一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法技术

本发明专利技术提出一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法，属于电力系统运行和控制技术领域。该方法首先建立由目标函数和约束条件构成的考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度优化模型，对该模型进行松弛；通过定义新变量将模型转换后，对模型进行分布式迭代求解，得到考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方案。本发明专利技术方法考虑了分布式电源带来的影响和作用，充分发挥分布式电源的灵活优势，降低网络的拥塞程度，并采用分布式方法对模型进行求解计算，能快速降低局部拥塞程度。

A Distributed Distribution Network Congestion Scheduling Method Considering Distributed Generation

The invention provides a congestion dispatching method of distributed distribution network considering distributed generation, which belongs to the technical field of power system operation and control. This method first establishes a distributed distribution network congestion scheduling optimization model with distributed generation, which is composed of objective function and constraints, and relaxes the model. After transforming the model by defining new variables, the model is solved by distributed iteration, and a distributed distribution network congestion scheduling scheme with distributed generation is obtained. The method of the invention takes into account the influence and function brought by the distributed power supply, gives full play to the flexible advantages of the distributed power supply, reduces the degree of network congestion, and uses the distributed method to solve the model, which can quickly reduce the degree of local congestion.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法
本专利技术属于电力系统运行和控制
，特别涉及一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法。
技术介绍
传统电力系统由发电、输电和配电网纵向连接而成，其主要构成要素为大机组、大电网。近年来，随着环境问题日益凸显，在社会经济和技术发展方面，传统电力系统都发生了巨大变化。其中，分布式可再生能源在配电网侧的广泛接入，为传统电力系统的发展带来了新的挑战和机遇。如果不经合理调控，众多电源、负荷将竞争利用有限的输配电线路，配电网中的各支路功率值将逼近支路功率值上线，使得配电网的安全运行受到威胁。如何通过合理调度网络资源，避免配电网中出现拥塞现象，是一个重要的课题、。多主体主动配电网的拥塞调度，其关键之处在于，如何通过区域间的协同互济，在满足全局系统的安全性约束(包括节点电压以及支路潮流)的前提下，实现配电网拥塞程度的最小化。要实现这个目标，主动配电网分布式最优潮流将是最有力的手段之一，而这又可以分为无功和有功最优调度两方面的应用。大规模分布式电源的接入，通过反向潮流的作用，将使得主动配电网在运行中很容易出现电压越限的问题，这时，对配网中无功设备的最优调度，使得网络损耗最小化，同时保证全局系统的运行安全约束，尤为必要；另一方面，随着电力电子技术的发展，分布式电源的可控能力也得以加强，工程实际中无功负荷通常较难预测，对各区域分布式电源和储能的有功出力做最优调度，降低配电网全局拥塞程度，也值得进一步研究。然而，最优潮流在数学上是非凸、NP难的问题。如何对其集中式问题进行高效求解，至今仍是电力系统最具有挑战性的难题之一，仍受到大量的关注和研究。同时，和集中式算法相比，分布式优化的计算条件更为苛刻，各区域只有局部信息，区域间的通信条件通常也有一定限制，因此，考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法将面临更严峻的挑战。早期的分布式配电网拥塞调度方法，一方面通常直接用分布式算法来求解非凸问题，一般情况下，这种分布式最优潮流算法并没有严格的收敛性证明。特别是基于对偶分解类的分布式算法，由于强对偶条件不成立，这类算法可能无法收敛到原问题局部最优解，甚至可能发散。另一方面，也没有考虑大量分布式电源接入带来的影响与作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法。本专利技术方法考虑了分布式电源带来的影响和作用，充分发挥分布式电源的灵活优势，降低网络的拥塞程度，并采用分布式方法对模型进行求解计算，能快速降低局部拥塞程度。本专利技术提出一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：1-1)确定模型的目标函数，表达式如下：其中，QCi是节点i的无功补偿设备的总注入无功,PGi,QGi分别是节点i处的分布式电源的有功出力和无功出力，CGi为节点i处分布式电源有功出力的调整成本系数(同实际需要相关，一般在正实数域取值)，ΔPGi是节点i处分布式电源有功出力调整量，表达式如下：其中，是节点i处分布式电源有功出力初始值；1-2)确定模型的约束条件；具体如下：1-2-1)潮流约束；建立包含分布式电源的配电网潮流方程约束，表达式如下：其中，zij＝rij+ixij代表支路ij的阻抗，rij代表支路ij的电阻，xij代表支路ij的电抗；Sij＝Pij+iQij代表支路ij送端的复功率，Pij代表支路ij送端的有功功率，Qij代表支路ij送端的无功功率；Sj＝Pj+iQj代表节点j的净注入复功率，Pj代表节点j的净注入有功功率，Qj代表节点j的净注入无功功率；PDj,QDj分别代表节点j的有功负荷和无功负荷；Vj代表节点j的电压幅值。1-2-2)系统安全约束：其中，|Iij|、分别代表支路ij的电流幅值及上限；Pij、Qij、分别代表支路ij送端有功下限、有功上限、无功下限、无功上限；Vi,分别代表节点i的电压幅值下限和上限；V1＝Vref(6)其中，V1是1号节点即参考节点的电压幅值，Vref是设定的参考电压幅值；1-2-3)分布式电源运行约束；其中，是节点i的分布式电源有功出力的上限，QGi,分别是节点i的分布式电源注入无功下限和上限，QCi,分别是节点i的无功设备的无功下限和上限；2)对步骤1)建立的模型进行松弛，等价为如下模型：3)将整个电网划分为R个区域，令Na,Ea,Ga分别为区域a的节点集、支路集以及发电机/无功设备集；记为属于节点j的全局优化变量，记为区域a的扩展节点集，该集合由Na和联络线另一端的节点所组成；引入变量来描述区域a的本地优化变量，它是全局变量sj在区域a中的本地拷贝；区域a中所有不等式约束用ga(x)来表示,所有等式约束用ha(x)来表示，目标函数用fa(x)来表示；集合是区域a的扩展节点集中包含节点j的区域的集合，该集合中元素个数即区域数为Mj:＝|Mj|；记不同区域交界处的节点集为O:＝{j|Mj＞1}；定义x:＝(x1,...,xR)T为全局优化变量；则如式(8)所示的模型转化为如下形式：其中，xa为区域a的状态变量，分别为的下限和上限；4)对步骤3)的模型进行分布式迭代求解，得到考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方案；具体步骤如下4-1)令初始迭代步数t＝1；4-2)在第t步迭代时，所有节点计算本地辅助变量：其中，为第t步迭代时节点a处的罚因子，为第t步迭代时约束(11)所对应的拉格朗日乘子；4-3)所有节点计算第t+1步迭代的局部状态变量：4-4)所有节点计算第t+1步迭代的本地辅助变量：4-5)计算第t步迭代的原始残差rt和对偶残差dt：4-6)利用式(16)对收敛情况进行判定：其中，δt为第t迭代的总残差，ε为预先设定的收敛指标，ε＞0；若式(16)成立，则步骤3)的模型收敛，求解得到各个节点对应的QCi和QGi，得到考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方案：若式(16)不成立，则步骤3)的模型未收敛，所有节点按式(17)计算第t+1步迭代的罚因子，然后令t＝t+1，重新返回步骤4-2)；其中，μ∈(0,1)，代表死区大小；τ＞0为一常数，代表迭代步长，tmax是最大的调整次数。本专利技术的优点及有益效果在于：1.本专利技术的分布式配电网拥塞调度方法，同传统的方法相比，考虑了分布式电源带来的影响和作用，充分发挥分布式电源的灵活优势，降低网络的拥塞程度，并采用分布式方法对模型进行求解计算，能快速降低局部拥塞程度。2.本专利技术的分布式配电网拥塞调度方法，使用了一种“先凸化后分解”的求解方法，使得收敛性在理论上有严格的保证，确保系统的安全稳定运行。3.本专利技术使用了罚因子动态计算方法，在实际应用中，收敛速度快，运行效率高，可以满足更快速场合下的要求。4.本专利技术依靠网络中的发电机、无功补偿设备进行潮流优化，并考虑分布式电源参与带来的有功、无功调节能力，适用于快速的配电网拥塞调度，成本低廉，适合大规模推广。具体实施方式本专利技术提出一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法，下面结合具体实施例进一步详细说明如下。本专利技术提出一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法，包括以下步骤：1)建立考虑分布式电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：1‑1)确定模型的目标函数，表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立考虑分布式电源的分布式配电网拥塞调度优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：1-1)确定模型的目标函数，表达式如下：其中，QCi是节点i的无功补偿设备的总注入无功,PGi,QGi分别是节点i处的分布式电源的有功出力和无功出力，CGi为节点i处分布式电源有功出力的调整成本系数(同实际需要相关，一般在正实数域取值)，ΔPGi是节点i处分布式电源有功出力调整量，表达式如下：其中，是节点i处分布式电源有功出力初始值；1-2)确定模型的约束条件；具体如下：1-2-1)潮流约束；建立包含分布式电源的配电网潮流方程约束，表达式如下：其中，zij＝rij+ixij代表支路ij的阻抗，rij代表支路ij的电阻，xij代表支路ij的电抗；Sij＝Pij+iQij代表支路ij送端的复功率，Pij代表支路ij送端的有功功率，Qij代表支路ij送端的无功功率；Sj＝Pj+iQj代表节点j的净注入复功率，Pj代表节点j的净注入有功功率，Qj代表节点j的净注入无功功率；PDj,QDj分别代表节点j的有功负荷和无功负荷；Vj代表节点j的电压幅值。1-2-2)系统安全约束：其中，|Iij|、分别代表支路ij的电流幅值及上限；Pij、Qij、分别代表支路ij送端有功下限、有功上限、无功下限、无功上限；Vi,分别代表节点i的电压幅值下限和上限；V1＝Vref(6)其中，V1是1号节点即参考节点的电压幅值，Vref是设定的参考电压幅值；1-2-3)分布式电源运行约束；其中，是节点i的分布式电源有功出力的上限，QGi,分别是节点i的分布式电源注入无功下限和上限，QCi,分别是节点i的无功设备的无功下限和上限；2)对步骤1)建立的模型进行松弛，等价为如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文传，张伯明，孙宏斌，郑伟业，刘昊天，盛万兴，马骏，
申请(专利权)人：清华大学，国网安徽省电力有限公司六安供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11