光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法技术

本发明专利技术提出了一种光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，为了增加波动时的电压安全性，建立主动配电网确定性电压控制模型。通过IGDT理论可以在不确定参数存在的情况下得到鲁棒解。基于IGDT理论考虑光伏出力不确定的电压控制建立两层鲁棒电压控制模型，上层目标函数为光伏发电出力的波动幅度，下层目标函数为电压偏移量。为方便求解，利用KKT条件把双层模型转换成单层模型。本方法可增加光伏出力波动时的电压安全性。

Robust voltage control method for active distribution network with uncertainty of photovoltaic power output

The invention proposes a robust voltage control method for active distribution network with uncertain output of photovoltaic power generation. In order to increase the voltage safety of the fluctuation, a deterministic voltage control model of active distribution network is established. The robust solution can be obtained by IGDT theory in the case of the existence of the uncertain parameters. Based on the IGDT theory, considering the uncertain voltage control of photovoltaic output, a two level robust voltage control model is established. The upper level objective function is the fluctuation amplitude of PV power output, and the lower level objective function is voltage offset. For the convenience of solution, the double layer model is converted into a single layer model by using the KKT condition. This method can increase the voltage safety when the PV output fluctuates.

【技术实现步骤摘要】
光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法
本专利技术涉及一种配电网电压安全控制的
，具体的是，一种考虑光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法。
技术介绍
随着化石能源的枯竭和生态环境的恶化，基于光伏的分布式电源(DistributedGeneration,DG)在主动配电网的渗透率迅速增长，配电网将从被动单向的供电网络转变为功率双向流动的有源网络。光伏发电受光照强度影响其出力易于波动，会对主动配电网的安全运行造成威胁，特别是配电网电压安全难以保证，电压偏移成为主动配电网运行的重要约束有载调压变压器和投切电容器等传统电压控制手段可有效调节配电网电压，但是在光伏发电渗透率较高的主动配电网中，这些控制难以灵活地适应由于光伏出力频繁波动带来的电压偏移问题。如果采用控制性能更好的SVG等先进的无功补偿技术，但投资成本往往较大。因此，考虑光伏出力波动性大，基于确定性光伏出力预测值的配电网电压控制可靠性差，提出新的控制方法实现鲁棒电压控制很有必要。目前，针对主动配电网电压控制的研究已有报道。有文献提出一种以控制变量变化最小为目标的日内调节DG出力的控制策略，并保证电压满足日前给定运行范围。有文献将基于自动电压控制(AVC)的集中式电压协调控制策略应用于含分布式电源的高压配电网络，并取得了相当的成果，但这种控制策略需要统一处理主动配电网大量设备参数的大量数据，过程复杂且计算量大。又有文献提出通过识别网络电压波动情况推理出相似度最高且切实可行的电压控制方案，然后进行在线验证以评估方案的可靠性。但当DG数量较多时，控制系统网络通信压力大，无法做到实时响应。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种考虑光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，在光伏发电出力在波动情况下，增加主动配电网的电压安全性。本专利技术按以下技术方案实现：一种光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制模型，建立了考虑光伏发电出力不确定性的主动配电网两层鲁棒电压控制模型，并将两层鲁棒电压控制模型转换为单层鲁棒电压控制模型以便求解。具体实施步骤如下：步骤一：输入主动配电网节点信息、潮流约束、电压约束、分布式电源出力约束、分布式电源和主网交换功率约束、无功补偿约束、光伏出力的波动幅度等数据。步骤二：根据主动配电网节点信息，为了便于有效地对电压进行约束控制，选取浴盆曲线函数为控制目标函数，建立主动配电网确定性电压控制模型。步骤三：IGDT方法是在求解过程中保证目标值在可接受范围内，最大化光伏发电出力波动，从而获得一组鲁棒决策解。步骤四：基于IGDT理论，建立考虑光伏出力不确定的电压控制两层模型，其中，上层目标函数为光伏发电出力的波动幅度，下层目标函数为电压偏移量。步骤五：利用KKT条件，把双层控制模型转换成单层模型。优选的是，步骤二所述的建立主动配电网确定性电压控制模型，避免电压出现越界，当电压没有越界时，控制目标函数值较小，当电压出现越界时，目标函数的值能急剧增大，以便有效的对电压进行控制。为达到这一目的，本专利技术采用浴盆曲线为控制目标函数，约束条件为潮流约束、节点电压约束、支路电流约束、分布式电源和主动配电网之间的功率交换约束、无功补偿约束。优选的是，步骤三所述的IGDT理论，该方法在求解过程中保证目标值在可接受范围内的同时，最大化变量的不利波动，从而获得一组鲁棒决策解。这里所谓的解的鲁棒性是指在满足某种接受程度的预设目标值的情况下，不确定变量在给定波动范围内任意波动时决策都是可行的。参数的最大允许扰动范围与对目标值的要求息息相关，该方法能定量地表示出它们之间的关系。优选的是，步骤四所述建立两层鲁棒电压控制模型，上层目标函数为光伏发电出力的波动幅度，约束条件为潮流约束、节点电压约束、支路电流约束、分布式电源和主动配电网之间的功率交换约束、无功补偿约束、电压偏移约束。下层目标函数为电压偏移量，约束条件为光伏发电出力的波动幅度。本专利技术有益效果：1、本方法建立了考虑光伏发电出力不确定性的主动配电网两层鲁棒电压控制模型，并将两层鲁棒电压控制模型转换为单层鲁棒电压控制模型以便求解；2、本方法可增加光伏出力波动时的电压安全性；3、本方法在求解过程中保证目标值在可接受范围内的同时，最大化变量的不利波动，从而获得一组鲁棒决策解。附图说明图1是光伏发电不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法研究流程；图2是修改过的IEEE-33节点配电网图；图3是光照强度曲线；图4是各类负荷功率百分比曲线；图5是场景1电压最大值和最小值变化曲线；图6是场景2电压最大值和最小值变化曲线；图7是场景3电压最大值和最小值变化曲线；图8是光伏发电系统无功功率变化曲线；图9是IGDT方法最大化变量不利波动示意图。具体实施方式为了进一步说明考虑光伏发电不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。图1为该考虑光伏发电不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法研究方法步骤流程图。一种光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，考虑光伏出力波动对配电网电压的影响，通过建立主动配电网鲁棒电压控制模型控制配电网节点电压，具体实施步骤如下：步骤一：输入主动配电网节点信息、潮流约束、电压约束、分布式电源出力约束、分布式电源和主网交换功率约束、无功补偿约束、光伏出力的波动幅度等数据。步骤二：根据主动配电网节点信息，为了便于有效地对电压进行约束控制，选取浴盆曲线函数为控制目标函数，建立主动配电网确定性电压控制模型。主动配电网电压控制目的是使节点电压尽可能接近额定值，避免出现电压越界。当电压没有越界时，控制目标函数值较小。当电压出现越限时，目标函数值能够急剧增大，以便有效地对电压进行约束控制。为达到这一目的，本文选取浴盆曲线函数为控制目标函数：式中，N为主动配电网节点数量；Vi为节点I的电压幅值；ki为可调变量，取值由节点i的电压幅值的安全下限和上限Vimin和Vimax决定，由ki＝1/(1-Vimin)计算得到。约束条件如下：对于辐射状主动配电网中的任意节点i，其节点注入功率方程为：式中，rij和xij表示支路ij的电阻和电抗；Pi和Qi表示节点i净注入有功和无功功率；Pij和Qij表示支路ij的首端有功和无功功率；Iij表示流过支路ij的电流；u(i+1)和u(i-1)表示节点i的上游和下游节点集合。主动配电网节点i的电压方程为：(Vi)2＝(Vj)2+2(rijPij+xijQij)-(Iij)2[(rij)2+(xij)2](4)式中，Vi表示节点i的电压幅值；Iij表示节点i和节点j之间电流为，由下式计算得到：(Iij)2＝[(Pij)2+(Qij)2]/Vi2(5)主动配电网安全运行需要满足如下节点电压约束条件：Vimin≤Vi≤Vimax(6)假设DG运行在最大功率点追踪(MPPT)模式，且光伏逆变器接口的电力电子装置具有灵活调节的特性。主动配电网安全运行，分布式电源出力需要满足如下约束条件：式中，Pi∈DG表示节点i上的DG的注入功率；和表示节点i上的DG的注入功率的安全下限；i∈DG表示节点i上的分布式电源。主动配电网具有分布式电源，可与主网进行功率交换。由于主动配电网内分布式电源的出力会影响主网安全运行，因此交换功率需要满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于：建立了考虑光伏发电出力不确定性的主动配电网两层鲁棒电压控制模型，并将两层鲁棒电压控制模型转换为单层鲁棒电压控制模型以便求解。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于：建立了考虑光伏发电出力不确定性的主动配电网两层鲁棒电压控制模型，并将两层鲁棒电压控制模型转换为单层鲁棒电压控制模型以便求解。2.根据权利要求1所述的光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于，具体实施步骤如下：步骤一：输入主动配电网节点信息、潮流约束、电压约束、分布式电源出力约束、分布式电源和主网交换功率约束、无功补偿约束、光伏出力的波动幅度数据；步骤二：根据主动配电网节点信息，为了便于有效地对电压进行约束控制，选取浴盆曲线函数为控制目标函数，建立主动配电网确定性电压控制模型；步骤三：IGDT方法是在求解过程中保证目标值在可接受范围内，最大化光伏发电出力波动，从而获得一组鲁棒决策解；步骤四：基于IGDT理论，建立考虑光伏出力不确定的电压控制两层模型，其中，上层目标函数为光伏发电出力的波动幅度，下层目标函数为电压偏移量；步骤五：利用KKT条件，把双层控制模型转换成单层模型。3.根据权利要求2所述的光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于：所述步骤二中建立主动配电网确定性电压控制模型，避免电压出现越界，当电压没有越界时，控制目标函数值较小，当电压出现越界时，目标函数的值能急剧增大，以便有效的对电压进行控制；为达到这一目的，采用浴盆曲线为控制目标函数；约束条件为潮流约束、节点电压约束、支路电流约束、分布式电源和主动配电网之间的功率交换约束、无功补偿约束。4.根据权利要求2所述的光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于：所述步骤二中的取浴盆曲线函数为控制目标函数：式中，N为主动配电网节点数量；Vi为节点I的电压幅值；ki为可调变量，取值由节点i的电压幅值的安全下限和上限Vimin和Vimax决定，由ki＝1/(1-Vimin)计算得到。5.根据权利要求2所述的光伏发电出力不确定性的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于：所述步骤三中的IGDT理论，该方法在求解过...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敦彬，袁光伟，郝威，高海龙，王永力，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司徐州供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32