基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，着重分析主动配电网ADN中各种主动管理措施。基于可再生能源及负荷的时序特性，分析可再生能源出力切除、OLTC分接头调整、网络重构等多种主动管理措施对可再生能源消纳能力的影响。建立了考虑负荷、可再生能源时序特性的消纳模型，采用原对偶内点法对模型进行快速求解，可以改善配电网的运行条件，提高配电网对可再生能源的消纳能力。

More active management of distribution network based on renewable energy consumption method

The invention relates to a more active management of distribution network based on renewable energy consumption method, focuses on the analysis of active distribution network ADN in a variety of active management measures. The timing characteristics of renewable energy and load based on the analysis of influence of various renewable energy output resection, OLTC tap adjustment and reconstruction of network active management measures on renewable energy consumptive ability. To establish the model of load, renewable energy consumptive timing characteristics into account, the primal dual interior point method to solve the model quickly, can improve the operation condition of distribution network, improve the absorptive capacity of the distribution network of renewable energy.

【技术实现步骤摘要】
基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法
本专利技术涉及一种电网管理技术，特别涉及一种基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法。
技术介绍
随着社会经济的快速发展和城市化建设的不断推进，电力需求持续增长；传统的集中式大规模发电已经不能满足电能清洁生产和能源高效利用的要求，同时还给环境保护带了沉重的压力。这样的背景下，分布式能源特别是间隙性可再生能源将凭借其环境友好的优点得到快速发展。分布式发电(DistributedGeneration，DG)通常指安装在用户附近小型独立的发电系统，主要包括：微型燃气轮机、风力发电机、光伏发电机、储能等。DG作为利用可再生能源发电的重要形式之一，在各国政策推动下得到快速发展，必将逐步成为全世界发电领域重要组成部分。随着DG的快速发展，DG接入也给配电网带来一系列的问题，如接入点电压升高、系统双向潮流等。由于目前的被动管理模式，系统对DG及网络自身不加以相应的控制，导致系统无法充分利用DG在改善系统网损和电压质量等方面的积极作用。针对这种被动的管理模式，很多学者提出了主动配电网(ActiveDistributionNetwork，ADN)及主动管理的概念，并将主动管理应用到间隙性可再生能源的消纳中。主动管理就是更加细致的测量和评估配电网的系统运行数据之后，对DG和配电网设备进行实时控制并采取一定的措施进行协调。主动管理模式下的配电网可以采取控制DG的发出功率、调节变压器抽头和无功补偿设备等多种主动管理措施，使得含有DG的配电系统达到最优的运行状态。从而提高配电网对DG的消纳能力，提高配电系统的供电可靠性，改善配电网的电能质量。
技术实现思路
本专利技术是针对配电网可再生能源消纳的问题，提出了一种基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，着重分析主动配电网ADN中各种主动管理措施。基于可再生能源及负荷的时序特性，分析可再生能源出力切除、OLTC分接头调整、网络重构等多种主动管理措施对可再生能源消纳能力的影响。本专利技术的技术方案为：一种基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，具体包括如下步骤：1)建立基于主动管理的配电网可再生能源消纳模型，目标函数最小化风电及光伏的切除量，也就是在有风电和光伏的支路中达到风电光伏发电量最大；2)建立约束条件包括功率平衡约束及网络运行安全约束；3)数据输入，包括网络参数，分布式电源数据，风电、光伏、负荷的时序特性数据，采用场景分析法来确定分析场景；将风电、光伏、负荷在一年中的历史数据构成Am×n矩阵，m代表历史数据的天数；n代表每一天按小时的风电、光伏、负荷数据；采用k-均值聚类算法，将m个n维样本进行聚类得到需要的场景数k；选择场景，并进行相应场景最优潮流问题的调整；4)置time＝0，利用原对偶内点法PDIPM计算在该场景的间歇性能源最大出力，即最小切机，同时得到控制变量的最优值，time＝time+1；5)返回步骤4)，直到time＝设定值，通过累加计算一年之内的间歇性能源的发电量；6)选择下一场景，进行相应场景最优潮流问题的调整，返回步骤4)，直到所有场景遍列；7)得到每个场景下的配电网可再生能源最优配置。所述步骤2)中约束条件包括功率平衡约束及网络运行安全约束，具体如下：1)2)3)4)5)6)7)8)9)gk∈G其中，PGi和QGi分别为节点i的发电机有功和无功功率；PLi，QLi分别为节点i的负荷有功和无功功率；QCi为节点i的无功补偿容量；Ui，Uj分别为节点i与j的电压幅值，j∈i表示所有与节点i直接相连的节点；Gij、Bij、δij分别是节点i与j之间的电导、电纳和电压相角差；公式1)为节点功率平衡约束；公式2)为节点电压约束，Ui、Ui,max和Ui,min分别表示节点i电压幅值及所允许的电压幅值上限和下限；公式3)为支路潮流约束，Si、Si,max分别表示支路i实际功率及所允许的传输功率上限；公式4)为分布式电源出力上下限约束，其中PDG,i，分别是第i台DG，DG包括风电WT、光伏PV、微型燃气轮机MT的有功出力，及上下限；QDG,i，分别是第i台DG的无功出力，及上下限；公式5)为无功补偿约束，其中QCi表示第i个节点无功补偿设备的投切量，和表示无功补偿设备投切量的上限和下限；公式6)为OLTC分接头抽头调节范围约束，OLTCk、和分别是第k台有载调压变压器抽头位置，抽头调节范围上限和下限；公式7)为负荷消减或需求侧响应约束，PLcur,i、分别为第i个节点负荷削减量和负荷削减上限；公式8)为风电、光伏无功出力与有功出力的函数关系，此公式仅针对间歇性DG采用恒功率因数控制，公式4)中无功范围针对间歇性DG有功、无功解耦控制；公式9)为网络重构过程中网络拓扑约束，其中gk为重构新形成的网络结构，G为所有能满足负荷供电的辐射状且无孤立节点的网络拓扑结构集。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，建立了考虑负荷、可再生能源时序特性的消纳模型，采用原对偶内点法对模型进行快速求解，可以改善配电网的运行条件，提高配电网对可再生能源的消纳能力。附图说明图1为本专利技术改进的IEEE33算例网络结构图；图2为本专利技术不同场景下间歇性能源的切除量图；图3为本专利技术不同场景下间歇性能源的消纳量图；图4为本专利技术第22周周二OLTC分接头位置图；图5为本专利技术第22周周二场景S2与S4的消纳结果图。具体实施方式本专利技术基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法通过以下途径实现：1)建立基于主动管理的配电网可再生能源消纳模型，目标函数最小化风电及光伏的切除量。达到在整个研究时段内，风电光伏发电量最大。具体如下：其中：为第i台风电机组在t时刻的出力，为第j台光伏机组在t时刻的出力，nw、np分别为风机与光伏的安装数量。2)建立约束条件包括功率平衡约束及网络运行安全约束等，具体如下：gk∈G(10)其中，PGi和QGi分别为节点i的发电机有功和无功功率；PLi，QLi分别为节点i的负荷有功和无功功率；QCi为节点i的无功补偿容量；Ui，Uj分别为节点i与j的电压幅值，j∈i表示所有与节点i直接相连的节点；Gij、Bij、δij分别是节点i与j之间的电导、电纳和电压相角差；公式(2)为节点功率平衡约束。公式(3)为节点电压约束，Ui、Ui,max和Ui,min分别表示节点i电压幅值及所允许的电压幅值上限和下限；公式(4)为支路潮流约束，Si、Si,max分别表示支路i实际功率及所允许的传输功率上限。公式(5)为分布式电源出力上下限约束，其中PDG,i，分别是第i台DG，包括风电(WindTurbine，WT)、光伏(Photovoltaic，PV)、微型燃气轮机(Micro-turbine，MT)的有功出力，及上下限；QDG,i，分别是第i台DG(风电机组、光伏机组、可调度微型燃气轮机)的无功出力，及上下限。公式(6)为无功补偿约束，其中QCi表示第i个节点无功补偿设备的投切量，和表示无功补偿设备投切量的上限和下限。公式(7)为OLTC抽头调节范围约束，OLTCk、和分别是第k台有载调压变压器抽头位置，抽头调节范围上限和下限。公式(8)为负荷消减或需求侧响应约束，PLcur,i、分别为第i个节点负荷削减量和负荷削减上限。公式(9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)建立基于主动管理的配电网可再生能源消纳模型，目标函数最小化风电及光伏的切除量，也就是在有风电和光伏的支路中达到风电光伏发电量最大；2)建立约束条件包括功率平衡约束及网络运行安全约束；3)数据输入，包括网络参数，分布式电源数据，风电、光伏、负荷的时序特性数据，采用场景分析法来确定分析场景；将风电、光伏、负荷在一年中的历史数据构成A

【技术特征摘要】
1.一种基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)建立基于主动管理的配电网可再生能源消纳模型，目标函数最小化风电及光伏的切除量，也就是在有风电和光伏的支路中达到风电光伏发电量最大；2)建立约束条件包括功率平衡约束及网络运行安全约束；3)数据输入，包括网络参数，分布式电源数据，风电、光伏、负荷的时序特性数据，采用场景分析法来确定分析场景；将风电、光伏、负荷在一年中的历史数据构成Am×n矩阵，m代表历史数据的天数；n代表每一天按小时的风电、光伏、负荷数据；采用k-均值聚类算法，将m个n维样本进行聚类得到需要的场景数k；选择场景，并进行相应场景最优潮流问题的调整；4)置time＝0，利用原对偶内点法PDIPM计算在该场景的间歇性能源最大出力，即最小切机，同时得到控制变量的最优值，time＝time+1；5)返回步骤4)，直到time＝设定值，通过累加计算一年之内的间歇性能源的发电量；6)选择下一场景，进行相应场景最优潮流问题的调整，返回步骤4)，直到所有场景遍列；7)得到每个场景下的配电网可再生能源最优配置。2.根据权利要求1所述基于多主动管理的配电网可再生能源消纳方法，其特征在于，所述步骤2)中约束条件包括功率平衡约束及网络运行安全约束，具体如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：邢海军，田书欣，范宏，赵晓莉，符杨，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31