一种计及源荷协调的配电网电压调控方法技术

一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，计算配电网中各节点电压，如果各节点电压在规定范围内则直接输出并结束调压；否则判断电压是否越上限，如果该时刻内的电压值超出规定电压上限值则利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器的源荷协调电压调控模型进行电压调控；否则为超出下限值，则将电容器纳入调控措施中，利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器及电容器的源荷协调电压调控模型进行电压调控；以求解得出的源荷协调电压调控模型最优解进行电压调控。它结合负荷侧与电源侧、电网侧的互动关系，计及其不确定性条件和需求侧响应特性，解决了考虑光伏并网在不同气象因素下所产生的配电网电压越限问题。

【技术实现步骤摘要】
一种计及源荷协调的配电网电压调控方法
本专利技术涉及电力系统配电网电压控制
，具体地说是一种计及源荷协调的配电网电压调控方法。
技术介绍
在传统配电网电压中，影响电压水平的不确定因素大多为负荷波动，而在含有分布式电源(DG)的配电网电压控制中，由于分布式电源机组的输出功率受天气和地域等自然影响，配电网中的不确定因素增多。同时，对含DG的配电网电压控制中各母线电压是电压控制的对象，若接入的DG容量过大、布点过多，则会产生功率倒送现象，导致配电网电压过高，电压控制问题逐渐复杂化。因此，为避免控制DG发电量，提高清洁能源利用率，首选的电压控制方法为利用DG的无功调节能力进行就地调节，而由于配电网的可变拓扑增加了网架和潮流的复杂程度，以及需求侧响应问题的增加，无疑加大了控制中的变量和维度。因此，DG的无功控制只能在一定程度上改善配电网的电压水平，无法达到配电网合理电压水平的要求，需要更为有效的控制方式。对于含光伏并网的配电网电压越限问题，一些研究提出了光伏并网有功削减的电压控制策略，但以减少可再生能源发电量为代价完成配电网电压控制，难以有效保证其利用率及消纳能力，也缺乏对欠电压情况的考虑。通过光伏逆变器无功控制实现调压则更为经济有效。有些学者对德国提出的针对并网点电压越限的光伏逆变器无功控制策略进行了分析，并提出了一种基于并网点电压幅值和光伏有功出力的控制策略。也有提出利用光伏有功削减及逆变器的无功调节能力，结合传统调压设备协调实现配电网的电压控制方法，并对其调节顺序做出了规则排序。在现有大规模和分布式可再生能源并网之外，电动汽车(EV)充放换电设施的不断接入以及储能和微电网的发展，对配电网也会造成不同程度的冲击。在应对此问题的解决方法上，目前仍以发电跟踪负荷的常规电网运行控制理论来解决，而由于电网一次能源的动态特性不一，需为实现能源与可控负荷资源综合高效的优化利用进行深入研究。在目前的研究中有通过对“源荷储”的不确定性建模，建立含可再生能源与电动汽车的随机优化模型进行的分析。还有学者构建了含光伏、插入式混合电动汽车和不同负荷的并网分布式电源系统，结合德国当地数据说明电动汽车入网(V2G)模式在作为备用电源和负荷峰值调节上有很大前景。上述文献主要对含电动汽车和分布式电源的配电网协调运行进行了研究，未针对电压调控方式与资源协调进行具体说明。对于含光伏电源的配电网电压控制方式中，进行光伏有功削减不利于保证能源利用率；增加储能和无功补偿装置成本较高，在大量分布式电源接入的环境下，经济性问题需要进一步考虑；仅通过光伏逆变器的无功调节能力进行调压的方法受其有功输出和逆变器容量的限制，欠缺对电压越下限情况的统筹；考虑需求侧响应的配电网电压调节不能只进行负荷削减，需要结合DG进行经济效益、电压质量改善和损失以及成本之间的关系进行权衡。因此，对于含有分布式电源的配电网电压控制需要将已有的控制方式与不断发展出现的新型产物相结合，并考虑负荷侧与电网的互动特点，需要提出一种更加符合当前配电网运行的控制方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其结合负荷侧与电源侧、电网侧的互动关系，计及其需求侧响应特性，能够解决光伏并网产生的配电网电压越限问题。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，通过判断电力系统在某一时刻是否有电压越限情况来确定该时刻内的电压值是越上限还是越下限，以此采取相应的配电网电压调控策略来保持电压稳定。作为本实施例一种可能的实现方式，所述采取相应的配电网电压调控策略来保持电压稳定的过程具体为：如果是超出规定电压上限值，则对电力系统内参与调控的光伏发电并网系统、电动汽车以及OLTC进行调控容量确定；如果是超出规定电压下限值，则加入电容器进行可控资源协调，以此恢复电力系统电压，并保持电压稳定。作为本实施例一种可能的实现方式，所述规定电压上限值为(1+7％)*额定电压。作为本实施例一种可能的实现方式，所述规定电压下限值为(1-7％)*额定电压。另一方面，本专利技术实施例提供的一种计及源荷协调的配电网电压调控方法包括以下具体步骤：步骤1：利用前推回代算法计算配电网中各节点电压，生成配电网的初始运行状态；步骤2：判断配电网内各节点电压是否在电压期望值的规定范围内，如果各节点电压在规定范围内，则直接输出各节点电压值，调压结束；如果各节点电压不在规定范围内，进行步骤3；步骤3：判断电压是否越上限，如果该时刻内的电压值超出规定电压上限值则利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器的源荷协调电压调控模型进行电压调控；否则为该时刻内的电压值超出规定电压下限值，转为步骤4；步骤4：将电容器纳入调控措施中，利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器及电容器的源荷协调电压调控模型进行电压调控；步骤5：以求解得出的源荷协调电压调控模型最优解进行计及上述调压控制变量的前推回代潮流计算，重新计算各节点电压；步骤6：并判断重新计算的各节点电压是否在期望范围内，如果电压在规定范围内，则直接输出各节点电压值，调压结束。作为本实施例一种可能的实现方式，结合负荷侧电动汽车的负荷不确定性及需求侧响应特性，以及不同气象因素下光伏并网出力的不同，建立的所述源荷协调电压调控模型的目标函数为：式中，F为系统调控成本；n为配电网内光伏发电并网系统接入节点数；N为电动汽车并网节点数；ω1、ω2、ω3、ω4为权重系数，且k＝4；λ为电压越限惩罚因子；f(Ui)为电压约束罚函数：式中，Ui为系统中各节点电压，Ui_min、Ui_max分别为节点电压上下限值；约束条件为：(1)等式约束即节点潮流约束：其中，PPVi、QPVi为节点i上所接入光伏发电并网系统的有功、无功出力；PLi_load、QLi_load为节点i上常规有功负荷、无功负荷消耗功率；PEVi、QEVi为节点i上所接电动汽车有功、无功功率；Ui、Uj分别是节点i与节点j的电压幅值；Gij、Bij、θij分别为节点i和节点j之间导纳矩阵的实部、虚部及电压相角差；(2)光伏发电并网系统无功出力约束：QPVi_min≤QPVi,t≤QPVi_max其中，QPVi_min、QPVi_max分别为光伏无功调节容量上、下限；(3)电动汽车充放电功率约束：其中，PEVci,t、PEVdi,t分别为节点i可调控电动汽车的充、放电功率；PEVci_min、PEVci_max、PEVdi_min、PEVdi_max分别为节点i可调控电动汽车充、放电最大、最小有功功率；(4)并联电容器投切容量约束：QC_min≤QC,t≤QC_max其中，QC_min、QC_max分别为电容器投切容量上、下限；(5)有载调压变压器分接头档位电压约束：UTapi_min≤UTapi,t≤UTapi_max其中，UTapi_min、UTapi_max分别为有载变压器分接头档位对应电压上、下限。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤3中，所述利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器的源荷协调电压调控模型进行电压调控的过程包括以下步骤：步骤31：将含光伏、电动汽车、有载调压变压器的源荷协调电压调控模型的控制变量表示为：X＝[QPV1KQPVn,PEVc1KPE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，通过判断电力系统在某一时刻是否有电压越限情况来确定该时刻内的电压值是越上限还是越下限，以此采取相应的配电网电压调控策略来保持电压稳定。

【技术特征摘要】
1.一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，通过判断电力系统在某一时刻是否有电压越限情况来确定该时刻内的电压值是越上限还是越下限，以此采取相应的配电网电压调控策略来保持电压稳定。2.如权利要求2所述的一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，所述采取相应的配电网电压调控策略来保持电压稳定的过程具体为：如果是超出规定电压上限值，则对电力系统内参与调控的光伏发电并网系统、电动汽车以及OLTC进行调控容量确定；如果是超出规定电压下限值，则加入电容器进行可控资源协调，以此恢复电力系统电压，并保持电压稳定。3.如权利要求1或2所述的一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，所述规定电压上限值为(1+7％)*额定电压。4.如权利要求1或2所述的一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，所述规定电压下限值为(1-7％)*额定电压。5.一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1：利用前推回代算法计算配电网中各节点电压，生成配电网的初始运行状态；步骤2：判断配电网内各节点电压是否在电压期望值的规定范围内，如果各节点电压在规定范围内，则直接输出各节点电压值，调压结束；如果各节点电压不在规定范围内，进行步骤3；步骤3：判断电压是否越上限，如果该时刻内的电压值超出规定电压上限值则利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器的源荷协调电压调控模型进行电压调控；否则为该时刻内的电压值超出规定电压下限值，转为步骤4；步骤4：将电容器纳入调控措施中，利用含光伏、电动汽车、有载调压变压器及电容器的源荷协调电压调控模型进行电压调控；步骤5：以求解得出的源荷协调电压调控模型最优解进行计及上述调压控制变量的前推回代潮流计算，重新计算各节点电压；步骤6：并判断重新计算的各节点电压是否在期望范围内，如果电压在规定范围内，则直接输出各节点电压值，调压结束。6.如权利要求5所述的一种计及源荷协调的配电网电压调控方法，其特征是，结合负荷侧电动汽车的负荷不确定性及需求侧响应特性，以及不同气象因素下光伏并网出力的不同，建立的所述源荷协调电压调控模型的目标函数为：式中，F为系统调控成本；n为配电网内光伏发电并网系统接入节点数；N为电动汽车并网节点数；ω1、ω2、ω3、ω4为权重系数，且k＝4；λ为电压越限惩罚因子；f(Ui)为电压约束罚函数：式中，Ui为系统中各节点电压，Ui_min、Ui_max分别为节点电压上下限值；约束条件为：(1)等式约束即节点潮流约束：其中，PPVi、QPVi为节点i上所接入光伏发电并网系统的有功、无功出力；PLi_load、QLi_load为节点i上常规有功负荷、无功负荷消耗功率；PEVi、QEVi为节点i上所接电动汽车有功、无功功率；Ui、Uj分别是节点i与节点j的电压幅值；Gij、Bij、θij分别为节点i和节点j之间导纳矩阵的实部、虚部及电压相角差；(2)光伏发电并网系统无功出力约束：QPVi_min≤QPVi,t≤QPVi_max其中，QPVi_min、QPVi_max分别为光伏无功调节容量上、下限；(3)电动汽车充放电功率约束：其中，PEVci,t、PEVdi,t分别为节点i可调控电动汽车的充、放电功率；PEVci_min、PEVci_max、PEVdi_min、PE...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新慧，郭瑶，彭克，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37