配电网内所连接新能源、存储及柔性负荷约束条件，调整配电网所连接母线无功调节能力范围；
S3.对灵敏度矩阵进行稀疏化；实现降维处理。
S4.获取降维后灵敏度矩阵，快速达到关口无功可增减无功，对配电网无功调节能力快速评估。
本发明根据配电网无功调节能力灵敏度矩阵计算方法，计算配电网区域内无功调节能力灵敏度矩阵，经过设立门槛值稀疏化矩阵最终得到能够快速评估配电网无功调节能力的灵敏度矩阵，快速的达到关口无功可增减无功，从而实现对配电网无功调节能力的快速评估。
作为一种优选方案，所述步骤S1具体过程包括：
S11.根据电网中潮流方程式，
Figure BDA0003628193740000031
Figure BDA0003628193740000032
Vi,min≤Vi t≤Vi,max
Figure BDA0003628193740000033
其中
Figure BDA0003628193740000034
为t时刻节点i处的有功功率，
Figure BDA0003628193740000035
为t时刻节点i处的无功功率，
Figure BDA0003628193740000036
为t时刻节点i处的电压，
Figure BDA0003628193740000037
为节点i、j在t时刻的相角差，Gij为节点i、j之间的电导，Bij为节点i、j之间的电纳，Pij为节点i、j之间传输的有功功率，Pij，max为线路传输有功功率最大值， Pij，min为线路传输有功功率最小值，Vi，max为节点电压最大值， Vi，min为节点电压最小值，θij，max为相角差最大值，θij，min为相角差最小值；
将上述方程式表示为，
f(x,u)＝0
h＝g(x,u) (1)
其中f()为潮流公式的等式形式的变换，g()为潮流公式的不等式形式变换，x为状态变量，u为控制变量，h为依从变量；
对公式(1)线性化后得到，
Δx＝Sxu·Δu
Δh＝Shu·Δu
其中
Figure BDA0003628193740000041
即为状态变量和依从变量对控制变量的灵敏度表现算式；
S12.根据无功潮流模型：
QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0
Qb＝Qb(VPQ，VPV，Tk)
QPV＝QPV(VPQ，VPV，Tk)
其中在潮流模型中设PQ节点和PV节点数量分别为NPQ和NPV，状态变量是PQ节点的电压幅值
Figure BDA0003628193740000042
R为集合，控制变量 u＝[QPQ，VPV，Tk]，
Figure BDA0003628193740000043
是PQ节点的无功注入，
Figure BDA0003628193740000044
是 PV节点的电压幅值，
Figure BDA0003628193740000045
是变压器变比，NT表示变压器节点数量，重要依从变量h＝[Qb，QPV]T，Qb∈Rb是支路无功潮流，b表示支路数量，
Figure BDA0003628193740000046
是PV节点的无功注入；
S13.VPQ与QPV的关系为QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0，以及 f(x，u)＝0中的状态变量和依存变量，适用于公式
Figure BDA0003628193740000047
计算，得到无功灵敏度计算公式
Figure BDA0003628193740000048
VPQ与VPV的关系为QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0，以及h＝g(x，u) 中的状态变量和依存变量，适用于公式计算，得到无功灵敏度计算公式
Figure BDA0003628193740000051
其中，
Figure BDA0003628193740000052
表示VPQQPQ两变量关系函数；
对主变关口连接设备母线计算无功调节灵敏度，判断设备母线是否为PV节点，若是采用公式(2)进行无功调节灵敏度计算，若否采用公式(3)进行无功调节灵敏度计算；
根据各主变关口所连接设备母线的无功灵敏度，形成各主变对应灵敏度矩阵，
Figure BDA0003628193740000053
其中S的第i行记为Si，n为配电网内关口个数，m为配电网锁连接设备母线个数。
作为一种优选方案，所述步骤S2具体过程包括：
S21.配电网所连接母线可增减无功为：
Figure BDA0003628193740000054
Figure BDA0003628193740000055
其中Q+、Q为m维列向量，第i条母线可增减无功依从为Qi+、Qi，
Figure BDA0003628193740000056
为母线上所接分布式电源的可增减无功，
Figure BDA0003628193740000057
为母线上所接储能设备可增减无功，
Figure BDA0003628193740000058
为母线上所接柔性负荷设备可增减无功；
除了新能源、储能设备以及柔性负荷设备以外的无功调节设备为配网所连接母线上的电(容)抗器，其可增减无功均为额定值，其可在额定值上下限之间自由调节，新能源、储能设备以及柔性负荷设备的无功调节能力由于其不确定性，存在约束条件。
S22.根据电网潮流情况计算连接新能源发电设备、储能设备、柔性负荷设备的节点约束条件，
新能源发电设备的无功增减变化量约束条件为：
Figure BDA0003628193740000061
其中，f(PPV)为新能源发电设备概率密度函数，PPV为新能源发电设备有功功率，
Figure BDA0003628193740000062
为最大有功功率，α和β为分布系数，Γ为Gamma 函数，新能源发电的有功出力根据光强分为NPV种状态，Fm(i)表示第 i种状态出现的概率，i＝1,2…NPV，
Figure BDA0003628193740000063
为节点无功功率，V为节点电压，
Figure BDA0003628193740000064
为节点电流；
储能设备无功增减变化量约束条件为：
Figure BDA0003628193740000065
其中，
Figure BDA0003628193740000066
分布为储能充电功率的上下限，ni,ch、ni,dch为储能充电效率系数，
Figure BDA0003628193740000071
为状态变量，为1时充电，0时放电，
Figure BDA0003628193740000072
为t 时刻节点i的电量，
Figure BDA0003628193740000073
为考虑寿命因素后设置的电量；储能装置与静止同步补偿器结合，通过电抗器或直接并联到大电网上，通过控制输出电压的幅值和相位，使得设备电压与系统电压存在电压差，即可使静止无功补偿器发出无功功率，实现对系统的动态无功补偿。
柔性负荷设备可增减无功变化量约束条件为：
Figure BDA0003628193740000074
Figure BDA0003628193740000075
其中，
Figure BDA0003628193740000076
为柔性负荷设备有功功率，
Figure BDA0003628193740000077
为为柔性负荷设备无功功率，ZNi、INi、SNi分别为节点i所接柔性负荷中的恒阻抗、恒电流、恒功率负荷参数；当柔性负荷的功率功率因数角
Figure BDA0003628193740000078
确定后，通过改变节点电压Ui,可等比例改变柔性负荷输出有功、无功功率。
调整上述节点无功调节能力上下限以满足新能源、柔性负荷及储能设备的发电约束条件；
S23.配电网关口可增减无功表示为：
Figure BDA0003628193740000079
其中，q+、q为关口可增减无功向量，均为n维列向量，qi+、qi为关口i的可增减无功；
根据灵敏度矩阵配电网关口可增减无功表示为：
Figure BDA0003628193740000081
作为一种优选方案，所述步骤S3具体过程包括：
S31.设定灵敏度门槛值；
S32.对于每台主变，从协调区域中该主变连接的设备中选取灵敏度达到门槛值的无功调设备，获取降维后的灵敏度矩阵A；
本步骤相当于将灵敏度矩阵S中绝对值小于门槛值的元素置零。
S33.通过降维后灵敏度矩阵，得到配电网无功调节能力，
其中关口可增减无功为：
Figure BDA0003628193740000082
Figure BDA0003628193740000083
其中，Ai为子协调区域i对应的灵敏度向量，Ai与Si的关系为 {(aj|aj∈Si且aj∈Gi)}，aj为Ai中的元素，Gi为子协调区域。即Si中只有那些属于子协调区域Gi内的元素才起作用。
因此，本发明的优点是：根据配电网无功调节能力灵敏度矩阵计算方法，计算配电网区域内无功调节能力灵敏度矩阵，经过设立门槛值稀疏化矩阵最终得到能够快速评估配电网无功调节能力的灵敏度矩阵，快速的达到关口无功可增减无功，从而实现对配电网无功调节能力的快速评估。
附图说明
图1是本发明的一种流程示意图；
图2是本发明实施例中例举的电网结构图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例一种考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1.计算协调区域内所连接设备母线对各主变关口无功灵敏度，获得各主变对应灵敏度矩阵；具体过程包括：
S11.根据电网中潮流方程式，
Figure BDA0003628193740000091
Figure BDA0003628193740000092
Vi，min≤Vi t≤Vi，max
Figure BDA0003628193740000093
其中
Figure BDA0003628193740000094
为t时刻节点i处的有功功率，
Figure BDA0003628193740000095
为t时刻节点i处的无功功率，
Figure BDA0003628193740000096
为t时刻节点i处的电压，
Figure BDA0003628193740000097
为节点i、j在t时刻的相角差，Gij为节点i、j之间的电导，Bij为节点i、j之间的电纳，Pij为节点i、j之间传输的有功功率，Pij，max为线路传输有功功率最大值， Pij，min为线路传输有功功率最小值，Vi，max为节点电压最大值， Vi，min为节点电压最小值，θij，max为相角差最大值，θij，min为相角差最小值；
将上述方程式表示为，
f(x，u)＝0
h＝g(x，u) (1)
其中f()为潮流公式的等式形式的变换，g()为潮流公式的不等式形式变换，x为状态变量，u为控制变量，h为依从变量；
对公式(1)线性化后得到，
Δx＝Sxu·Δu
Δh＝Shu·Δu
其中
Figure BDA0003628193740000101
即为状态变量和依从变量对控制变量的灵敏度表现算式；
S12.根据无功潮流模型：
QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0
Qb＝Qb(VPQ，VPV，Tk)
QPV＝QPV(VPQ，VPV，Tk)
其中在潮流模型中设PQ节点和PV节点数量分别为NPQ和NPV，状态变量是PQ节点的电压幅值
Figure BDA0003628193740000102
R为集合，控制变量 u＝[QPQ，VPV，Tk]，
Figure BDA0003628193740000103
是PQ节点的无功注入，
Figure BDA0003628193740000104
是 PV节点的电压幅值，
Figure BDA0003628193740000105
是变压器变比，NT表示变压器节点数量，重要依从变量h＝[Qb，QPV]T，Qb∈Rb是支路无功潮流，b表示支路数量，
Figure BDA0003628193740000106
是PV节点的无功注入；
S13.VPQ与QPV的关系为QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0，以及 f(x，u)＝0中的状态变量和依存变量，适用于公式
Figure BDA0003628193740000107
计算，得到无功灵敏度计算公式
Figure BDA0003628193740000111
VPQ与VPV的关系为QPQ＝QPQ(VPQ,VPV,Tk)＝0，以及h＝g(x,u) 中的状态变量和依存变量，适用于公式计算，得到无功灵敏度计算公式
Figure BDA0003628193740000112
其中，
Figure BDA0003628193740000113
表示VPQQPQ两变量关系函数；
对主变关口连接设备母线计算无功调节灵敏度，判断设备母线是否为PV节点，若是采用公式(2)进行无功调节灵敏度计算，若否采用公式(3)进行无功调节灵敏度计算；
根据各主变关口所连接设备母线的无功灵敏度，形成各主变对应灵敏度矩阵，
Figure BDA0003628193740000114
其中S的第i行记为Si，n为配电网内关口个数，m为配电网锁连接设备母线个数。
S2.计算配电网内所连接新能源、存储及柔性负荷约束条件，调整配电网所连接母线无功调节能力范围；具体过程包括：
S21.配电网所连接母线可增减无功为：
Figure BDA0003628193740000115
Figure BDA0003628193740000116
其中Q+、Q为m维列向量，第i条母线可增减无功依从为Qi+、Qi，
Figure BDA0003628193740000121
为母线上所接分布式电源的可增减无功，
Figure BDA0003628193740000122
为母线上所接储能设备可增减无功，
Figure BDA0003628193740000123
为母线上所接柔性负荷设备可增减无功；
除了新能源、储能设备以及柔性负荷设备以外的无功调节设备为配网所连接母线上的电(容)抗器，其可增减无功均为额定值，其可在额定值上下限之间自由调节，新能源、储能设备以及柔性负荷设备的无功调节能力由于其不确定性，存在约束条件。
S22.根据电网潮流情况计算连接新能源发电设备、储能设备、柔性负荷设备的节点约束条件，
新能源发电设备的无功增减变化量约束条件为：
Figure BDA0003628193740000124
其中，f(PPV)为新能源发电设备概率密度函数，PPV为新能源发电设备有功功率，
Figure BDA0003628193740000125
为最大有功功率，α和β为分布系数，Γ为Gamma 函数，新能源发电的有功出力根据光强分为NPV种状态，Fm(i)表示第 i种状态出现的概率，i＝1,2…NPV，
Figure BDA0003628193740000126
为节点无功功率，V为节点电压，
Figure BDA0003628193740000127
为节点电流；
储能设备无功增减变化量约束条件为：
Figure BDA0003628193740000131
其中，
Figure BDA0003628193740000132
分布为储能充电功率的上下限，ni,ch、ni,dch为储能充电效率系数，
Figure BDA0003628193740000133
为状态变量，为1时充电，0时放电，
Figure BDA0003628193740000134
为t 时刻节点i的电量，
Figure BDA0003628193740000135
为考虑寿命因素后设置的电量；储能装置与静止同步补偿器结合，通过电抗器或直接并联到大电网上，通过控制输出电压的幅值和相位，使得设备电压与系统电压存在电压差，即可使静止无功补偿器发出无功功率，实现对系统的动态无功补偿。
柔性负荷设备可增减无功变化量约束条件为：
Figure BDA0003628193740000136
Figure BDA0003628193740000137
其中，
Figure BDA0003628193740000138
为柔性负荷设备有功功率，
Figure BDA0003628193740000139
为为柔性负荷设备无功功率，ZNi、INi、SNi分别为节点i所接柔性负荷中的恒阻抗、恒电流、恒功率负荷参数；当柔性负荷的功率功率因数角
Figure BDA00036281937400001310
确定后，通过改变节点电压Ui,可等比例改变柔性负荷输出有功、无功功率。
调整上述节点无功调节能力上下限以满足新能源、柔性负荷及储能设备的发电约束条件；
S23.配电网关口可增减无功表示为：
Figure BDA0003628193740000141
其中，q+、q为关口可增减无功向量，均为n维列向量，qi+、qi为关口i的可增减无功；
根据灵敏度矩阵配电网关口可增减无功表示为：
Figure BDA0003628193740000142
S3.对灵敏度矩阵进行稀疏化；具体过程包括：
S31.设定灵敏度门槛值；
S32.对于每台主变，从协调区域中该主变连接的设备中选取灵敏度达到门槛值的无功调设备，获取降维后的灵敏度矩阵A；相当于将灵敏度矩阵S中绝对值小于门槛值的元素置零。
S33.通过降维后灵敏度矩阵，得到配电网无功调节能力，
其中关口可增减无功为：
Figure BDA0003628193740000143
Figure BDA0003628193740000144
其中，Ai为子协调区域i对应的灵敏度向量，Ai与Si的关系为 {(aj|aj∈Si且aj∈Gi)}，aj为Ai中的元素，Gi为子协调区域。
S4.获取降维后灵敏度矩阵，快速达到关口无功可增减无功，对配电网无功调节能力快速评估。
本实施例根据配电网无功调节能力灵敏度矩阵计算方法，计算配电网区域内无功调节能力灵敏度矩阵，经过设立门槛值稀疏化矩阵最终得到能够快速评估配电网无功调节能力的灵敏度矩阵，快速的达到关口无功可增减无功，从而实现对配电网无功调节能力的快速评估。
以下以实例对本实施例方法进行说明。
S1.计算协调区域内所连接设备母线对各主变关口无功灵敏度，获得各主变对应灵敏度矩阵；电网结构如图2所示，共有5个500kV 站和多个220kV变电站，500kV变电站用A、B、C、D、E表示，220kV 变电站用数字1、2、3……表示，500kV变电站A内的1号变压器用A#1表示。经过拓扑分析可知，220kV网络均有电气连接形成环网，因此5个500kV站带与所有的220kV变电站，组成了1个大协调区。
各个220kV单元对500kV主变的灵敏度即计算的所连接设备母线对各主变关口无功灵敏度，如表1所示，限于篇幅，本实例仅给出 A站对应的灵敏度表。在本实例中，5个500kV站有10台主变，220kV 电厂和变电厂高压侧母线共有50条(每条母线下的无功源均等效到对应的220kV母线)，相应灵敏度矩阵为50×10。以A站1号主站 A#1为例，其关口可增减无功涉及50条母线，其计算复杂度可想而知。
表1
Figure BDA0003628193740000151
Figure BDA0003628193740000161
S2.计算配电网内所连接新能源、存储及柔性负荷约束条件，调整配电网所连接母线无功调节能力范围；
根据灵敏度矩阵获得配电网关口可增减无功为：
Figure BDA0003628193740000162
S3.对灵敏度矩阵进行稀疏化；
设定灵敏度门槛，本实例中为0.1；从协调区域中该主变连接的设备中选取灵敏度达到门槛值的无功调设备。通过表1所见，变电站 A#1所连接母线按照灵敏度从大到小依次为22、31、23、21、29、 32、33、28、27、26、20、30、34、24、25，可得到个主变关口调整范围，通过对照图2可以看到这些220kV母线与A站电气距离较近，灵敏度大，这些与实际相吻合。
对已得到的灵敏度矩阵进行稀疏化，从而实现在在大协调区域内500kV主变与对应的220kV母线构成的小协调区域的降维结构，从而对其进行合并，使整个大协调区域分为5个子区域如表2所示，
表2
Figure BDA0003628193740000171
S4.获取降维后灵敏度矩阵，快速达到关口无功可增减无功，对配电网无功调节能力快速评估。
如表2所示，比较降维前是一个10×50的计算规模，降维后变成了一个15+7+1+6+14＝43的问题，问题的复杂度大大降低，通过得到降维后的灵敏度矩阵，可以快速的达到关口无功可增减无功，从而实现对配电网无功调节能力的快速评估。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.计算协调区域内所连接设备母线对各主变关口无功灵敏度，获得各主变对应灵敏度矩阵；
S2.计算配电网内所连接新能源、存储及柔性负荷约束条件，调整配电网所连接母线无功调节能力范围；
S3.对灵敏度矩阵进行稀疏化；
S4.获取降维后灵敏度矩阵，快速达到关口无功可增减无功，对配电网无功调节能力快速评估。
2.根据权利要求1所述的考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，其特征是所述步骤S1具体过程包括：
S11.根据电网中潮流方程式，
Figure FDA0003628193730000011
Figure FDA0003628193730000012
Vi，min≤Vi t≤Vi，max
Figure FDA0003628193730000013
其中
Figure FDA0003628193730000014
为t时刻节点i处的有功功率，
Figure FDA0003628193730000015
为t时刻节点i处的无功功率，Vi t为t时刻节点i处的电压，
Figure FDA0003628193730000021
为节点i、j在t时刻的相角差，Gij为节点i、j之间的电导，Bij为节点i、j之间的电纳，Pij为节点i、j之间传输的有功功率，Pij，max为线路传输有功功率最大值，Pij，min为线路传输有功功率最小值，Vi，max为节点电压最大值，Vi，min为节点电压最小值，θij，max为相角差最大值，θij，min为相角差最小值；
将上述方程式表示为，
f(x，u)＝0
h＝g(x，u) (1)
其中f()为潮流公式的等式形式的变换，g()为潮流公式的不等式形式变换，x为状态变量，u为控制变量，h为依从变量；
对公式(1)线性化后得到，
Δx＝Sxu·Δu
Δh＝Shu·Δu
其中
Figure FDA0003628193730000022
即为状态变量和依从变量对控制变量的灵敏度表现算式；
S12.根据无功潮流模型：
QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0
Qb＝Qb(VPQ，VPV，Tk)
QPV＝QPV(VPQ，VPV，Tk)
其中在潮流模型中设PQ节点和PV节点数量分别为NPQ和NPV，状态变量是PQ节点的电压幅值
Figure FDA0003628193730000023
R为集合，控制变量u＝[QPQ，VPV，Tk]，
Figure FDA0003628193730000031
是PQ节点的无功注入，
Figure FDA0003628193730000032
是PV节点的电压幅值，
Figure FDA0003628193730000033
是变压器变比，NT表示变压器节点数量，重要依从变量h＝[Qb，QPV]T，Qb∈Rb是支路无功潮流，b表示支路数量，
Figure FDA0003628193730000034
是PV节点的无功注入；
S13.VPQ与QPV的关系为QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0，以及f(x，u)＝0中的状态变量和依存变量，适用于公式
Figure FDA0003628193730000035
计算，得到无功灵敏度计算公式
Figure FDA0003628193730000036
VPQ与VPV的关系为QPQ＝QPQ(VPQ，VPV，Tk)＝0，以及h＝g(x，u)中的状态变量和依存变量，适用于公式计算，得到无功灵敏度计算公式
Figure FDA0003628193730000037
其中，
Figure FDA0003628193730000038
表示VPOQPQ两变量关系函数；
对主变关口连接设备母线计算无功调节灵敏度，判断设备母线是否为PV节点，若是采用公式(2)进行无功调节灵敏度计算，若否采用公式(3)进行无功调节灵敏度计算；
根据各主变关口所连接设备母线的无功灵敏度，形成各主变对应灵敏度矩阵，
Figure FDA0003628193730000041
其中S的第i行记为Si，n为配电网内关口个数，m为配电网锁连接设备母线个数。
3.根据权利要求2所述的考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，其特征是所述步骤S2具体过程包括：
S21.配电网所连接母线可增减无功为：
Figure FDA0003628193730000042
Figure FDA0003628193730000043
其中Q+、Q为m维列向量，第i条母线可增减无功依从为Qi+、Qi，
Figure FDA0003628193730000044
为母线上所接分布式电源的可增减无功，
Figure FDA0003628193730000045
为母线上所接储能设备可增减无功，
Figure FDA0003628193730000046
为母线上所接柔性负荷设备可增减无功；
S22.根据电网潮流情况计算连接新能源发电设备、储能设备、柔性负荷设备的节点约束条件，
新能源发电设备的无功增减变化量约束条件为：
Figure FDA0003628193730000051
其中，f(PPV)为新能源发电设备概率密度函数，PPV为新能源发电设备有功功率，
Figure FDA0003628193730000052
为最大有功功率，α和β为分布系数，Γ为Gamma函数，新能源发电的有功出力根据光强分为NPV种状态，Fm(i)表示第i种状态出现的概率，i＝1，2…NPV，
Figure FDA0003628193730000053
为节点无功功率，V为节点电压，
Figure FDA0003628193730000054
为节点电流；
储能设备无功增减变化量约束条件为：
Figure FDA0003628193730000055
其中，
Figure FDA0003628193730000056
分布为储能充电功率的上下限，ni，ch、ni，dch为储能充电效率系数，
Figure FDA0003628193730000057
为状态变量，为1时充电，0时放电，
Figure FDA0003628193730000058
为t时刻节点i的电量，
Figure FDA0003628193730000059
为考虑寿命因素后设置的电量；柔性负荷设备可增减无功变化量约束条件为：
Figure FDA0003628193730000061
Figure FDA0003628193730000062
其中，Pi ft为柔性负荷设备有功功率，
Figure FDA0003628193730000063
为为柔性负荷设备无功功率，ZNi、INi、SNi分别为节点i所接柔性负荷中的恒阻抗、恒电流、恒功率负荷参数；
调整上述节点无功调节能力上下限以满足新能源、柔性负荷及储能设备的发电约束条件；
S23.配电网关口可增减无功表示为：
Figure FDA0003628193730000064
其中，q+、q为关口可增减无功向量，均为n维列向量，qi+、qi为关口i的可增减无功；
根据灵敏度矩阵配电网关口可增减无功表示为：
Figure FDA0003628193730000065
4.根据权利要求3所述的考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法，其特征是所述步骤S3具体过程包括：
S31.设定灵敏度门槛值；
S32.对于每台主变，从协调区域中该主变连接的设备中选取灵敏度达到门槛值的无功调设备，获取降维后的灵敏度矩阵A；
S33.通过降维后灵敏度矩阵，得到配电网无功调节能力，
其中关口可增减无功为：
Figure FDA0003628193730000071
Figure FDA0003628193730000072
其中，Ai为子协调区域i对应的灵敏度向量，Ai与Si的关系为{(aj|aj∈Si且aj∈Gi)}，aj为Ai中的元素，Gi为子协调区域。
CN202210482697.5A 2022-05-05 2022-05-05 考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法 Pending CN115102196A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210482697.5A CN115102196A (zh) 2022-05-05 2022-05-05 考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210482697.5A CN115102196A (zh) 2022-05-05 2022-05-05 考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115102196A true CN115102196A (zh) 2022-09-23

Family

ID=83287285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210482697.5A Pending CN115102196A (zh) 2022-05-05 2022-05-05 考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115102196A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313665A (zh) * 2022-10-11 2022-11-08 国网浙江省电力有限公司宁波市北仑区供电公司 一种配电站房智能配电网关系统及配电网关控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313665A (zh) * 2022-10-11 2022-11-08 国网浙江省电力有限公司宁波市北仑区供电公司 一种配电站房智能配电网关系统及配电网关控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110518575B (zh) 基于区域划分的多时间尺度主动配电网电压优化控制方法
CN107171341B (zh) 一种基于分布式计算的输配电网一体化无功优化方法
CN105375513B (zh) 一种基于实时在线等值的110千伏风电场自动电压控制方法
Said et al. Tie-line power flow control method for grid-connected microgrids with SMES based on optimization and fuzzy logic
Gao et al. Source-load-storage consistency collaborative optimization control of flexible DC distribution network considering multi-energy complementarity
CN111697588B (zh) 一种考虑ipfc控制模式的预防控制方法
CN115102196A (zh) 考虑新能源、储能及柔性负荷电网无功调节能力评估方法
CN111614110A (zh) 一种基于改进多目标粒子群算法的受端电网储能优化配置方法
Ma et al. Robust optimization model of flexible distribution network considering source-load uncertainty
CN117578634A (zh) 含分布式光伏及储能的配网馈线两级功率优化方法及系统
Liang et al. Multi-Objective Mixed-Integer Convex programming method for the siting and sizing of UPFCs in a Large-Scale AC/DC transmission system
Zhang et al. Network partitioning and hierarchical voltage regulation for distribution networks using holomorphic embedding method‐based sensitivity
Jiang et al. An enhanced drop control method for DC microgrids with accurate current sharing and DC bus voltage restoration
Deng et al. An unequal power sharing strategy for capacitive-and inductive-coupling inverters in microgrid
CN112736913B (zh) 含分布式电源的配电网功率优化模式影响因素分析方法
CN108306306A (zh) 一种利用分布式光伏进行配电网无功电压控制的方法
Li et al. Study of multi‐objective optimal power flow of AC–DC hybrid system with DCpower flow controller
CN115051392A (zh) 一种含新能源、储能及柔性负荷的无功协调优化控制方法
CN107611980B (zh) 基于双端发电机等效的交直流混合潮流优化方法
CN113097997A (zh) 一种考虑大量预想故障的暂态电压安全预防控制优化方法
CN118014402B (zh) 基于电源距离测量的光伏接入配电网容量评估方法及系统
Chi et al. Coordinated voltage control of renewable energy power plants in weak sending-end power grid
Zhang et al. Calculation Method for Maximum Accommodation Capacity of Distributed Photovoltaic in Distribution Network Considering Various Electrical Constraints
Liu et al. Distributed Secondary Optimal Control with Fast Voltage Recovery and Minimum Generation Cost for Islanded DC Microgrids
Ban et al. Research on probabilistic load flow algorithm for flexible interconnected distribution Network

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