一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，具体为：获取主动配电系统中的可调度资源的控制变量后，建立主动配电系统优化调度的数学模型，然后，初始化配电网参数，通过记忆库搜索、局部扰动和随机选择3种方式产生新的满足约束条件的解向量，即新和声；剔除和声库中的最差解，同时将新和声向量放入和声记忆库中，重复步骤4中生成新和声向量和步骤5，通过多次迭代产生新和声从而更新和声记忆库，当更新达到最大迭代次数时，输出最优解，即目标函数值最小的和声，即最优调度方案。本发明专利技术的方法克服了现有单目标优化方法未考虑分布式电源电压调节能力的缺点，且原理简单、易于实现。

An optimal dispatching method for active power distribution system considering the improvement of power quality

The invention discloses a scheduling optimization method, the active power distribution system to improve the quality of electric concrete: control variables to obtain scheduling resource actively in the distribution system after the establishment of mathematical model, the active power distribution system optimization and parameter initialization, distribution network, a new vector solution to meet the constraints of the memory search and the local disturbance and random selection in 3 ways, namely new harmony; harmony Library in eliminating the worst solution at the same time, the new harmony vector into the harmony memory, repeat step 4 and step 5 and generate a new vector, so as to update the harmony memory through several iterations to generate new harmony, when the update reaches the maximum the number of iterations, the output of the optimal solution, i.e. the minimum value of the objective function and optimal scheduling scheme. The method of the invention overcomes the shortcoming that the existing single objective optimization method does not consider the voltage regulating ability of the distributed power supply, and the principle is simple and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分布式发电接入配电系统领域，涉及一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法。
技术介绍
能源短缺、环境污染等问题驱使清洁能源发电技术迅猛发展，未来配电网发展势必需要充分利用清洁可再生能源发电，满足对大量清洁可再生能源发电的兼容并包，实现可再生能源发电的高度渗透和全额消纳。但是随着分布式可再生能源发电的渗透率在电力系统各层级上的不断提高，配电网的运行方式与原来未接入分布式电源的配电网相比变得更加复杂，分布式可再生能源发电的高度渗透对配电网的监管方式和经济性也产生了很大的影响,传统配电网存在消纳清洁可再生能源能力不足、自动调节能力低、调度方式落后等缺点，为此，主动配电系统的概念应运而生。主动配电系统的显著特征表现在接入配电网中的分布式发电单元、储能单元等都是可控的，主动配电系统中的分布式电源将参与配电网的运行调度，而并非传统配电系统中的简单连接。这使得主动配电系统优化调度方法是主动管理分布式电源、实现网络安全、经济运行的核心技术。然而，由于间歇性可再生能源发电输出功率的波动性，储能装置自身能量限制引起的调度周期内充放电状态的相关性，使得主动配电系统的优化调度方法非常复杂，因此，针对主动配电系统的特征，研究其优化调度方法具有重要意义。目前，国内外学者提出了很多关于含分布式电源配电系统优化调度的方法，例如1)基于智能算法的主动配电系统调度周期内经济运行的优化调度方法；2)考虑分布式电源约束的微电网多目标电能优化调度问题。但是，第1)类方法是在单目标优化的基础上进行的，没有考虑到主动配电系统的安全运行方面；第2)类方法是针对微电网的多目标优化调度方法，由于主动配电系统与微电网有一定的区别，对于微电网的多目标优化调度方法不能直接用于主动配电系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，克服现有单目标优化方法未考虑分布式电源电压调节能力的缺点，且原理简单、易于实现。本专利技术所采用的技术方案是，一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，获取主动配电系统中的可调度资源的控制变量；步骤2，建立主动配电系统优化调度的数学模型；步骤3，初始化配电网参数，初始化算法迭代次数、初始和声向量数目等算法参数，生成初始和声库；步骤4，通过记忆库搜索、局部扰动和随机选择3种方式产生新的满足约束条件的解向量，即新和声；步骤5，剔除和声库中的最差解(即目标函数值最大的和声向量)，同时将新和声向量放入和声记忆库中，步骤6，重复步骤4中生成新和声向量和步骤5，通过多次迭代产生新和声从而更新和声记忆库，当更新达到最大迭代次数时，输出最优解，即目标函数值最小的和声，即最优调度方案。本专利技术的特点还在于，所述的步骤1中，所述的可调度资源调度运行的控制向量表示为[QDG1,…,QDGh,PDG1,…,PDGn,PE1,…,PEm]T；其中，前h个分量(QDG1,…,QDGh)表示间歇性分布式电源的无功输出功率，中间n个分量(PDG1,…,PDGn)表示燃气轮机的有功输出功率，最后m个分量(PE1,…,PEm)表示储能装置的充放电功率；所述的步骤2具体为，步骤2.1，建立的电压质量提升目标函数如式(7)所示，经济运行目标函数如式(8)所示，在电压质量提升目标函数(7)中，ΔU为电压偏差量，K表示调度周期内包含的调度阶段数；N表示节点总数；ΔUi为第i节点的电压偏差量；δU为节点电压最大允许偏差量，函数Φ的计算公式为：在经济运行目标函数(8)中，C为运行费用，ΔT表示单位调度阶段的时长；L表示主动配电系统包含的馈线数；K表示调度周期内包含的调度阶段数；n表示主动配电系统中接入的燃气轮机总数；Cl(t)和Pl(t)分别表示馈线l在t时刻接受大电网电能的电价成本及大电网向馈线l输送的功率；Cj(t)和PDG-j(t)分别表示第j个燃气轮机在t时刻的发电成本和有功输出；步骤2.2，采用模糊集理论法，借助线性分段形式的模糊隶属度函数式，将多目标转化为总体满意度指标的单目标优化问题。模糊隶属度函数式及最终的单目标优化函数式分别如下所示：maxλ＝min(μ1,μ2)(11)在模糊隶属度函数式(10)中，μi为子目标的隶属度，其中，μ1表示电压质量提升目标的隶属度，μ2表示经济运行目标的隶属度；为子目标函数的上限值，即电压偏差量和运行费用的上限值；fi为子目标理论最优目标值，即电压偏差量和运行费用的理论最优值。单目标优化函数式(11)中，λ表示总体满意度，即电压质量提升目标和经济运行目标的隶属度的最小值；主动配电系统优化调度数学模型还包括以下约束条件：Umin≤Ui≤Umax(14)式(12)表示主动配电系统潮流约束；式(13)表示主动配电系统功率平衡约束；式(14)表示主动配电系统节点电压不越限。式(12)中，Pa、Qa为各节点有功、无功功率，Va、Vb分别为节点a、b的电压幅值，Gab、Bab为节点导纳矩阵元素的实部和虚部，即节点ab之间的电导和电纳，θab为线路ab两端的相角差；式(13)中，PDG_i表示第i个分布式电源的有功出力，Plink表示主动配电系统与主网的电能交互功率；PL表示主动配电系统负荷；Ploss表示主动配电系统网损；式(14)中，Umax、Umin分别表示节点电压的最大、最小值，Ui表示节点i的电压。所述的步骤3具体按照以下步骤实施：步骤3.1，和声记忆库HM的初始化规则为：式中，为控制变量，对应于步骤1中的间歇性分布式电源的无功输出功率、燃气轮机有功输出功率以及储能装置的充放电功率；xi.max，xi.min分别是第i维变量取值的最大、最小值；Random(0,1)为0～1之间的随机数，j∈[1,HMS]，HMS表示和声记忆库HM中初始和声向量的数目。步骤3.2，形成的和声记忆库HM记为：式中，为第i个分布式电源的第j个调度策略。和声记忆库HM每一行前h个分量表示间歇性分布式电源的无功输出功率QDG1,…,QDGh，第h+1～h+n个分量表示燃气轮机的有功输出功率PDG1,…,PDGn，第h+n+1～h+n+m个分量表示储能装置的充放电功率PE1,…,PEm；步骤3.3，接入主动配电系统的风机和光伏单元在调度周期的控制策略为：式中，Qi表示第i个调度阶段的无功出力，将燃气轮机有功输出作为控制变量接入主动配电系统的燃气轮机在调度周期的控制策略为：以储能装置的剩余能量表示的调度周期控制策略为，所述的步骤4具体按照以下步骤实施：步骤4.1，利用潮流计算结合步骤2所示的目标函数式(7)(8)(10)(11)计算步骤3中生成的各和声向量的目标函数值λj，通过记忆库搜索、局部扰动和随机选择3种方式产生新的满足约束条件的解向量(即新和声)，并计算对应的目标函数值。新和声的产生规则为：式中，Xi为HM外变量的可行域，p表示随机概率，HMCR是和声记忆库搜索概率，表示生成新和声时在记忆库中选取元素的概率。每个新生成的变量都会通过参数PAR进行判断是否需要局部扰动，若需要，则通过bw(频带宽度bw表示对新和声中元素进行微调时的调整幅度，通常取0.01～0.1之前)进行调整：式中，PAR为音调微调概率，表示对新元素进行微调概率，通常取0.1或0.2，bw为频带宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，获取主动配电系统中的可调度资源的控制变量；步骤2，建立主动配电系统优化调度的数学模型；步骤3，初始化配电网参数，初始化算法迭代次数、初始和声向量数目等算法参数，生成初始和声库；步骤4，通过记忆库搜索、局部扰动和随机选择3种方式产生新的满足约束条件的解向量，即新和声；步骤5，剔除和声库中的最差解(即目标函数值最大的和声向量)，同时将新和声向量放入和声记忆库中；步骤6，重复步骤4中生成新和声向量和步骤5，通过多次迭代产生新和声从而更新和声记忆库，当更新达到最大迭代次数时，输出最优解，即目标函数值最小的和声，即最优调度方案。

【技术特征摘要】
1.一种考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，获取主动配电系统中的可调度资源的控制变量；步骤2，建立主动配电系统优化调度的数学模型；步骤3，初始化配电网参数，初始化算法迭代次数、初始和声向量数目等算法参数，生成初始和声库；步骤4，通过记忆库搜索、局部扰动和随机选择3种方式产生新的满足约束条件的解向量，即新和声；步骤5，剔除和声库中的最差解(即目标函数值最大的和声向量)，同时将新和声向量放入和声记忆库中；步骤6，重复步骤4中生成新和声向量和步骤5，通过多次迭代产生新和声从而更新和声记忆库，当更新达到最大迭代次数时，输出最优解，即目标函数值最小的和声，即最优调度方案。2.根据权利要求1所述的考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的可调度资源调度运行的控制向量表示为[QDG1,…,QDGh,PDG1,…,PDGn,PE1,…,PEm]T；其中，前h个分量(QDG1,…,QDGh)表示间歇性分布式电源的无功输出功率，中间n个分量(PDG1,…,PDGn)表示燃气轮机的有功输出功率，最后m个分量(PE1,…,PEm)表示储能装置的充放电功率。3.根据权利要求1所述的考虑电能质量提升的主动配电系统优化调度方法，其特征在于，所述的步骤2具体为，步骤2.1，建立的电压质量提升目标函数如式(7)所示，经济运行目标函数如式(8)所示，在电压质量提升目标函数(7)中，ΔU为电压偏差量，K表示调度周期内包含的调度阶段数；N表示节点总数；ΔUi为第i节点的电压偏差量；δU为节点电压最大允许偏差量，函数Φ的计算公式为：在经济运行目标函数(8)中，C为运行费用，ΔT表示单位调度阶段的时长；L表示主动配电系统包含的馈线数；K表示调度周期内包含的调度阶段数；n表示主动配电系统中接入的燃气轮机总数；Cl(t)和Pl(t)分别表示馈线l在t时刻接受大电网电能的电价成本及大电网向馈线l输送的功率；Cj(t)和PDG-j(t)分别表示第j个燃气轮机在t时刻的发电成本和有功输出；步骤2.2，采用模糊集理论法，借助线性分段形式的模糊隶属度函数式，将多目标转化为总体满意度指标的单目标优化问题。模糊隶属度函数式及最终的单目标优化函数式分别如下所示：maxλ＝min(μ1,μ2)(11)在模糊隶属度函数式(10)中，μi为子目标的隶属度，其中，μ1表示电压质量提升目标的隶属度，μ2表示经济运行目标的隶属度；为子目标函数的上限值，即电压偏差量和运行费用的上限值；fi为子目标理论最优目标值，即电压偏差量和运行费用的理论最优值。单目标优化函数式(11)中，λ表示总体满意度，即电压质量提升目标和经济运行目标的隶属度的最小值；主动配电系统优化调度数学模型还包括以下约束条件：Umin≤Ui≤Umax(14)式(12)表示主动配电系统潮流约束；式(13)表示主动配电系统功率平衡约束；式(14)表示主动配电系统节点电压不越限。式(12)中，Pa、Qa为各节点有功、无功功率，Va、Vb分别为节点a、b的电压幅值，Gab、Bab为节点导纳矩阵元素的实部和虚部，即节点ab之间的电导和电纳，θab为线路ab...

【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，陈鲁鹏，慕腾，闫富平，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61