一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，所述方法包括：计算不含分布式电源的电网电压及电网电压偏差的目标函数；根据配网无功优化基本模型对接入分布式电源后的电网系统进行计算分析，获得接入分布式电源后的电网系统增加约束信息；基于电网电压偏差的目标函数和约束信息，考虑分布式电源并网的配网无功优化，采用内点法对电网系统进行目标无功优化。解决了对于大规模实际问题，寻找可行初始点通常比较困难，传统内点法难以可靠收敛的技术问题，实现了计算过程大为简化，保证了多维度实际问题能够可靠收敛的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法
本专利技术涉及分布式电源并网及潮流计算领域，具体地，涉及一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法。
技术介绍
随着社会的发展，用户的需求也越来越多样化，分布式发电在实际应用中可以提供多种服务，如备用发电，削峰填谷等，因此分布式发电技术将成为未来智能电网的有力补充和关键支撑，是未来智能电网的发展趋势之一。分布式发电具有污染少，能源利用率高，安装地点灵活，系统可靠性高、选址容易，能源种类多等优点，还降低了线路的损耗，节省了运行费用和输配电资源，提高了电力系统的经济性。总的来说，分布式发电具有投资规模较小、绿色环保，控制灵活等特点。其并网会使配电网结构改变，对系统电压、损耗、可靠性等产生影响。且接入分布式发电(distributedgeneration,DG)有可能导致配网中潮流方向的变动，使得含分布式能源的配网在各个参数的计算上产生新的问题。在以电能为核心，发展全球能源互联网的趋势下，研究分布式电源并网存在的优化控制问题具有重要意义。现有技术方案在解决分布式电源并网及潮流计算问题时一般采用传统内点法，传统内点法的基本思路是希望寻优迭代过程始终在可行域内进行，初始点应取在可行域内，并在可行域的边界设置“障碍”使迭代点接近边界时使其目标函数值迅速增大，从而保证迭代点均为可行域的内点。对于大规模实际问题，寻找可行初始点通常比较困难，传统内点法难以可靠收敛。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，解决了对于大规模实际问题，寻找可行初始点通常比较困难，传统内点法难以可靠收敛的技术问题，实现了计算过程大为简化，保证了实际问题能够可靠收敛的技术效果。为实现上述专利技术目的，本申请提供了一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，所述方法包括：步骤一：计算不含分布式能源的电网电压及电网电压偏差的目标函数值。首先通过式(5)和(7)计算不含分布式能源的电网电压，然后，目标函数如式(9)所示，约束如式(10-12)所示，联立求解式(9-12)，得出电网电压偏差的目标函数值；步骤二：然后根据配网无功优化基本模型对接入DG后的系统进行计算分析，接入DG后的电网系统增加约束如式(1-4)，(13-14)所示，电网电压调整如式(6-8)所示。对接入DG后和接入DG前的电网系统网损和电压偏差进行对比，分析DG接入对两者的影响；步骤三：接着考虑分布式电源并网的配网无功优化问题，目标函数如式(9)所示，约束如式(10-14)所示，采用内点法对系统进行单目标(网损或电压偏差)和多目标(网损及电压偏差)无功优化。本技术方案中，引进跟踪中心轨迹内点法。跟踪中心轨迹内点法是目前内点法的最新发展形式之一，具有收敛迅速，鲁棒性强，对初值的选择不敏感等优点。跟踪中心轨迹内点法只要求在寻优过程中松弛变量和拉格朗日乘子满足大于零或小于零的条件，即可代替原来必须在可行域内求解的要求，使计算过程大为简化，保证了多维度实际问题能够可靠收敛。具体实施流程如图1所示。光伏并网功率及蓄电池电量约束：采用MATLAB对ieee33节点系统进行潮流计算分析，以及接入DG后的潮流变化，并进行无功优化。光伏发电系统由光伏阵列和并网逆变器组成，利用光生伏打效应把太阳能转化为电能的同时具有无功调节能力。光伏发电的出力受光照和温度的影响，为获得最佳运行效果，光伏系统带有最大功率跟踪环节.逆变器将光伏输出的电能转换成与配电网同频同相的交流电。在一定的有功输出情况下，无功调节能力与系统的最大容量有关。由此形成了光伏并网的约束条件：0≤Pt≤Pmax(1)式中Pt表示光伏并网有功，Pmax为并网有功上限，Smax为并网视在功率上限，Qt代表了光伏系统的无功可调范围。DG出力的随机性、波动性和间歇性等特点导致并网时会造成配网的电压波动等电能质量问题，因此DG并网的同时也要装载配套的储能装置。目前，储能方式主要有蓄电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、抽水蓄能、超导储能等。针对不同配网状况有不同的应用。蓄电池储能是根据电化学储能技术形成的不同材料、不同工艺的储能方式。近年来，钠硫电池、液流电池和锂离子电池等电化学储能技术发展较快。蓄电池储能可用作应急电源，在系统突发故障时提供一定的支撑，调节DG并网带来的影响。蓄电池主要满足电量的约束，当前电量与前一时段剩余电量及充放电情况有关，以一小时为时段划分有：放电状态：S(t)＝S(t-1)(1-σ)-PSB/ηD(3)充电状态：S(t)＝S(t-1)(1-σ)-PSBηC(4)式中：S(t)为t时刻剩余电量，ηC和ηD分别为充放电效率，σ为每小时的自放电系数。放电时PSB>0，充电时PSB<0。配网无功优化基本模型：分布式电源并网后，由于多了可控功率部分，相当于提高了系统的灵活性，增强了系统平衡负荷的能力，向近距离负荷供电时减少了电能传输损耗，有效解决偏远地区供电问题。当系统发生故障失压时，分布式电源能对所在片区提供一定的电压支撑。但分布式电源的波动性可能会对电网造成冲击。DG从中间接入配网的模型，忽略压降的横分量，接入DG前，压降为：式(5)中，按照前推回代法的思想，UN为全网平均额定电压。在节点1接入DG后，压降为：U1＝Us-ΔU1(7)对比式(5)和(6)可知，接入DG会导致压降减小，接入点及其附近节点的电压将有所提升，若DG容量过大甚至会造成电压过高。显然，压差的降低使附近线路上的传输损耗也有所降低。以第一段线路为例：由式(5)～(8)可知，通过控制DG的出力来调整线路上的压降可以降低网损，这也是进行配网无功优化的目的之一。对含DG的系统进行优化控制可以有效提高电能质量。式中，Pg、Qg表示分布式电源输出的有功和无功，表示流过第一段线路的复功率，和表示支路1两端的节点电压，分别表示线路复阻抗及其共轭。考虑分布式电源并网的配网无功优化问题：内点法最初的基本思路是希望寻优迭代过程始终在可行域内进行，因此，初始点应取在可行域内，并在可行域的边界设置“障碍”使迭代点接近边界时使其目标函数值迅速增大，从而保证迭代点均为可行域的内点。但是对于大规模实际问题，寻找可行初始点通常比较困难。因此多对初始内点条件进行改进。以下介绍的跟踪中心轨迹内点法只要求在寻优过程中松弛变量和拉格朗日乘子满足大于零或小于零的条件，即可代替原来必须在可行域内求解的要求，使计算过程大为简化。内点法计算流程具体包括：…。计算流程如图2所示。无功优化基于不同应用场合可以有不同目标函数，通常包括网络损耗，电压稳定指标，运维成本等方面。DG接入后减少了远距离输电损耗，对系统整体的网损产生和电压水平一定影响。本专利技术选取网损及电压偏差作为目标函数，通过调整DG无功使目标函数达到最小。表达式如下：式(2)中f1表示有功网损，l为支路数；f2表示电压偏差，uiexp表示节点电压变化的平均值。uiexp＝(uimax+uimin)/2，uimax和uimin分别为节点i的电压上下限。Δuimax＝uimax-uimin。进行无功优化时，uimin设为0.95p.u，uimax设为1.05p.u。等式约束为节点功率平衡方程：Pi和Qi为节点注入功率，负荷节点为负的负荷值，发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获取电网拓扑结构，线路及负荷参数。步骤2：计算不含分布式电源的电网电压、线损及电网电压偏差的目标函数；步骤3：根据配网无功优化基本模型对接入分布式电源后的电网系统进行计算分析，分布式电源的出力限值作为约束信息；步骤4：基于电网电压偏差的目标函数和约束信息，考虑分布式电源并网的配网无功优化，采用内点法对电网系统进行目标无功优化。

【技术特征摘要】
1.一种基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获取电网拓扑结构，线路及负荷参数。步骤2：计算不含分布式电源的电网电压、线损及电网电压偏差的目标函数；步骤3：根据配网无功优化基本模型对接入分布式电源后的电网系统进行计算分析，分布式电源的出力限值作为约束信息；步骤4：基于电网电压偏差的目标函数和约束信息，考虑分布式电源并网的配网无功优化，采用内点法对电网系统进行目标无功优化。2.根据权利要求1所述的基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，其特征在于，所述方法具体包括：确定电网架结构和节点类型；对节点进行编号；计算电网中的线路参数，确定PQ节点负荷大小，确定PV节点功率及电压；进行初始条件下的潮流计算；判断潮流计算是否收敛，若不收敛则继续进行初始条件下的潮流计算；若收敛，则根据可调参数设置自变量，根据优化目标确定因变量，封装目标函数；采用内点法对目标函数进行优化，输出方案结果。3.根据权利要求1所述的基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，其特征在于，内点法计算流程具体包括：根据约束条件构造内点惩罚函数，以初始潮流计算结果得到的各状态变量为初值点，包含惩罚项的目标函数成为无约束优化模型，用拉格朗日乘子法计算新的最优值并判断是否满足误差要求，满足则为最优解，否则，计算修正方程，对解进行修正，最终得出稳定解；根据稳定解进一步确立优化方案。4.根据权利要求1所述的基于内点法的分布式电源并网优化潮流计算方法，其特征在于，通过式(5)和(7)计算不含分布式电源的电网电压，目标函数为式(9)，约束式为式(10-12)，联立求解式(9-12)，得出电网电压偏差的目标函数值；接入分布式电源前的电网系统压降为：接入分布式电源后的电网系统压降为：U1＝Us-ΔU1(7)目标函数为：等式约束为节点功率平衡方程：

【专利技术属性】
技术研发人员：郝文斌，刘航，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司成都供电公司，
类型：发明
国别省市：四川,51