基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法，包括步骤：(1)预测并得到分布式供能系统接入点所在母线第二天24小时的电负荷需求预测信息；(2)结合预测结果，确定分布式供能系统联络线并网点的电压越限时间段范围；(3)对分布式供能系统运行模式进行优选，在电压低于0.9pu或大于1.1pu出现的时段选用电压追踪模式，在电压正常范围内时选用经济最优模式；(4)对第二天实时配电网电压控制效果进行分析，判断控制后电压的运行范围是否满足系统运行需求。本发明专利技术有效提高并网点电压波动控制效果，提高可再生能源的接纳能力，改善电能质量。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法
本专利技术属于配电网电压优化控制，控制间歇性分布式电源并网点电压波动的
，特别是一种基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法。
技术介绍
光伏、风电等间歇型分布式电源的功率输出受自然条件及气象条件影响，具有较强的波动性与随机性。同时，由于配电网R/X比值相比输电网有明显差异性，配电网的电压与有功无功之间的关系并不像输电网那样近似解耦，因此，高比例间歇性新能源输出功率的波动加之负荷需求的随机变化，会导致配电网末端电压波动加剧，严重影响配电网供电可靠性。针对此问题，部分学者对分布式并网点电压随机波动的抑制方法开展了研究：如文献[1-6]应用自动电压控制(AVC)通过改变分布式电源并网逆变器的无功输出，达到抑制并网点电压波动的目的，然而，分布式电源输出的无功功率受逆变器容量限制，当外界环境发生较大变化时，往往难以解决电压波动幅值较大的问题。鉴于此，一些控制方法通过引入蓄电池储能系统辅助控制(Batteryenergystoragecontrol,BESC)来弥补这一缺陷，并取得了一定效果[7-9]，但仍具有一定的局限性：首先是此类方法的控制效果受限于蓄电池储能系统的容量，由于目前技术的欠缺，电池储能系统的成本依旧居高不下；同时，分布式电源的功率输出具有随机不确定性，由此会导致蓄电池储能系统的频繁冲放电，加快了蓄电池的老化过程。对比参考文献[1]Y.Miyamoto,Y.Hayashi,EvaluationofimprovedgenerationefficiencythroughresidentialPVvoltagecontrolofaclusteredresidentialgrid-interconnectedPV[C].InnovativesmartgridtechnologiesconferenceEurope,2010:1-8.[2]T.Konstantin,S.Peter,B.Scott,Distributedcontrolofreactivepowerflowinaradialdistributioncircuitwithhighphotovoltaicpenetration[C],IEEEPESGeneralMeeting,PES,2010.[3]Y.Liu,J.Bebic,B.Kroposki,etal.Distributionsystemvoltageperformanceanalysisforhigh-penetrationPV[C].Energy2030conference,2008:1-8.[4]R.K.Varma,V.Khadkikar,R.Seethapathy,NighttimeapplicationofPVsolarFarmasSTATCOMtoregulategridvoltage[J].IEEETransactionsonenergyconversion,2009,24(1):153-162.[5]H.J.Li,F.X.Li,Y.Xu,Adaptivevoltagecontrolwithdistributedenergyresources:Algorithm,theoreticalanalysis,simulation,andfieldtestverification[J],IEEETransactionsonPowerSystems,2010,l25(3):1638-1647.[6]G.C.Pyo,H.W.Kang,Anewoperationmethodforgrid-connectedPVsystemconsideringvoltageregulationindistributionsystem[C].Powerandenergysocietygeneralmeeting-conversionanddeliveryofelectricalenergyinthe21stcentury,2008:1-7.[7]M.Datta,T.Senjyu,A.Yona,AcoordinatedcontrolmethodforlevelingPVoutputpowerfluctuationsofPV-dieselhybridsystemsconnectedtoisolatedpowerutility[J],IEEETransactionsonEnergyConversion,2009,24(1):153-162.[8]J.Y.Kim,J.H.Jeon,S.K.Kim,Cooperativecontrolstrategyofenergystoragesystemandmicrosourcesforstabilizingthemicrogridduringislandoperation[J].IEEETransactionsonpowerelectron,2010,25(12):3037-3048.[9]E.Demirok,D.Sera,R.Teodorescu,EvaluationofthevoltagesupportstrategiesforthelowvoltagegridconnectedPVgenerators[C].Eneryeconversioncongressandexposition,2010:710-717.
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提出一种基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法，该方法在明晰分布式供能系统各单元的出力与控制特性基础上，将分布式供能系统的运行设置为分时段目标切换模式，通过分布式供能系统内的冷/热/电多能源的双目标协调优化调度来调整其并网联络线的功率需求特征，进而辅助改善配电网并网点的电压质量，该方法包括步骤如下：(1)对分布式供能系统的冷热电负荷、分布式电源出力、电价、气价进行预测；基于预测数据信息，得到分布式供能系统接入点所在母线第二天24小时的电负荷需求预测信息；(2)结合上述预测信息结果，利用基于前推回代法的配电网潮流计算方法进行配电网潮流计算，确定分布式供能系统联络线并网点的电压越限时间段范围，即并网点的电压越限时间段范围具体为并网点电压低于下限0.9pu或大于上限1.1pu的时段；(3)对分布式供能系统运行模式进行优选，在电压低于0.9pu或大于1.1pu出现的时段选用电压追踪模式，在电压正常范围内，即大于0.9pu，小于1.1pu范围内时选用经济最优模式，以保障电压的安全运行要求；(4)对第二天实时配电网电压控制效果进行分析，判断控制后电压的运行范围是否大于0.9pu且小于1.1pu，满足系统运行需求，进而对下一个周期内分布式供能系统的冷热电负荷、分布式电源出力、电价、气价进行预测，然后重复进行步骤(2)至步骤(4)。而且，所述步骤(1)中的进行预测对于光伏发电系统，是利用气象历史数据预测第二天光照强度在一天内的变化情况，进而利用光伏发电系统光照强度与有功功率间的数学模型对有功功率进行预测；对于冷热电负荷，基于历史用能负荷数据进行预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法，其特征在于：该方法在明晰分布式供能系统各单元的出力与控制特性基础上，将分布式供能系统的运行设置为分时段目标切换模式，通过分布式供能系统内的冷/热/电多能源的双目标协调优化调度来调整其并网联络线的功率需求特征，进而辅助改善配电网并网点的电压质量，该方法包括步骤如下：(1)对分布式供能系统的冷热电负荷、分布式电源出力、电价、气价进行预测；基于预测数据信息，得到分布式供能系统接入点所在母线第二天24小时的电负荷需求预测信息；(2)结合上述预测信息结果，利用基于前推回代法的配电网潮流计算方法进行配电网潮流计算，确定分布式供能系统联络线并网点的电压越限时间段范围，即并网点的电压越限时间段范围具体为并网点电压低于下限0.9pu或大于上限1.1pu的时段；(3)对分布式供能系统运行模式进行优选，在电压低于0.9pu或大于1.1pu出现的时段选用电压追踪模式，在电压正常范围内，即大于0.9pu，小于1.1pu范围内时选用经济最优模式，以保障电压的安全运行要求；(4)对第二天实时配电网电压控制效果进行分析，判断控制后电压的运行范围是否大于0.9pu且小于1.1pu，满足系统运行需求，进而对下一个周期内分布式供能系统的冷热电负荷、分布式电源出力、电价、气价进行预测，然后重复进行步骤(2)至步骤(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法，其特征在于：该方法在明晰分布式供能系统各单元的出力与控制特性基础上，将分布式供能系统的运行设置为分时段目标切换模式，通过分布式供能系统内的冷/热/电多能源的双目标协调优化调度来调整其并网联络线的功率需求特征，进而辅助改善配电网并网点的电压质量，该方法包括步骤如下：(1)对分布式供能系统的冷热电负荷、分布式电源出力、电价、气价进行预测；基于预测数据信息，得到分布式供能系统接入点所在母线第二天24小时的电负荷需求预测信息；(2)结合上述预测信息结果，利用基于前推回代法的配电网潮流计算方法进行配电网潮流计算，确定分布式供能系统联络线并网点的电压越限时间段范围，即并网点的电压越限时间段范围具体为并网点电压低于下限0.9pu或大于上限1.1pu的时段；(3)对分布式供能系统运行模式进行优选，在电压低于0.9pu或大于1.1pu出现的时段选用电压追踪模式，在电压正常范围内，即大于0.9pu，小于1.1pu范围内时选用经济最优模式，以保障电压的安全运行要求；(4)对第二天实时配电网电压控制效果进行分析，判断控制后电压的运行范围是否大于0.9pu且小于1.1pu，满足系统运行需求，进而对下一个周期内分布式供能系统的冷热电负荷、分布式电源出力、电价、气价进行预测，然后重复进行步骤(2)至步骤(4)。2.根据权利要求1所述的基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的进行预测对于光伏发电系统，是利用气象历史数据预测第二天光照强度在一天内的变化情况，进而利用光伏发电系统光照强度与有功功率间的数学模型对有功功率进行预测；对于冷热电负荷，基于历史用能负荷数据进行预测；对于电价、气价，利用历史价格数据进行预测。3.根据权利要求1所述的基于分布式供能系统互动能力的配电网电压协调控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中两种模式切换，描述经济模式和电压追踪模式下的最优潮流模型为，①目标函数建立分布式供能系统经济最优模式的目标函数如式(1)：式中，C1表示该模式下的成本函数；Cph,i表示第i小时的配网电价预测值；Pi表示第i小时从配电网输入的电功率值；Cgas,i表示第i小时的天然气价预测值；PMT,i第i小时微燃机输出的电功率；ηMT表示微燃机的发电效率；CMT_m表示折算到单位功率的微燃机硬件成本；PHP,i表示第i小时热泵的消耗功率；CHP_m表示折算到单位功率的热泵硬件成本；PES,i表示储能系统第i小时的充电或放电功率(为表述方便，用正负号区分放电和充电，以放电为正，不再沿用3.2节变量形式)；CES_m表示折算到单位功率的储能系统硬件成本；PPV,i表示第i小时光伏的功率，CPV_m表示折算到单位功率的光伏硬件成本。电压追踪模式的目标函数如式(2)

【专利技术属性】
技术研发人员：梁刚，穆云飞，郭铁军，刘日堂，戚艳，王浩鸣，曹旌，郝毅，陈文福，刘琛，张亚颖，李丛林，林立鹏，梁伟，刘海鹏，张皓，窦洪波，刘崇伟，刘海波，刘晨，刘畅，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12