【技术实现步骤摘要】
一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法
本专利技术属于电力系统优化规划
,具体涉及一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法。
技术介绍
安装无功补偿装置有利于提高配电电压质量和降低网损,因此无功补偿装置的优化规划问题长期以来备受关注。随着风力发电、光伏等间歇性分布式电源(DistributedGeneration,DG)的大量接入,安装无功补偿装置一方面可以减小DG出力的随机波动性对电压产生的不利影响,另一方面也可通过无功补偿装置与DG功率因数配合调节以提高清洁能源的利用率。微电网作为一种灵活高效利用分布式能源的形式,有并网和孤岛运行两种形式。孤岛微电网(IslandedMicrogrid,IMG)的规模较小,间歇性电源出力与负荷波动对其产生的冲击相对更大,对其进行无功补偿可改善电压质量,提高电压稳定性。IMG有主从控制和对等控制两种结构。主从控制结构的微电网内有主电源提供电压频率支撑,其运行机理与传统电网类似,而对等控制结构中,由多个可控型分布式电源共同参与电压、频率调节和控制,这些DG通常采用下垂控制方法,系统的运行机理与传统电网有明显区别。因此,有必要结合下垂控制的特点对此类IMG的无功优化规划问题进行研究。关于无功优化规划问题,国内外学者分别从配电线路上的并联电容器优化规划、配电网低压侧无功补偿优化规划、同时考虑中压配电线路和配电网低压侧的无功补偿优化配置、农村配电网的无功补偿优化配置、交直流系统的无功优化、含光伏或者风力发电机组等DG的配电网的无功优化配置等方面做了研究,建立了优化规划模型;并提出了非线性规划法、智能优化算法、鲁棒优化 ...
【技术保护点】
一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、根据风速或光照强度的概率分布,采用蒙特卡罗法对其进行抽样,得到Ns个风电机组或光伏发电单元出力的样本集,并基于后向削减技术对抽样样本进行场景削减得到ns个场景样本;步骤2、建立下垂控制型DG组网的IMG潮流模型;步骤3、采用牛顿‑拉夫逊法对IMG潮流模型进行求解;步骤4、对IMG潮流方程收敛时的雅可比矩阵进行奇异值分解,得到最小奇异值及其对应的左右奇异向量,进而得到系统无功补偿节点;步骤5、建立补偿容量优化配置模型;步骤6、调用IPOPT优化工具包进行优化求解,得到优化配置方案。
【技术特征摘要】
1.一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、根据风速或光照强度的概率分布,采用蒙特卡罗法对其进行抽样,得到Ns个风电机组或光伏发电单元出力的样本集,并基于后向削减技术对抽样样本进行场景削减得到ns个场景样本;步骤2、建立下垂控制型DG组网的IMG潮流模型;步骤3、采用牛顿-拉夫逊法对IMG潮流模型进行求解;步骤4、对IMG潮流方程收敛时的雅可比矩阵进行奇异值分解,得到最小奇异值及其对应的左右奇异向量,进而得到系统无功补偿节点;步骤5、建立补偿容量优化配置模型;步骤6、调用IPOPT优化工具包进行优化求解,得到优化配置方案。2.根据权利要求1所述的一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法,其特征在于,所述步骤1中设样本的初始场景集合为ω,削减后的目标场景集合为ω*,场景削减算法如下:步骤1.1、对于初始场景集合内的任意两个场景计算其场景距离KD,建立场景距离矩阵,记为KDM;步骤1.2、对任一场景ξi,找到与之距离最近的场景ξj,记为min{KD(ξi,ξj)},并在KDM矩阵中标记此场景;步骤1.3、对步骤1.2中每一对场景,计算PKDi=min{KD(ξi,ξj)}×P(ξi),其中P(ξi)为所评估场景的概率,然后找到KDM中所有场景对的PKD中的最小值,记为PKDs,对PKDs对应的场景对,将ξi和ξj两者中与其它场景更近,概率更小的一个去掉,比如削减掉ξi;步骤1.4、削减掉ξi后,构建新的KDM,并更新场景概率P(ξj)=P(ξi)+P(ξj);步骤1.5、重复步骤1.2~步骤1.4,直到削减到目标场景数为止。3.根据权利要求1所述的一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法,其特征在于,所述步骤2建立下垂控制型DG组网的IMG潮流模型,如下式所示:其中,PGi、QGi分别为电源的功率有功功率和无功功率;PLi、QLi分别为负荷的有功功率和无功功率;Ui和Uk分别为节点i和节点k的电压;Yik和θik分别为节点导纳矩阵元素的幅值和相角;δi和δk分别为节点i和节点k的电压相角;B为所有节点集合;负荷的有功功率PLi和无功功率QLi计算如下式所示:式中,PLi0和QLi0分别为节点i初始负荷的有功功率和无功功率;Ui0为节点i的电压的初始值;ω为系统的角频率,ω0为角频率的初值;Api、Bpi和Cpi分别是负荷有功功率静态电压特性系数,Aqi、Bqi和Cqi分别是负荷无功功率静态电压特性系数,kPfi和kQfi分别是负荷有功功率和无功功率的静态频率特性系数;对于电源的有功功率和无功功率PGi、QGi来说,由下式计算:式中,PDroopi和QDroopi分别为节点i所接入下垂控制型微源的有功功率和无功功率,PWTGi和QWTGi分别为节点i所接入风力发电机组的有功功率和无功功率,PPVi和QPVi分别为节点i所接入光伏单元的有功功率和无功功率;若接有风电机组或光伏单元,则PWTGi或PPVi按实际有功功率代入,否则取值为零;若为恒功率因数控制,则QWTGi或QPVi按实际无功功率代入;若为恒电压控制,则i为PV节点,其无功功率为未知量,对应平衡方程暂不列入潮流方程组;若无下垂控制型微源接入,则PDroopi和QDroopi取值均为零;对于接有下垂控制型微源的节点,通常称为Droop节点,则PDroopi和QDroopi按下式计算:其中,mpi、nqi分别为节点i的下垂控制微源的有功功率和无功功率的下垂系数;ω0为角频率的初值,U0为电压的初始值;BDroop为Droop节点的集合。4.根据权利要求3所述的一种下垂控制型孤岛微电网的无功优化配置方法,其特征在于,所述步骤3具体如下:采用牛顿-拉夫逊法对IMG潮流模型进行求解,其修正方程形式如下:
【专利技术属性】
技术研发人员:潘忠美,陈鲁鹏,王飞,王家梁,何宏伟,
申请(专利权)人:西安理工大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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