CN115860372A - 一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，方法包括：构建3端环状直流配电网的拓扑与模型，所述拓扑包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷；确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制，通过比例积分控制实现电压、功率跟踪；提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法；基于所述能量管理方法对3端环状直流配电网进行负荷激增应对处理。装置包括：模型构建模块，控制策略确定与改进模块，长时间尺度参考运行点优化模块，短时间尺度下垂控制参数优化模块，双时间尺度能量管理计算模块，系统动态响应处理模块。本发明克服了现有技术中的不足，从改进下垂控制、双时间尺度能量管理方面提升了3端环状直流配电网的可再生能源利用率，提升动态响应能力并使其具备故障穿越能力。
Description
技术领域
本发明涉及直流配电网运行优化与协调控制领域，尤其涉及一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置。
背景技术
直流配电网具有容量大、损耗小、可靠性高的优势，与交流系统相比，不存在系统间同步运行的稳定性问题，其特有的直流组网技术有利于分布式光伏、电动汽车充电站、储能电站、直流和变频负荷的高效接入与灵活管理，是一种新型配电系统发展方向。然而可再生能源发电功率与负荷需求具有不确定性与波动性，这种随机波动会影响系统经济运行，降低系统电能质量，波动较大时甚至危及系统安全。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点和不足：
1、现有直流配电网拓扑结构过于简单，换流器不具备故障穿越能力，难以同时考虑储能单元、电动汽车充电站、分布式光伏与风机、多类型负荷；
2、现有双时间尺度能量管理方法不能优化下垂控制参数，在可再生能源波动情况下，系统无法完全利用可再生能源发电量；
3、在负荷激增、可再生能源出力突变等恶劣工况下，采用传统下垂控制的换流器的母线电压易越限。
发明内容
本发明提供了一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，本发明克服了现有技术中的不足，从改进下垂控制、双时间尺度能量管理方面提升了3端环状直流配电网的可再生能源利用率，提升动态响应能力并使其具备故障穿越能力，详见下文描述：
第一方面，一种直流配电网双时间尺度能量管理方法，所述方法包括：
(1)构建3端环状直流配电网的拓扑与模型，所述拓扑包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷；
(2)确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制，通过比例积分控制实现电压、功率跟踪；
(3)提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法；
(4)基于所述能量管理方法对3端环状直流配电网进行负荷激增应对处理。
其中，所述构建3端环状直流配电网的拓扑与模型具体为：
构建的3端环状直流配电网主要包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷。
所述拓扑中，直流配电网经中压直流母线连接，呈环状拓扑，其他单元在不同位置接入该母线，并从该母线吸收功率或向该母线注入功率：三个交流系统均为电压、频率稳定的系统，为该直流配电网提供稳定电能；模块化多电平换流器采用全桥子模块与半桥子模块共同组成的混合型拓扑结构，其输出电能质量较高，且混合型拓扑结构使其具备直流故障穿越能力。混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站由上层控制中心管理，并结合自身运行状态执行下发的调度指令；分布式光伏与风机为可再生能源发电单元，与由工业负荷、新型园区、居民区及数据中心组成的4种类型负荷，共同分散接入到该直流配电网中。
其中，所述确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制具体为：
主换流器采用定电压控制，稳定直流母线电压；从换流器采用改进下垂控制；电动汽车充电站、储能电站等单元采用定功率控制。所述基于tan函数改进的下垂控制，其控制表达式如下：
当系统出现较大波动时，换流器的直流电压偏离参考值过大。此时，tan形式下垂控制将大幅度提高换流器输出功率，使下垂曲线几乎垂直于电压轴，呈现近似定电压控制的效果。其将直流电压钳制在允许波动范围内的下限之上，保证电压不越限。
其中，所述提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法具体为：
将长时间尺度和短时间尺度两种能量管理相结合，形成双时间尺度能量管理框架。在上层长时间尺度下，以系统购电成本最小为调度的优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的长期预测数据，确定各个模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站的调度指令。在下层短时间尺度下，以上层制定的调度计划为基础，根据短期预测数据，优化从换流器的控制系数，从而使直流配电网具备能够快速响应可再生能源发电单元和负荷不确定性与波动性的能力，进一步降低系统购电成本，同时保证系统母线电压不越限。
上层长时间尺度下的目标函数如下：
式中，
为长时间尺度下NMMC个MMC换流器从上层电网购电的总成本，NtL为长时间尺度参考运行点优化中“精确预测时段”所含的调度间隔ΔtL个数，Nth为“其他时段”所含的优化间隔Δth个数，k与m分别表示第k个调度指令时刻与“其他时段”中第m个调度指令时刻，pMMC,i为第i个MMC换流器从上层电网的购电量，ck与cm为对应时刻的实时电价。
下层短时间尺度下的目标函数如下：
式中，
为短时间尺度下的NMMC个MMC换流器从上层电网购电的总成本，NtS为该调度间隔中所含的中间间隔个数，ΔtS为中间间隔。
第二方面，一种直流配电网双时间尺度能量管理装置，所述装置包括：
模型构建模块，用于建立混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站、分布式光伏与风机等灵活性资源与多类型负荷的直流配电网数学模型；
控制策略确定与改进模块，用于确定直流配电网中各个混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站、分布式光伏与风机等灵活性资源与多类型负荷的控制方式，并改进混合型模块化多电平换流器的下垂控制；
长时间尺度参考运行点优化模块，用于以系统购电成本最小为优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的长期预测数据，确定各个模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站的调度指令；
短时间尺度下垂控制参数优化模块，用于以系统购电成本最小为优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的端期预测数据，确定各个模块化多电平换流器下垂控制参数；
双时间尺度能量管理计算模块，用于调用长时间尺度参考运行点优化模块与短时间尺度下垂控制参数优化模块，确定直流配电网运行状态；
系统动态响应处理模块，用于基于双时间尺度能量管理计算模块确定的系统参数，进行直流配电网负荷激增应对处理。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
1)较之传统直流配电网架构，本发明所提架构更加复杂，并通过混合型模块化多电平换流器使直流配电网具备故障穿越能力，提升运行可靠性；
2)较之传统直流配电网优化模型，本发明所提的双时间尺度能量管理方法，通过系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化，提高负荷、可再生能源发电功率波动时的系统能源利用率；
3)较之传统直流配电网优化模型，本发明所提的双时间尺度能量管理方法，通过改进传统下垂控制，提高换流器动态响应能力，解决了直流母线电压易越限问题。
附图说明
图1为3端环状直流配电网拓扑结构图；
图2为基于改进下垂控制的直流配电网双时间尺度能量管理方法流程图；
图3为双时间尺度能量管理滚动优化示意图；
图4为数据中心负荷发生激增情况下的节点电压变化情况图；
图5为基于改进下垂控制的直流配电网双时间尺度能量管理装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为提升系统故障容错运行能力，降低控制器设计复杂等问题，本发明提供了一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置。
实施例1
一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，该方法包括以下步骤：
步骤101：构建3端环状直流配电网的拓扑与模型，所述拓扑包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷；
步骤102：确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制，通过比例积分控制实现电压、功率跟踪；
步骤103：提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法；
步骤104：基于所述能量管理方法对3端环状直流配电网进行负荷激增应对处理。
下面结合具体的计算公式、附图、实例对实施例1中的方案进行进一步地介绍，详见下文描述：
实施例2
步骤201：构建3端环状直流配电网的拓扑与模型，所述拓扑包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷；
本发明所构建的直流配电网主要由3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)、2个电动汽车(Electric Vehicle,EV)充电站、1个储能电站(Energy Storage System,ESS)、4个可再生能源发电单元(Renewable EnergySources,RESs)及4种类型负荷共同组成，其拓扑结构如图1所示。
其中，直流配电网经中压直流母线连接，呈环状拓扑，其他单元在不同位置接入该母线，并从该母线吸收功率或向该母线注入功率：三个交流系统均为电压、频率稳定的系统，为该直流配电网提供稳定电能；MMC采用全桥子模块与半桥子模块共同组成的混合型拓扑结构，其输出电能质量较高，且混合型拓扑结构使其具备直流故障穿越能力。混合型MMC、EV充电站、ESS电站由上层控制中心管理，并结合自身运行状态执行下发的调度指令；分布式光伏与风机为可再生能源发电单元，与由工业负荷、新型园区、居民区及数据中心组成的多类型负荷，共同分散接入到该直流配电网中。
步骤202：确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制，通过比例积分控制实现电压、功率跟踪；
直流母线电压的稳定是直流配电网控制的核心问题。本发明选用一种典型的协调控制策略——主从控制，该控制策略中主换流器采用定电压控制，稳定直流母线电压，从换流器采用下垂控制。在直流配电网中，上层控制中心通常以运行成本最小、线路损耗最小等为目标，优化EV充电站、ESS电站等单元的输入、输出功率，制定日前/日内调度策略，并下发调度指令。在该指令规定的参考功率下运行，可实现前述调度目标。采用定功率控制的单元能够维持其输出功率为恒定数值。因此，本发明设置EV充电站、ESS电站等单元控制方式为定功率控制。
当换流器采用传统下垂控制时，若直流配电网出现轻微波动，即：可再生能源发电单元输出或负荷需求小幅度波动时，功率与电压偏离较小，传统的下垂控制能够维持系统稳定运行；若直流配电网出现较大波动，即：可再生能源发电单元输出或负荷需求大幅度变化时，系统母线电压可能会低于允许电压下限值，影响系统安全稳定运行。传统下垂控制表达式如下：
其中，P与V分别是实际功率与电压，Pref与Vref分别是参考功率与参考电压，Ddroop是下垂系数。
本发明采用tan函数改进下垂控制，改进后的控制表达式如下：
当系统出现较大波动时，换流器的直流电压偏离参考值过大。此时，tan形式下垂控制将大幅度提高换流器输出功率，使下垂曲线几乎垂直于电压轴，呈现近似定电压控制的效果。其将直流电压钳制在允许波动范围内的下限之上，保证电压不越限。
步骤203：提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法；
本发明将长、短两种时间尺度的能量管理相结合，形成双时间尺度能量管理框架。在上层长时间尺度下，以系统购电成本最小为调度的优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的长期预测数据，确定各个MMC、EV充电站、ESS电站的调度指令。在下层短时间尺度下，以上层制定的调度计划为基础，根据短期预测数据，优化从换流器的控制系数，从而使直流配电网具备能够快速响应可再生能源发电单元和负荷不确定性与波动性的能力，进一步降低系统购电成本，同时保证系统母线电压不越限。所提双时间尺度滚动优化的能量管理框架如图2和图3所示。在本发明所提能量管理方法中，每隔一段时间触发一次长时间尺度优化，该时间间隔定义为“优化间隔”Topt；上层控制中心发送调度指令到MMC换流器、ESS电站、EV充电站的时刻，定义为“调度指令时刻”；每相邻两个“调度指令时刻”之间的间隔定义为“调度间隔”ΔtL，该间隔也是短时间尺度优化触发的间隔；“调度间隔”内的时刻定义为“中间时刻”，每相邻两个“中间时刻”之间的间隔定义为“中间间隔”。本发明将“调度间隔”设置为10min，将“中间间隔”设置为1min。
①上层长时间尺度能量管理：将以可再生能源发电单元与负荷的长时间尺度预测数据、电价、电动汽车充电站签订的合同要求响应量为输入，以系统购电成本最小为优化目标，制定MMC参考运行点、储能电站响应量、电动汽车充电量的调度指令。同时假设该系统可完全消纳(消纳率为100％)分布式光伏与风机所生产的电能。
上层长时间尺度下的目标函数如下：
其中，
为长时间尺度下NMMC个MMC换流器从上层电网购电的总成本，NtL为长时间尺度参考运行点优化中“精确预测时段”所含的调度间隔ΔtL个数，Nth为“其他时段”所含的优化间隔Δth个数，k与m分别表示第k个调度指令时刻与“其他时段”中第m个调度指令时刻，pMMC,i为第i个MMC换流器从上层电网的购电量，ck与cm为对应时刻的实时电价。
系统需满足的功率平衡约束如下式所示，任意时刻NMMC个MMC换流器从上层电网购电总功率，为该时刻下负荷需求总功率、EV充电站充电总功率、ESS电站充放电总功率、线路总损耗功率、RESs出力总功率的代数和。
其中，
分别为t时刻的负荷需求功率、EV充电站充电功率、ESS电站充放电功率、线路损耗功率、RESs出力功率，Nload、NEV、NESS、Nbranch、NRES分别为负荷总数、EV充电站总数、ESS电站总数、支路总数、RESs总数。
为保证ESS电站的运行安全性，需设置荷电状态(State of Charge,SOC)上下限约束，以第k至k+1个调度指令时刻为例，该约束可表示为：
SOCmin≤SOCk≤SOCmax (8)
其中，
与/>
分别为第k个调度指令时刻ESS电站的充电功率、放电功率，/>
为第k个调度间隔的充放电量，ηch为充电效率，ηdisch为放电效率，CESS为ESS电站的容量，SOCk为第k个调度指令时刻时ESS电站的SOC，SOCmax与SOCmin分别为ESS电站SOC上下限。
在控制中心制定调度策略前，EV充电站已和MVDC-DS签订了电量响应的合同。因此，其充电功率需满足对应的合同要求，即：
其中，
为第u个响应阶段包含的调度间隔个数，/>
为第u个响应阶段中规定的充电响应量，Ncontract为合同周期个数。
②下层短时间尺度能量管理：控制中心根据RESs与负荷的短期预测数据对各个MMC从换流器的下垂控制系数进行优化。其目的在于，使MMC从换流器能够应对RESs、负荷的快速波动与不确定性，进一步降低系统购电成本，同时保证系统安全稳定运行。
下层短时间尺度下的目标函数如下：
其中，
为短时间尺度下的NMMC个MMC换流器从上层电网购电的总成本，NtS为该调度间隔中所含的中间间隔个数，ΔtS为中间间隔。
在每个中间时刻，MMC从换流器需要满足的下垂控制约束如下：
其中，
与/>
分别为第n个中间时刻的MMC从换流器实际电压与实际功率，
与/>
分别为MMC从换流器参考电压与参考功率，/>
设置为系统正常运行电压，
为待优化的下垂系数。/>
可直接取值为1，也可根据系统控制效果进行动态调整，从而获取较为理想的响应速度与超调量。
步骤204：基于所述能量管理方法对3端环状直流配电网进行负荷激增应对处理。
采用传统的粒子群算法求解直流配电网的双时间尺度能量管理问题。将能量管理优化求解的结果作为已知参数，对直流配电网进行运行仿真，获取系统动态响应情况。
为验证所提方法的有效性，本发明在图1所述直流配电网基础上进行分析计算与仿真运行，设立ESS电站的容量为28MWh，SOC初始值设置为20％，SOCmin为10％，SOCmax为90％，充放电效率ηch与ηdisch均设置为90％。系统内各直流母线电压允许波动范围设置为±3％UN。EV充电站与直流配电网签订的合同要求如下表所示。
表1EV充电站签订合同的要求
本发明设置5种场景，如下表所示。
表2场景设置
(1)直流配电网经济性分析
5种场景的系统购电总成本与线路总损耗如下表所示。
表3系统购电总成本与线路总损耗
对比表3中场景2与场景4下的系统总购电成本，可知当MMC从换流器采用相同的控制策略时，ESS电站不参与优化运行(场景4)的总购电成本为414.79美元，ESS电站参与优化运行(场景2)的总购电成本为373.26美元，总成本降低约11％。即本文所提的能量管理方法可以通过灵活调度ESS电站，实现系统运行经济性的显著提升。对比表3中场景1、场景2、场景3的购电成本，可知相比于定功率控制，当MMC从换流器采用下垂控制时，系统总购电成本较小。对比表3中场景2与场景1、场景5的购电成本，可知在长时间尺度优化上增加短时间尺度的下垂控制参数优化，能够进一步降低系统购电成本。
(2)直流配电网动态响应分析
当RESs与负荷的短期预测数据出现较大偏差，或实际生产生活中由于其他不可控事件使系统出现较大波动时，直流配电网的直流母线电压将出现较大偏离，从而影响系统的安全稳定运行。为进一步分析tan形式下垂控制在应对极端恶劣工况时的有效性，假设在10:10-10:20时段中，10:10:03时刻，节点18的数据中心负荷由原来的4.8MW激增100％至9.6MW。
在MATLAB/Simulink仿真环境中，该极端工况下，tan形式下垂控制中的参数a取5和10时的场景5下的节点18电压V18，及场景1下的V18，三者的电压响应情况如图4所示。当系统的MMC从换流器采用场景1的优化下垂系数的下垂控制时，V18将大幅度跌落，超过电压允许波动范围的下限，即20×(1-3％)kV＝19.40kV。当系统的MMC从换流器采用tan形式下垂控制时，V18将在允许波动范围之内，且其响应特性会随着a的变化而改变。当a数值取值较小时，MMC从换流器能够更为快速地响应负荷激增，减小电压跌落幅值。
因此，与传统下垂控制相比，所提tan形式下垂控制能更好的应对RESs和负荷的大幅度波动，提高极端工况下的直流配电网运行安全性。
综上所述，该一种直流配电网双时间尺度能量管理方法的优点如下：
1)较之传统直流配电网架构，本发明所提架构更加复杂，并通过混合型模块化多电平换流器使直流配电网具备故障穿越能力，提升运行可靠性；
2)较之传统直流配电网优化模型，本发明所提的双时间尺度能量管理方法，通过系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化，提高负荷、可再生能源发电功率波动时的系统能源利用率；
3)较之传统直流配电网优化模型，本发明所提的双时间尺度能量管理方法，通过改进传统下垂控制，提高换流器动态响应能力，解决了直流母线电压易越限问题。
一种直流配电网双时间尺度能量管理装置，该装置包括：
模型构建模块，用于建立混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站、分布式光伏与风机等灵活性资源与多类型负荷的直流配电网数学模型；
控制策略确定与改进模块，用于确定直流配电网中各个混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站、分布式光伏与风机等灵活性资源与多类型负荷的控制方式，并改进混合型模块化多电平换流器的下垂控制；
长时间尺度参考运行点优化模块，用于以系统购电成本最小为优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的长期预测数据，确定各个模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站的调度指令；
短时间尺度下垂控制参数优化模块，用于以系统购电成本最小为优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的端期预测数据，确定各个模块化多电平换流器下垂控制参数；
双时间尺度能量管理计算模块，用于调用长时间尺度参考运行点优化模块与短时间尺度下垂控制参数优化模块，确定直流配电网运行状态；
系统动态响应处理模块，用于基于双时间尺度能量管理计算模块确定的系统参数，进行直流配电网负荷激增应对处理。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，其特征在于，所述方法包括：
构建3端环状直流配电网的拓扑与模型，所述拓扑包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷；
确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制，通过比例积分控制实现电压、功率跟踪；
提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法；
基于所述能量管理方法对3端环状直流配电网进行负荷激增应对处理。
2.根据权利要求1所述的一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，其特征在于，所述构建3端环状直流配电网的拓扑与模型具体为：
构建的3端环状直流配电网主要包括：3个交流系统、3个混合型模块化多电平换流器、2个电动汽车充电站、1个储能电站、3个分布式光伏与1个风机及4种类型负荷。
其中，直流配电网经中压直流母线连接，呈环状拓扑，其他单元在不同位置接入该母线，并从该母线吸收功率或向该母线注入功率：三个交流系统均为电压、频率稳定的系统，为该直流配电网提供稳定电能；模块化多电平换流器采用全桥子模块与半桥子模块共同组成的混合型拓扑结构，其输出电能质量较高，且混合型拓扑结构使其具备直流故障穿越能力。混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站由上层控制中心管理，并结合自身运行状态执行下发的调度指令；分布式光伏与风机为可再生能源发电单元，与由工业负荷、新型园区、居民区及数据中心组成的4种类型负荷，共同分散接入到该直流配电网中。
3.根据权利要求1所述的一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，其特征在于，所述确定各单元控制方式，采用tan函数改进从换流器下垂控制具体为：
主换流器采用定电压控制，稳定直流母线电压；从换流器采用改进下垂控制；电动汽车充电站、储能电站等单元采用定功率控制。所述基于tan函数改进的下垂控制，其控制表达式如下：
当系统出现较大波动时，换流器的直流电压偏离参考值过大。此时，tan形式下垂控制将大幅度提高换流器输出功率，使下垂曲线几乎垂直于电压轴，呈现近似定电压控制的效果。其将直流电压钳制在允许波动范围内的下限之上，保证电压不越限。
4.根据权利要求1所述的一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，其特征在于，所述提出考虑系统层调度指令与换流器层控制系数协同优化的双时间尺度能量管理方法具体为：
将长时间尺度和短时间尺度两种能量管理相结合，形成双时间尺度能量管理框架。在上层长时间尺度下，以系统购电成本最小为调度的优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的长期预测数据，确定各个模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站的调度指令。在下层短时间尺度下，以上层制定的调度计划为基础，根据短期预测数据，优化从换流器的控制系数，从而使直流配电网具备能够快速响应可再生能源发电单元和负荷不确定性与波动性的能力，进一步降低系统购电成本，同时保证系统母线电压不越限。
上层长时间尺度下的目标函数如下：
其中，
为长时间尺度下NMMC个MMC换流器从上层电网购电的总成本，NtL为长时间尺度参考运行点优化中“精确预测时段”所含的调度间隔ΔtL个数，Nth为“其他时段”所含的优化间隔Δth个数，k与m分别表示第k个调度指令时刻与“其他时段”中第m个调度指令时刻，pMMC,i为第i个MMC换流器从上层电网的购电量，ck与cm为对应时刻的实时电价。
下层短时间尺度下的目标函数如下：
其中，
为短时间尺度下的NMMC个MMC换流器从上层电网购电的总成本，NtS为该调度间隔中所含的中间间隔个数，ΔtS为中间间隔。
5.一种直流配电网双时间尺度能量管理方法及装置，其特征在于，所述装置包括：
模型构建模块，用于建立混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站、分布式光伏与风机等灵活性资源与多类型负荷的直流配电网数学模型；
控制策略确定与改进模块，用于确定直流配电网中各个混合型模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站、分布式光伏与风机等灵活性资源与多类型负荷的控制方式，并改进混合型模块化多电平换流器的下垂控制；
长时间尺度参考运行点优化模块，用于以系统购电成本最小为优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的长期预测数据，确定各个模块化多电平换流器、电动汽车充电站、储能电站的调度指令；
短时间尺度下垂控制参数优化模块，用于以系统购电成本最小为优化目标，根据分布式光伏、风机出力及负荷的端期预测数据，确定各个模块化多电平换流器下垂控制参数；
双时间尺度能量管理计算模块，用于调用长时间尺度参考运行点优化模块与短时间尺度下垂控制参数优化模块，确定直流配电网运行状态；
系统动态响应处理模块，用于基于双时间尺度能量管理计算模块确定的系统参数，进行直流配电网负荷激增应对处理。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116054266A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 西安热工研究院有限公司 | 一种可控储能电站联合火电机组调频调峰系统及方法 |
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| CN107093893A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-08-25 | 中国电力科学研究院 | 一种直流配电网的功率‑电压协调控制方法及装置 |
| CN107104456A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-29 | 国家电网公司 | 含多端光伏发电系统的直流电网电压优化控制方法 |
-
2022
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