一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，以微电网多功能并网逆变器容量为优化控制对象，以微电网运行成本最小为考核指标，建立有功优化目标函数，以系统潮流、微电网向主网的售电功率为约束条件，构建上层有功优化模型；以微电网各节点处谐波畸变率的均方根值最小为考核指标，建立谐波优化目标函数，以谐波、节点电压幅值和补偿为约束条件，构建下层谐波优化模型；并利用模拟退火粒子群算法对上层优化模型、下层优化模型进行求解。本发明专利技术为解决含分散分布谐波源的微电网的谐波治理提供了一种有效途径。

A Harmonic Control Method for Microgrid Based on Capacity Allocation of Multifunctional Grid-connected Inverters

【技术实现步骤摘要】
一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法
本专利技术涉及微电网谐波治理
，具体涉及一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法。
技术介绍
随着微电网技术的发展，微电网已越来越多地接入配电网。随着微电网网络规模不断扩大，谐波源的分布范围和污染规模也逐步增加，而微电网消纳电能质量污染的能力薄弱，网络中电力电子设备对于电能质量非常敏感，对电能质量要求较高，这使得微电网电能质量问题更为突出。微电网谐波源具有分散化、广域化的特点，采用集中治理的传统方式，存在治理成本高、治理设备功能单一、治理容量利用率低等问题，难以满足网络分布日益复杂化的治理需求，不适用于谐波源分散分布的微电网。因此，需要采用新的微电网谐波治理方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，能够使微电网有功功率得到优化的同时，利用多功能并网逆变器的剩余容量实现微电网谐波治理。为实现上述目的，采用了以下技术方案：本专利技术一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其具体步骤包括：S1、构建上层有功优化模型，构建上层有功优化模型包括建立上层优化目标函数和上层优化约束条件；S2、构建下层谐波优化模型，构建下层谐波优化模型包括建立下层优化目标函数和下层优化约束条件；S3、根据所构建的上层有功优化模型和下层谐波优化模型，利用模拟退火粒子群算法进行优化运算，求解出各多功能并网逆变器的有功出力和用于治理谐波的剩余容量。优选地，步骤S1具体包括以下步骤：S11、建立上层优化目标函数，以各多功能并网逆变器的有功出力为优化变量，以优化时段内微电网运行成本最小为目标，建立上层优化目标函数；S12、建立上层优化约束条件，上层优化约束条件包括系统潮流约束和微电网向主网的售电功率约束。优选地，步骤S2具体包括以下步骤：S21、建立下层优化目标函数，以各多功能并网逆变器中利用剩余容量治理谐波的各次电流补偿量为决策变量，以微电网各节点处谐波畸变率的均方根值THD最小为目标，建立下层优化目标函数；S22、建立下层优化约束条件，下层优化约束条件包括谐波约束、节点电压幅值约束和补偿约束。优选地，在步骤S11中，建立以微电网运行成本最小的上层优化目标函数，具体如式(1)所示：minfup＝CXS+CB/S(1)式中，CXS是网络损耗费用；CB/S是微电网向配电主网的购/售电费用；CXS的计算公式如式(2)所示，CB/S的计算公式如式(3)所示；式中，Closs为单位损耗功率费用；jωi表示Σ标号后j的节点必须和节点i直接相连，但不包含i＝j；Ui为节点i的电压；Uj为节点j的电压；Rij为网络支路i-j的电阻；σ为考虑多功能并网逆变器换流损失的转换效率；PDGj为第j台分布式电源DG发电的有功出力；NDG为分布式电源DG的数量；式中，kbuy为微电网向配电主网购电的单位电价；ksell为微电网向配电主网售电的单位电价；Pi为微电网第i个节点处负荷的有功功率；PDGj为第j台分布式电源DG发电的有功出力；NDG为分布式电源DG的数量；kbuy和ksell的计算公式分别为式(4)和(5)式中，为实际购电价格；为实际售电价格；Pi为微电网第i个节点处负荷的有功功率；PDGj为第j台分布式电源DG发电的有功出力；NDG为分布式电源DG的数量。优选地，在步骤S12中，建立上层优化约束条件具体包括以下步骤，S121、建立系统潮流约束如式(6)：式中，PGi为配电主网向微电网传输的有功功率；QGi为配电主网向微电网传输的无功功率；Pi为微电网第i个节点处负荷的有功功率；Qi为微电网第i个节点处负荷的无功功率；PDGj分别为第j台分布式电源DG发电的有功出力；QDGj为第j台分布式电源DG发电的无功出力；Ui为节点i的电压；Uj为节点j的电压；Gij为节点i、j之间的电导；Bij为节点i、j之间的电纳；θij为节点间的电压相角差；n为节点数；S122、建立微电网向主网的售电功率约束公式如式(7)：PDG,sell≤εPj,max(7)式中，PDG,sell为某时段分布式电源向配电主网的售电量；ε为最大售电允许比例系数；Pj,max为并网节点的功率允许限值。优选地，在步骤S21中，建立微电网各节点处谐波畸变率的均方根值THD最小的下层优化目标函数，具体如式(8)所示式中，αi为节点i处电压谐波畸变率的占比，计算式为式(9)；THDi表示第i节点的电压谐波畸变率，计算式为式(10)式中，H为电压谐波的最高频率次数；Uin表示节点i处的第n次频率电压；Ui1表示节点i处的基频电压。优选地，在步骤S21中，多功能并网逆变器剩余容量由上层优化得到的多功能并网逆变器有功出力计算得到，计算公式为式(11)式中，S为多功能并网逆变器的安装容量；PDG为多功能并网逆变器的有功出力；QDG为多功能并网逆变器的剩余容量。优选地，在步骤S21中，利用多功能并网逆变器剩余容量治理谐波，谐波治理所需的多功能并网逆变器容量与补偿发出的各次谐波电流的关系见式(12)式中，SXBj为多功能并网逆变器在节点j处治理谐波的容量；Uj1表示节点j处的基波电压；Uy-hj为节点j处h次谐波电压；Ib-hj为节点j处补偿的第h次谐波电流值；H为电压谐波的最高频率次数。优选地，在步骤S22中建立下层优化约束条件具体包括以下步骤：S221、建立谐波约束公式具体为式(13)，0≤THDj≤THDj.max(13)式中，THDj为节点j处的电压谐波畸变率；THDj.max为节点j处给定的标准值；S222、建立节点电压幅值约束公式具体为式(14)，Ui.min≤Ui≤Ui.max(14)式中，式中，Ui.max为节点i电压幅值的上限，Ui.min为节点i电压幅值的下限；S223、建立补偿约束公式具体为式(15)，SDGj≤kDGj×SDGj(15)式中，SDGj为第j台多功能并网逆变器谐波补偿总容量；kDGj为第j台多功能并网逆变器容量域度安全系数，以保证谐波治理量不超出安全限值；SDGj为第j台多功能并网逆变器额定容量限值。优选地，步骤S3具体包括以下步骤：S31、利用模拟退火粒子群算法结合基波潮流计算对上层有功优化模型进行求解，得到各多功能并网逆变器的有功出力；S32、由上层有功优化结果计算各多功能并网逆变器可用于治理电能质量的剩余容量，上层有功优化结果包括多功能并网逆变器的安装容量和多功能并网逆变器的有功出力；S33、利用模拟退火粒子群算法结合谐波潮流计算求解下层谐波优化模型，得到各节点多功能并网逆变器对各次谐波电流的补偿量；S34、计算得到各节点的THDj，判断是否满足国家电能质量标准；S35、若满足国家电能质量标准，则直接输出各多功能并网逆变器治理谐波的剩余容量和各多功能并网逆变器有功出力；若不满足国家电能质量标准则搜寻THDj最大的节点，并计算该节点THDj补偿到标准时所需补偿量，由此计算新的各多功能并网逆变器的有功出力，并输出各多功能并网逆变器治理谐波的剩余容量以及新的各多功能并网逆变器的有功出力。与现有技术相比，本专利技术方法具有如下优点：本专利技术通过有功优化与谐波优化可以同时实现微电网经济运行和谐波治理，通过合理分配多功能并网逆变器容量，实现多功能并网逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其特征在于：其具体步骤包括：S1、构建上层有功优化模型，构建上层有功优化模型包括建立上层优化目标函数和上层优化约束条件；S2、构建下层谐波优化模型，构建下层谐波优化模型包括建立下层优化目标函数和下层优化约束条件；S3、根据所构建的上层有功优化模型和下层谐波优化模型，利用模拟退火粒子群算法进行优化运算，求解出各多功能并网逆变器的有功出力和用于治理谐波的剩余容量。

【技术特征摘要】
1.一种基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其特征在于：其具体步骤包括：S1、构建上层有功优化模型，构建上层有功优化模型包括建立上层优化目标函数和上层优化约束条件；S2、构建下层谐波优化模型，构建下层谐波优化模型包括建立下层优化目标函数和下层优化约束条件；S3、根据所构建的上层有功优化模型和下层谐波优化模型，利用模拟退火粒子群算法进行优化运算，求解出各多功能并网逆变器的有功出力和用于治理谐波的剩余容量。2.根据权利要求1所述的基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下步骤：S11、建立上层优化目标函数，以各多功能并网逆变器的有功出力为优化变量，以优化时段内微电网运行成本最小为目标，建立上层优化目标函数；S12、建立上层优化约束条件，上层优化约束条件包括系统潮流约束和微电网向主网的售电功率约束。3.根据权利要求1所述的基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：S21、建立下层优化目标函数，以各多功能并网逆变器中利用剩余容量治理谐波的各次电流补偿量为决策变量，以微电网各节点处谐波畸变率的均方根值THD最小为目标，建立下层优化目标函数；S22、建立下层优化约束条件，下层优化约束条件包括谐波约束、节点电压幅值约束和补偿约束。4.根据权利要求1所述的基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其特征在于：在步骤S11中，建立以微电网运行成本最小为目标的上层优化目标函数，具体如式(1)所示：minfup＝CXS+CB/S(1)式中，CXS是网络损耗费用；CB/S是微电网向配电主网的购/售电费用；CXS的计算公式如式(2)所示，CB/S的计算公式如式(3)所示；式中，Closs为单位损耗功率费用；jωi表示Σ标号后j的节点必须和节点i直接相连，但不包含i＝j；Ui为节点i的电压；Uj为节点j的电压；Rij为网络支路i-j的电阻；σ为考虑多功能并网逆变器换流损失的转换效率；PDGj为第j台分布式电源DG发电的有功出力；NDG为分布式电源DG的数量；式中，kbuy为微电网向配电主网购电的单位电价；ksell为微电网向配电主网售电的单位电价；Pi为微电网第i个节点处负荷的有功功率；PDGj为第j台分布式电源DG发电的有功出力；NDG为分布式电源DG的数量；kbuy和ksell的计算公式分别为式(4)和式(5)：式中，为实际购电价格；为实际售电价格；Pi为微电网第i个节点处负荷的有功功率；PDGj为第j台分布式电源DG发电的有功出力；NDG为分布式电源DG的数量。5.根据权利要求1所述的基于多功能并网逆变器容量分配的微电网谐波治理方法，其特征在于：在步骤S12中，建立上层优化约束条件具体包括以下步骤，S121、建立系统潮流约束如式(6)：式中，PGi为配电主网向微电网传输的有功功率；QGi为配电主网向微电网传输的无功功率；Pi为微电网第i个节点处负荷的有功功率；Qi为微电网第i个节点处负荷的无功功率；PDGj分别为第j台分布式电源DG发电的有功出力；QDGj为第j台分布式电源DG发电的无功出力；Ui为节点i的电压；Uj为节点j的电压；Gij为节点i、j之间的电导；Bij为节点i、j之间的电纳；θij为节点间的电压相角差；n为节点数；S122、建立微电网向主网的售电功率约束公式如式(7)：PDG,sell≤εPj,max(7)式中，P...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，魏凯，贾清泉，岳东，窦春霞，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13