一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法技术方案

本发明专利技术公开了属于配电自动化技术领域的一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法。以配电网中渗透率较高的电动汽车和光伏发电单元的分布式发用电资源为研究对象，首先给出了管理电动汽车和光伏资源的分布式调度模型，该模型共分为两层，上层由DSO负责对Agg的功率计划进行网络校核，以保证配网安全运行；下层由Agg作为分布式资源的管理者，负责对电动汽车的充放电行为和光伏的上网电量进行合理管理。如果Agg上报的功率计划未通过DSO的网络安全校核。本发明专利技术通过不断调整功率控制信号，引导Agg对下层资源制定合理的发用电计划，保证配电线路的安全运行，解决了配网双向阻塞问题。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法
本专利技术属于配电自动化
，特别涉及一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法。
技术介绍
近年来，随着分布式光伏(photovoltaic,PV)发电、电动汽车(electricvehicle,EV)等新型可控负荷的在配电网中的渗透率不断提高，使得单一方向供能的传统配电网逐渐向着潮流双向流动的新型配电网转变。考虑到灵活可控的分布式资源兼具环保和经济性的社会福利，对其进行合理优化调配的潜力巨大。在新一轮电改售电侧放开的推动下，配电网中越来越多的价格响应型的分布式资源愿意参与电力市场以期减少自身的用电开支。然而，由于分布式资源多为系统结构底层分散的中小型发用电用户，其灵活性资源的弹性水平达不到参与电力市场的门槛值。为了整合需求响应资源，使闲置的具有调节能力的中小型发用电用户能够参与到市场中，负荷聚合商、园区运营商、电力零售商等新的市场主体概念相继被提出。但是，无约束、无引导或Agg(Aggregator,负荷聚合商)仅考虑用户用电成本的分布式资源的调度结果很可能导致在某些时刻集中用电或集中放电，造成正向或反向的负荷尖峰，甚至引起配电网的双向阻塞。因此，有必要研究考虑网络安全运行约束下的分布式资源日前优化调度策略。现阶段的研究大多局限于在电力市场价格信号的引导作用下，仅考虑用户的用电成本的优化调度，且仅考虑了单一方向的潮流约束并未计及配网中的可调光伏大功率倒流造成的反向线路阻塞问题。因此，电动汽车、光伏等分布式资源引起的双向潮流问题成为新型配电网日前优化调度过程中一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法，其特征在于，以目前在配电网中渗透率较高的电动汽车和光伏发电单元为研究对象，考虑到电动汽车和光伏资源分布广泛，单体调节量小的特点，如果DSO直接对这些分布式资源进行调度，可能会面临变量维数过大的问题，也由此给调度过程带来极大了的通信负担而且不利于对用户发用电隐私信息的保护。显然，这是不现实的。因此本专利给出了管理电动汽车和光伏资源的分布式调度模型，下层由Agg(Aggregator负荷聚合商)通过安装于用户侧的控制与通信设备对配电网中的分布式资源进行管理，上层由DSO(Distributionsystemoperator,配电系统运营商)负责对Agg的功率计划进行网络校核，保证配网安全运行。通过引入Agg对用户资源的集群管理和调度，可以有效实现配电网和分布式资源之间的互动响应，避免了分布式资源在参与电力市场竞争的过程中给配网带来的双向阻塞问题。具体包括：1)各Agg收集其管理的电动汽车车主的用车习惯和电动汽车的车型信息，然后对电动汽车资源的数据进行整理。通过采集分布式光伏的装机情况和天气情况等信息，对其所管理的分布式光伏资源的最大出力进行预测。2)建立各Agg的能量管理模型。各Agg考虑电动汽车的用电安全及成本以及光伏资源的最大出力情况对两种资源进行合理优化调度。3)DSO进行网络安全校核。根据Agg上报的功率计划，DSO进行网络安全校核，若未通过校核，根据线路阻塞量计算发、用电功率调整信号并下发给Agg引导其进行功率调整。4)最终调度计划的确定。所述步骤1)的信息包括：电动汽车的最大充电功率，车主的入网和离网时间，电动汽车电池状态信息，车主的充电需求，光伏的最大发电量信息，日前市场电价信息。所述步骤2)包括：基于步骤1)建立Agg层电动汽车和光伏资源的优化调度模型，将日前24小时均分为NT个时间间隔，每个时间间隔的时间长度为Δt，各Agg以用电成本最小为目标，其优化调度模型的目标函数的形式如下：分布式资源约束表示如下：0≤pevi,m,t≤Pmax其中，pevi,m,t为Aggi下的第m辆电动汽车在t调度时段的充电功率；Pmax为电动汽车的最大充电功率；Ecap,m为第m辆电动汽车的电池容量；SOC0,m为第m辆车初始的荷电状态，SOCmax,m为第m辆车离网时的荷电状态，ηm为第m辆电动汽车的充电效率，Δt为每个调度时段的长度；tm0为第m辆电动汽车入网开始接受调度的时段，tmd表示第m辆车离开的时段；非调度时段内电动汽车的充放电功率均为0；ppvj,t为节点j第t个时刻光伏的实际有功出力值；根据上述模型，可得到各Agg下电动汽车和光伏资源产用电的初步功率计划Pevi,j,t和ppvi,j,t。所述步骤3)的DSO网络安全校核为检查Agg提交给DSO的功率计划是否能满足线路安全约束，该约束表示为：式中：为线路上下限安全约束对应的拉格朗日乘子；D为功率传输分布转移因子；和分别为支路l允许流过的有功功率的上下限；Pt为各节点在t时刻的总有功注入功率矩阵；为描述Aggi中接有EV的节点位置矩阵；为描述Aggi中接有光伏的节点位置矩阵。ploadj,t为各节点j在t时刻的固定负荷值。所述步骤3)的发、用电功率调整信号引导下的调度调整是针对Agg提交的功率计划不满足线路安全约束的情况，主要包括：计算电动汽车和光伏资源的发、用电功率调整信号和Agg优化调度方案的调整，具体包括：5A.发、用电功率调整信号的计算方法为：其中为引导节点j在t时刻电动汽车用电计划进行功率调整的信号，为为引导节点j在t时刻光伏发电资源的上网电量进行调整的信号。5B.根据反应网络阻塞情况的发、用电功率调整信号，各Agg改变其功率控制方案的目标函数为：Agg根据发、用电功率调整信号分别对电动汽车的充电方案和光伏资源的上网发电计划进行重新优化，如此迭代直至满足迭代收敛判据的要求为止。所述步骤5A包括：步骤5A1：计算关于线路安全约束对应的拉格朗日乘子的次梯度St为：步骤5A2：从初值为0开始，每次迭代时对其进行更新：步骤5A3：迭代的收敛判据：所述步骤4)中调度计划的确定包括：DSO根据Agg上报的电动汽车和光伏的的发用电功率计划做网络安全校核如公式确定Agg是否能够按照上报的功率计划参与日前电力市场，若可执行则Agg按上报的功率计划参与日前市场交易，否则返回步骤5A。本专利技术的有益效果是该模型综合利用电动汽车和光伏的可调度特性，考虑分布式资源的发用电成本和网络线路安全运行约束，解决了配网双向阻塞问题。附图说明图1为面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法框架示意图。图2为面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法的流程图图3为网络拓扑图及电动汽车和光伏资源分布图4.1为支路1功率情况其中(a)12:00-次日12:00功率变化；(b)1:00-6:00功率变化；图4.2为支路29功率情况，其中(a)12:00-次日12:00功率变化；(b)12:00-14:30功率变化；图5为阻塞调度前后功率变化情况；其中，a为1节点Agg1的EV功率阻塞调度前后功率变化情况；b为30节点Agg2的PV阻塞调度前后功率变化情况；图6为功率控制信号的收敛曲线；其中，a为节点1在3：00功率控制信号b为节点30节点在12：30的功率控制信号。具体实施方式本专利技术提供一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法，下面结合附图和实施例对本专利技术予以进一步的阐释。1.采用修改的IEEE33节点系统来说明本算法的有效性。该系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法，其特征在于，以电动汽车和光伏发电单元为研究对象，首先给出了管理电动汽车和可调光伏资源的分布式调度控制策略，该策略共分为两层，下层由负荷聚合商Agg通过安装于用户侧的控制与通信设备对配电网中的分布式资源进行管理，上层由配电系统运营商DSO负责对Agg的功率计划进行网络校核，保证配网安全运行；本专利所提策略可以充分调度配电网和分布式资源之间的互动响应，避免了分布式资源在参与电力市场竞争的过程中给配网带来的双向阻塞问题，具体包括：1)各Agg收集其管理的电动汽车车主的用车习惯和电动汽车的车型信息，然后对电动汽车资源的数据进行整理，通过采集分布式光伏的装机情况和天气情况等信息，对其所管理的分布式光伏资源的最大出力进行预测；2)建立各Agg的能量管理模型，各Agg考虑电动汽车的用电安全及成本以及光伏资源的最大出力情况对其进行合理优化调度；3)DSO进行网络安全校核，根据Agg上报的功率计划，DSO进行网络安全校核，根据线路阻塞量计算发、用电功率调整信号并下发给Agg引导其进行功率调整；4)最终调度计划的确定。

【技术特征摘要】
1.一种面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法，其特征在于，以电动汽车和光伏发电单元为研究对象，首先给出了管理电动汽车和可调光伏资源的分布式调度控制策略，该策略共分为两层，下层由负荷聚合商Agg通过安装于用户侧的控制与通信设备对配电网中的分布式资源进行管理，上层由配电系统运营商DSO负责对Agg的功率计划进行网络校核，保证配网安全运行；本专利所提策略可以充分调度配电网和分布式资源之间的互动响应，避免了分布式资源在参与电力市场竞争的过程中给配网带来的双向阻塞问题，具体包括：1)各Agg收集其管理的电动汽车车主的用车习惯和电动汽车的车型信息，然后对电动汽车资源的数据进行整理，通过采集分布式光伏的装机情况和天气情况等信息，对其所管理的分布式光伏资源的最大出力进行预测；2)建立各Agg的能量管理模型，各Agg考虑电动汽车的用电安全及成本以及光伏资源的最大出力情况对其进行合理优化调度；3)DSO进行网络安全校核，根据Agg上报的功率计划，DSO进行网络安全校核，根据线路阻塞量计算发、用电功率调整信号并下发给Agg引导其进行功率调整；4)最终调度计划的确定。2.根据权利要求1所述面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法，其特征在于，所述步骤1)信息采集和整理后需要得到的信息主要包括：电动汽车的最大充电功率，车主的入网和离网时间，电动汽车的电池状态信息，车主的充电需求，光伏的最大发电量信息，日前市场电价信息。3.根据权利要求1所述面向电力系统分布式资源的配电网双向阻塞调度方法，其特征在于，所述步骤2)包括：基于步骤1)针对电动汽车与光伏资源，建立Agg层日前优化调度模型，将日前24小时均分为NT个时间间隔，每个时间间隔的时间长度为Δt，各Agg以成本最小为目标建立优化调度模型，其目标函数的形式如下：分布式资源约束表示如下：0≤pevi,m,t≤Pmax其中，pevi,m,t为Aggi下的第m辆电动汽车在t调度时段的充电功率；Pmax为电动汽车的最大充电功率；Ecap,m为第m辆电动汽车的电池容量；SOC0,m为第m辆车初始的荷电状态，SOCmax,m为第m辆车离网时的荷电状态，ηm为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊杰，李阳，周华嫣然，胡春凤，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11