一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法技术

本发明专利技术公开一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法，包括如下步骤：步骤1，在配电网相应位置配置蓄电池和超级电容器构建复合储能系统；步骤2，对复合储能系统制定约束条件；步骤3，采用节点电压偏差和电流总谐波畸变率对复合储能系统进行电能质量治理指标；步骤4，对电能质量治理后的复合储能系统进行配置评价指标，该方法可以改善因为高功率密度分布式光伏接入配电网引起的电压越限和谐波污染电能质量问题。

A multi-target power management method for distributed power grid with high power density and distributed photovoltaic access

The invention discloses a multi-objective power management method for high power density distributed photovoltaic access distribution network, which comprises the following steps: step 1, configuring batteries and super capacitors at the corresponding positions of distribution network to construct a composite energy storage system; step 2, formulating constraint conditions for the composite energy storage system; step 3, adopting node voltage; The deviation and the total harmonic distortion rate of current are used to control the power quality of the hybrid energy storage system. Step 4, the configuration evaluation index of the hybrid energy storage system after the power quality control is carried out. This method can improve the voltage limit and harmonic pollution power quality caused by the high power density distributed photovoltaic access to the distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法
本专利技术涉及配电网的电能质量治理方案，特别涉及一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网后引起的电压越限和谐波污染问题的电能治理方法。
技术介绍
随着化石能源的枯竭和节能减排的趋势，分布式发电技术得到了广泛的应用。其中分布式光伏发电由于其资源丰富、装置可靠和不受场地约束的特点而得到了普遍的关注。随着高功率密度分布式光伏接入配电网，由于其波动性和间歇性的特点和电力电子装置的应用，导致配电网中出现严重的电压质量问题。高功率密度分布式光伏接入配电网引起的电能质量问题主要包括电压越限和谐波污染问题。当系统中某节点接入分布式光伏输出超过节点自身消纳能力时，容易发生节点电压越限的现象。由于分布式电源通常通过电力电子设备接入配电网，在实现能量转换时将会产生谐波，影响负荷正常运行。目前，通过在相应节点配置储能，可以达到改善电能质量的目标。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中存在以下缺点和不足：传统的电能质量治理方法中使用的单一储能装置，如蓄电池，虽然能满足电网对能量密度的要求，但动态响应能力差，瞬时功率动态支撑能力不足。同时，储能的配置地点和容量没有得到有效优化，导致高功率密度分布式光伏接入配电网后引起的电压越限和谐波污染问题不能得到有效治理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
存在的缺陷，提供一种在相应节点配置复合储能装置改善配电网电能质量的方法，该方法可以改善因为高功率密度分布式光伏接入配电网引起的电压越限和谐波污染等电能质量问题。为了解决技术问题，本专利技术采用的技术方案:一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法，包括如下步骤：步骤1，在配电网相应位置配置蓄电池和超级电容器构建复合储能系统；步骤2，对复合储能系统制定约束条件；步骤3，采用节点电压偏差和电流总谐波畸变率作为复合储能系统的电能治理评价指标；步骤4，对电能质量治理后的配电网进行复合储能系统配置指标评价。所述步骤中2中复合储能系统约束条件制定采用如下步骤进行：步骤1，节点电压限定系统中各节点电压应当维持在一定范围内，即：Vmin≤Vi≤Vmax(1)其中Vi为第i个节点电压，Vmin和Vmax为系统电压下限和系统电压上限，由系统对电压越限要求确定。步骤2，功率平衡制定系统中应当随时保持功率平衡，即：其中PS为输入配网总功率，PLi为第i个节点负荷功率，为第j个节点接入分布式光伏出力，Pstorek为第k个复合储能系统容量。步骤3，复合储能功率约束是限制负荷储能的充放电容量，即：Eoc_min≤Eoc_i≤Eoc_max(3)其中Eoc_min为复合储能系统输出功率下限，Eoc_max为复合储能系统输出功率上限。所述步骤3通过如下公式进行电能质量质量指标制定：其中，N为系统节点个数，T为检测时刻数，Uij为j时刻i节点的电压，UN为系统额定电压，Ih为第h次谐波电流的方均根值，I1为基波电流方均根值。所述步骤4中通过如下步骤进行配置指标评价：步骤1，选取复合储能系统总成本作为评价指标之一，其数学表达式如下：其中，PC和Pb为系统中需要配置的超级电容器和蓄电池的容量，η1和η2分别表示超级电容器和蓄电池的能量转换效率，c1和c2为超级电容器和蓄电池单位容量的价格，Psum为复合储能系统总容量，cm表示复合储能系统的日常维护成本；步骤2，复合储能系统配置评价指标为：为了解决现有技术问题，本专利技术还提供另外一种针对权利要求1所述的复合储能系统选址定容方法，包括如下步骤：步骤1，对高功率密度光伏接入配电网进行初始化；步骤2，根据配电网包括的节点数选取配电网区间建立粒子群；步骤3，对粒子群每个粒子按照公式(8)设定其初始速度和位置；其中位置的前N维代表复合储能系统所接入的系统节点，后N维代表复合储能系统的容量；步骤4，对粒子群每个粒子按照公式(9)计算其在t+1时刻的速度和位移分别为：vij(t+1)＝ωvij(t)+c1r1[pij-xij(t)]+c2r2[pgj-xij(t)]xij(t+1)＝xij(t)+vij(t+1),j＝1,2,...,d(9)其中，ω为惯性权重，c1和c2为正的加速因子，r1和r2为在(0,1)区间内均匀分布的随机数，Pg＝(pg1,pg2,...,pgd)为最优粒子的位置，Pi＝(p1,p2,...,pd)为个体最优位置；步骤5，通过步骤3和步骤4迭代计算生成优化的粒子群；步骤6，对优化的粒子群进行若干的选址定容方案；步骤7，对若干的选址定容方案分别进行配置评价指标；步骤8，选取配置评价指标最高的选址定容方案作为复合储能系统。有益效果与现有技术相比较，本方案在高功率密度光伏接入的配电网中配置复合储能装置，达到以下有益效果：(1)当系统中某节点接入分布式光伏输出超过节点自身消纳能力时，能够保证配电网中各节点电压维持在系统允许范围内，改善电压偏差问题，保障配电网内负荷的正常运行；(2)当大量分布式光伏通过电力电子设备接入电网时，能够保证降低配电网中各节点处电流谐波畸变率，维持配电网内负荷的正常运行，保证配电网的安全、稳定和经济运行。附图说明图1为复合储能系统选址定容流程图。图2为本专利技术实施例的33节点配电系统图。表1为33节点系统的支路参数和母线负荷数据。表2为高功率密度光伏接入位置及容量。表3为本专利技术实施例的复合储能装置安装位置及容量。表4为本专利技术实施例的配网电能质量指标治理前后对比。具体实施方式本专利技术提供了一种高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能质量治理方法，该方法是通过在配电网相应位置配置包括蓄电池和超级电容器在内的复合储能装置达到治理因高功率密度光伏接入引起的电压越限和谐波污染等电能质量问题。此外，利用改善的粒子群算法对复合储能系统进行选址定容，综合提升配置复合储能系统的经济性和改善电能质量效果。详见下文描述：本专利技术在高功率密度分布式光伏接入的配电网相应节点接入复合储能装置，其运行满足系统运行的约束条件和储能运行的约束条件如式(1)-(3)所示。同时，在满足电能质量治理指标式(4)-(5)的前提下，考虑储能系统的成本问题，保证负荷储能系统配置的经济性，根据复合储能系统配置评价指标式(7)选择最优的配置容量和配置位置。所述方案包括以下内容：(1)复合储能系统约束条件复合储能系统所满足的系统运行约束条件以及储能设备运行约束条件的表达式为：1)节点电压系统中各节点电压应当维持在一定范围内，即：Vmin≤Vi≤Vmax(1)其中Vi为第i个节点电压，Vmin和Vmax为系统电压下限和系统电压上限，由系统对电压越限要求确定。2)功率平衡系统中应当随时保持功率平衡，即：其中PS为输入配网总功率，PLi为第i个节点负荷功率，PDGj为第j个节点接入分布式光伏出力，Pstorek为第k个复合储能系统容量。3)复合储能功率约束为避免蓄电池过充过放减少蓄电池循环次数和损伤使用寿命，应当限制负荷储能的充放电容量，即：Eoc_min≤Eoc_i≤Eoc_max(3)其中Eoc_min为复合储能系统输出功率下限，Eoc_max为复合储能系统输出功率上限。(2)电能质量治理指标分布式光伏接入配电网后，相应节点的电压有一定的提升，当分布式光伏出力超出配网消纳能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在配电网相应位置配置蓄电池和超级电容器构建复合储能系统；步骤2，对复合储能系统制定约束条件；步骤3，采用节点电压偏差和电流总谐波畸变率作为复合储能系统的电能治理评价指标；步骤4，对电能质量治理后的配电网进行复合储能系统配置指标评价。

【技术特征摘要】
1.一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在配电网相应位置配置蓄电池和超级电容器构建复合储能系统；步骤2，对复合储能系统制定约束条件；步骤3，采用节点电压偏差和电流总谐波畸变率作为复合储能系统的电能治理评价指标；步骤4，对电能质量治理后的配电网进行复合储能系统配置指标评价。2.根据权利要求1所述的一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法，其特征在于，所述步骤中2中复合储能系统约束条件制定采用如下步骤进行：步骤1，节点电压限定系统中各节点电压应当维持在一定范围内，即：Vmin≤Vi≤Vmax(1)其中Vi为第i个节点电压，Vmin和Vmax为系统电压下限和系统电压上限，由系统对电压越限要求确定。步骤2，功率平衡制定系统中应当随时保持功率平衡，即：其中PS为输入配网总功率，PLi为第i个节点负荷功率，PDGj为第j个节点接入分布式光伏出力，Pstorek为第k个复合储能系统容量。步骤3，复合储能功率约束是限制负荷储能的充放电容量，即：Eoc_min≤Eoc_i≤Eoc_max(3)其中Eoc_min为复合储能系统输出功率下限，Eoc_max为复合储能系统输出功率上限。3.根据权利要求1所述的一种针对高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能治理方法，其特征在于，所述步骤3通过如下公式进行电能质量指标制定：其中，N为系统节点个数，T为检测时刻数，Uij为j时刻i节点的电压，UN为系统额定电压，Ih为第h次谐波电流的方均根值，I1为基波电流方均根值。4.根据权利要求1所述的一种针对高功率密度分布式光伏接入配电...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛磊蛟，赵晨睿，陈超，
申请(专利权)人：天津大学，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12