一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法技术

本发明专利技术提供一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法。首先，建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数；然后，基于柔性多状态开关及配电网运行约束条件，利用粒子群优化算法求解目标函数，得到柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值；分别根据有功功率指令最优值和无功功率指令最优值对柔性多状态开关端口输出的有功功率和无功功率进行调控。本发明专利技术建立了考虑分布式电源出力情况、电压偏移情况指标的目标函数，并通过粒子群优化算法得到柔性多状态开关各端口的有功功率和无功功率的指令最优值，利用所得的指令最优值对柔性多状态开关进行调控，实现配电网系统运行约束条件下的分布式电源最大化消纳。

【技术实现步骤摘要】
一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法
本专利技术涉及电力电子设备控制领域，特别涉及一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法。
技术介绍
随着全球能源危机的凸显，分布式电源作为利用新能源的重要形式被日益重视。分布式可再生能源发电接入配电网，可实现能量的就地消纳，减少输电损耗。而传统配电网由于结构不合理，调控手段有限等问题，对分布式电源接入带来的潮流分布不均，系统电压变化超过限值等问题不能较好的进行抑制，从而限制了配网消纳分布式电源的能力。无法满足当前分布式电源大量接入配电网的需求。近年来，随着电力电子技术的发展，柔性开关技术受到国内外学者们的广泛关注，如何将其灵活运用于配电网中是近年来的研究热点之一。柔性多状态开关是一种应用于配电网的柔性一次设备，由全控型电力电子器件组成，用于代替配电网中的传统联络开关，柔性多状态开关不仅具备通、断两种状态，更具备功率连续可调、控制方式灵活多样等优点。柔性多状态开关利用电力电子技术，形成背靠背系统，连接配电系统中的多个节点，可以改变配电网的结构。柔性多状态开关的基本结构为电压型换流器，工作状态包括整流和逆变两种。柔性多状态开关的接入，能增强配电网运行的灵活性，改善配电网的拓扑结构，优化潮流等，将其应用到配电网中是未来主动配电网的发展趋势。如何提高配电网对分布式电源的消纳能力，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法，以提高配电网对分布式电源消纳能力。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法，所述调控方法包括如下步骤：建立含分布式电源及柔性多状态开关的配电网运行模型；根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关及配电网运行约束条件；建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数；基于所述约束条件，利用粒子群优化算法求解所述目标函数，得到柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值；分别根据所述有功功率指令最优值和所述无功功率指令最优值对柔性多状态开关端口输出的有功功率和无功功率进行调控。可选的，所述根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关及配电网运行约束条件，具体包括：根据所述配电网运行模型确定分布式电源的出力约束：0≤PDG.i≤PDG.imax；式中，PDG.i为第i个分布式电源实际输出的有功功率，PDG.imax为第i个分布式电源所能输出的最大功率；根据所述配电网运行模型确定配电网系统运行电压水平约束：式中，Ut,n为配电网系统的第t个网络中第n个节点的电压标幺值，和分别为第n个节点的最小电压标幺值和最大电压标幺值；根据所述配电网运行模型确定支路容量约束：式中，It,nm为配电网系统的第t个网络中第n个节点的第m条支路的电流，第n个节点的第m条支路的最大电流；根据所述配电网运行模型确定配电网系统潮流约束：式中：ψn为以节点n为首端节点的支路末端节点集合；φn为以节点n为末端节点的支路首端节点集合；Xnm为支路nm的电抗；Pt,nm、Qt,nm分别为第t个网络中节点n流向节点m的有功功率和无功功率；Pt,n、Qt,n分别为第t个网络中节点n上注入的有功功率和无功功率之和，和和和分别为第t个网络中节点n上分布式电源注入的有功功率和无功功率、柔性多状态开关注入的有功功率和无功功率、负荷消耗的有功功率和无功功率。根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关的有功功率和无功功率运行约束：式中，分别为柔性多状态开关三端口与配电系统间交换的有功功率，分别为柔性多状态开关三端口与配电系统间交换的无功功率，分别为柔性多状态开关三端口的额定容量。可选的，所述建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数，具体包括：建立分布式电源处理情况的目标函数：式中，PDG.imax是为第i个分布式电源所能输出的最大有功功率；PDG.i为第i个分布式电源实际输出的有功功率，NDG是分布式电源的编号集合。建立电压偏移情况的目标函数：式中，t为网络编号，n为节点数，Ut,n为配电系统的第t个网络中第n个节点的电压标幺值，Nt为第t个网络中的节点集合，M表示多端柔性直流装置互联的网络个数；根据所述分布式电源处理情况的目标函数和电压偏移情况的目标函数，通过线性加权法，建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数：minf＝λ1f1+λ2f2；式中，λ1和λ2分别为分布式电源处理情况的目标函数和电压偏移情况的目标函数的权重。可选的，所述基于所述约束条件，利用粒子群优化算法求解所述目标函数，得到柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值，具体包括：构建包括柔性多状态开关各端口的有功功率指令值和无功功率指令值的粒子的位置向量，并构建与所述粒子位置向量的维数相同的粒子的速度向量；基于所述约束条件，初始化粒子群中每个粒子的位置向量和速度向量；以所述包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数作为适应度函数，计算初始化后的每个粒子的适应值，选取适应值最大的粒子，作为初始的个体极值点和初始的全局极值点；基于所述约束条件，利用粒子更新公式：更新粒子群中每个粒子的位置向量和速度向量，得到更新后的粒子群；其中，分别为第i个粒子在第k次迭代中第d维的速度和位置；和分别为第i个粒子在第k+1次迭代中第d维的速度和位置；w为惯性权重；c1和c2分别为个体和群体的学习因子；为第i个粒子在第k次迭代中第d维的个体极值点位置，则为整个种群在第d维时的全局极值点位置；r1和r2分别是[0,1]区间的第一随机数和第二随机数；以所述包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数作为适应度函数，计算更新后的每个粒子的适应值，选取适应值最大的粒子，作为第k+1次迭代的个体极值点；判断第k+1次迭代的个体极值点的适应值是否大于全局极值点的适应值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示第k+1次迭代的个体极值点的适应值大于全局极值点的适应值，则将第k+1次迭代的个体极值点设置为全局极值点；判断迭代次数k是否大于预设阈值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示迭代次数大于预设阈值，则输出全局极值点的位置向量作为柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值；若所述第二判断结果表示迭代次数不大于预设阈值，则令迭代次数k的数值增加1，返回步骤“基于所述约束条件，利用粒子更新公式：更新粒子群中每个粒子的位置向量和速度向量，得到更新后的粒子群”。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法。首先，建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数；然后，基于柔性多状态开关及配电网运行约束条件，利用粒子群优化算法求解所述目标函数，得到柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值；分别根据所述有功功率指令最优值和所述无功功率指令最优值对柔性多状态开关端口输出的有功功率和无功功率进行调控。本专利技术建立了考虑分布式电源出力情况、电压偏移情况指标的目标函数，并通过粒子群优化算法得到柔性多状态开关各端口的有功功率和无功功率的指令最优值，利用所得的指令最优值对柔性多状态开关进行调控，实现配电系统运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法，其特征在于，所述调控方法包括如下步骤：建立含分布式电源及柔性多状态开关的配电网运行模型；根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关及配电网运行约束条件；建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数；基于所述约束条件，利用粒子群优化算法求解所述目标函数，得到柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值；分别根据所述有功功率指令最优值和所述无功功率指令最优值对柔性多状态开关端口输出的有功功率和无功功率进行调控。

【技术特征摘要】
1.一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法，其特征在于，所述调控方法包括如下步骤：建立含分布式电源及柔性多状态开关的配电网运行模型；根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关及配电网运行约束条件；建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数；基于所述约束条件，利用粒子群优化算法求解所述目标函数，得到柔性多状态开关各端口的有功功率指令最优值和无功功率指令最优值；分别根据所述有功功率指令最优值和所述无功功率指令最优值对柔性多状态开关端口输出的有功功率和无功功率进行调控。2.根据权利要求1所述的促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法，其特征在于，所述根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关及配电网运行约束条件，具体包括：根据所述配电网运行模型确定分布式电源的出力约束：0≤PDG.i≤PDG.imax；式中，PDG.i为第i个分布式电源实际输出的有功功率，PDG.imax为第i个分布式电源所能输出的最大功率；根据所述配电网运行模型确定配电网系统运行电压水平约束：式中，Ut,n为配电网系统的第t个网络中第n个节点的电压标幺值，和分别为第n个节点的最小电压标幺值和最大电压标幺值；根据所述配电网运行模型确定支路容量约束：式中，It,nm为配电网系统的第t个网络中第n个节点的第m条支路的电流，第n个节点的第m条支路的最大电流；根据所述配电网运行模型确定配电网系统潮流约束：式中：ψn为以节点n为首端节点的支路末端节点集合；φn为以节点n为末端节点的支路首端节点集合；Xnm为支路nm的电抗；Pt,nm、Qt,nm分别为第t个网络中节点n流向节点m的有功功率和无功功率；Pt,n、Qt,n分别为第t个网络中节点n上注入的有功功率和无功功率之和，和和和分别为第t个网络中节点n上分布式电源注入的有功功率和无功功率、柔性多状态开关注入的有功功率和无功功率、负荷消耗的有功功率和无功功率。根据所述配电网运行模型确定柔性多状态开关的有功功率和无功功率运行约束：式中，分别为柔性多状态开关三端口与配电系统间交换的有功功率，分别为柔性多状态开关三端口与配电系统间交换的无功功率，分别为柔性多状态开关三端口的额定容量。3.根据权利要求1所述的促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法，其特征在于，所述建立包括分布式电源出力情况和电压偏差情况的目标函数，具体包括：建立分布式电源处理情况的目标函数：式中，PDG.imax是为第i个分布式电源所能输出的最大有功功率；PDG.i为第i个分布式电源实际输出的有功功率，NDG是分布式电源的编号集...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国鹏，刘思远，周昕炜，王栋，杨勇，陆翌，王朝亮，许烽，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网浙江省电力有限公司，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11