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一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法技术

技术编号:23101556 阅读:59 留言:0更新日期:2020-01-14 21:05
本发明专利技术公开了一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,包括提出可控光伏无功功率分区计价模型,以无功综合成本最小、有功网损与电压偏差最小为优化目标,构建含响应PV逆变器无功分区电价、静止无功补偿器SVC动态补偿、有载调压设备OLTC分接头和电容器组投切的配电网有功‑无功优化模型;采用二阶锥规划和大M法等数学手段处理模型中的非线性项,最终得出电力市场环境下含可控光伏的配电网有功‑无功协调优化的混合整数二阶锥规划模型,并采用奔德斯分解方法对模型分割求解。本发明专利技术合理并协调利用光伏逆变器无功容量与配网原有离散设备的无功支撑的能力,降低有功网损,保证用户电压质量。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法
本专利技术属于含光伏电站的配电网无功优化领域,特别涉及一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法。
技术介绍
对光伏逆变器有功无功功率进行解耦控制,使逆变器按电网需求动态的发出/吸收无功功率进而调节电压,但是在此策略下持续工作会导致逆变器过热,漏电流增大,不利于并网系统稳定运行。采用逆变器优化调度(OptimalInverterDispatch,OID)策略,可以减少弃光量,提高系统稳定性,但在运行中缺乏详细的无功分区控制策略,不利于无功市场的积极发展。无功服务是电力市场环境中的重要组成部分,竞争电力市场环境中,无功服务对国家电网有序经营和社会稳定用电意义重大,需要形成规范化和科学化的辅助服务,不但可以优化提高电能质量减少网损并促进有功服务的顺利进行,而且可以积极调动发电站参与系统无功备用,保障系统安全的同时提升电站收益。现有方法对可控光伏接入配电网后参与配电网无功优化方面,利用光伏逆变器无功功率输出能力进行有功-无功联合优化时没有合理考虑无功成本,且目前无功功率控制无法满足用户无功功率需求和系统电压稳定,并且硬件资源的利用率有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有方法对可控光伏接入配电网后参与配电网无功优化方面,利用光伏逆变器无功功率输出能力进行有功-无功联合优化时没有合理考虑无功成本,且目前无功功率控制无法满足用户无功功率需求和系统电压稳定要求,并且硬件资源的利用率有待提高,提出了一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法。<br>技术方案:一种市场环境下光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,包含如下步骤:步骤1:采用OID控制策略,根据光伏逆变器的最大功率因数角以及最大容量约束角将其可行域进行运行区域的划分;根据划分的运行区域和逆变器无功出力成本,建立PV逆变器无功分区的无功成本模型;步骤2:构建含响应PV逆变器无功分区的出力成本、静止无功补偿器SVC、有载调压设备OLTC和电容器组投切的配电网无功优化模型;所述配电网无功优化模型包括目标函数和约束条件;所述目标函数为设定周期内配电网综合运维成本最小;所述约束条件包括潮流约束和无功控制变量约束;步骤3:对所述配电网无功优化模型线性化处理,得到混合整数二阶锥规划模型;步骤4:采用奔德斯分解法求解步骤3得到的混合整数二阶锥规划模型;确定单时段优化求解结果,更新无功电压控制设备状态,根据优化结果传输控制命令,使电容器组SC、有载调压设备OLTC、静止无功补偿器SVC、光伏逆变器调整或动作,完成一次闭环控制;重新执行步骤4,将上一时段调节设备动作后,电网的状态参数作为输入量重新输入,再次执行计及光伏无功分区的配电网无功优化程序,检查约束条件,直到完成一个周期的优化控制,使一个优化周期内无功调压设备动作次数或调节范围满足优化要求。进一步地,步骤1中,采用OID控制策略,将其可行域OABCDE划分为OAB、OBC、OCD、ODE四个子运行区域,表达式如下;式中:Qθmax为光伏逆变器的最大功率因数角,Qθlim为最大容量约束角,QPV,i为逆变器输出无功功率。再进一步地,步骤2中,所述PV逆变器无功分区的无功成本模型表示为:式中:CQ,PV为购买逆变器输出无功的成本;aOAB、aOBD、aODE分别为区域OAB、OBD、ODE的无功成本系数,、b为损失有功的机会成本系数;为因输出无功功率QPV,i而损失的有功功率。再进一步地,所述目标函数表达式如下:minf=CQ+CLOSS+CU,式中:CQ、CLOSS、CU分别为配电网无功运维成本、配电网有功网络损耗和配电网电压偏差成本。再进一步地,所述配电网无功运维成本CQ的表达式如下:CQ=CQ,PV+cSCNSC+cTNT式中:cSC为全寿命周期内与电容器组SC,cT为有载调压设备OLTC设计动作总次数相关的单位调节代价,NSC为电容器组的日投切次数,NT为日有载调压变压器抽头调节次数。再进一步地,配电网有功网络损耗CLOSS表示为设定周期内的配电网有功功率损耗成本,公式如下:式中:N为配电网节点集合、rij为支路间电阻;cLOSS为单位功率损耗成本系数,第t小时流过支路ij的电流的平方,i、j为节点号。再进一步地,配电网电压偏差成本CU表示如下:cU为电压偏移成本系数、为节点i的参考电压、Ui为节点i的电压、为优化结果中电压的最大值和Ui为优化结果中电压的最小值,N是网络节点集合。再进一步地,所述配电系统潮流约束包括潮流与线路容量约束的等式约束;所述无功控制变量约束包含常规无功控制变量约束和线路容量的不等式约束具体为:(1)配电系统潮流与线路容量约束,等式满足如下约束:式中:N为网络节点集合,j∈N;u(j)与v(j)分别是j节点的父节点集合和子节点集合,在支路ij、jk中的潮流参考方向为i→j→k;Pij、Pjk为流经支路ij和支路ik的有功功率、Qij、Qjk为流经支路ij和支路ik的无功功率,PL,j为节点j负荷的有功功率、QL,j为节点j负荷的无功功率;PPV,j为接入节点j的光伏有功出力、QPV,j为接入节点j的光伏无功出力、QSC,j为电容器组SC无功出力;Uj为节点j的电压幅值,Ui为节点i的电压;Iij为流过支路ij的电流;rij和xij分别为支路ij上的电阻和电抗;QSVC,i为节点i当前静止无功补偿器的无功出力。(2)线路容量的状态安全满足不等式约束:(3)常规无功控制变量及其约束表达式如下:式中:Ui为节点i的电压;kSC,i为节点i电容器组投入组数,QSC,i为节点i当前投入的电容器组总无功补偿功率;ΔQSC,i,0为每组电容器的无功补偿容量;Kij为有载调压变压器实际变比、k0为有载调压变压器基础变比、kij为有载调压分接头档位、Δkij为分接头此次可调的单位变比;NC、NT分别为补偿电容器的节点集合和有载调压变压器的节点集合;为t时刻第i组SC投切组数、为t-1时刻第i组SC投切组数、为t时刻第j组OLTC分接头挡位、为t-1时刻第j组OLTC分接头挡位;为设备设定周期内最大投切、为设备设定周期内最大调节次数;为t时刻流过支路ij的电流;以上各变量上标min、max分别表示变量取值的下限和上限。SVC是连续型的无功补偿设备,具有响应快、控制方便的特点,其无功出力QSVC可以连续调节,满足约束:式中:QSVC,i、分别为安装在节点i的无功出力及其下限和上限值。再进一步地,对所述配电网无功优化模型线性化处理包括:将离散设备的整数变量转化为0-1变量,将0-1整数变量、高阶非线性变量和含有绝对值的变量线性化;以上步骤,建立了市场环境下含可控光伏的配电网有功无功优化模型,并将其线性化为混合整数二阶锥规划模型MISOC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:包含如下步骤:/n步骤1:采用OID控制策略,根据光伏逆变器的最大功率因数角以及最大容量约束角将其可行域进行运行区域的划分;根据划分的运行区域和PV逆变器无功出力成本,建立PV逆变器无功分区的无功成本模型;/n步骤2:构建含响应PV逆变器无功出力成本、静止无功补偿器SVC、有载调压设备OLTC和电容器组投切的配电网无功优化模型;/n所述配电网无功优化模型包括目标函数和约束条件;所述目标函数为设定周期内配电网综合运维成本最小;所述约束条件包括配电系统潮流约束和无功控制变量约束;/n步骤3:对所述配电网无功优化模型线性化处理,得到混合整数二阶锥规划模型;/n步骤4:采用奔德斯分解法求解步骤3得到的混合整数二阶锥规划模型;确定单时段优化求解结果,更新无功电压控制设备状态,根据优化结果传输控制命令,使电容器组SC、有载调压设备OLTC、静止无功补偿器SVC、光伏逆变器调整或动作,完成一次闭环控制;/n重新执行步骤4,将上一时段调节设备动作后,电网的状态参数作为输入量重新输入,再次执行计及光伏无功分区的配电网无功优化程序,检查约束条件,直到完成一个周期的优化控制,使一个优化周期内无功调压设备动作次数或调节范围满足优化要求。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:包含如下步骤:
步骤1:采用OID控制策略,根据光伏逆变器的最大功率因数角以及最大容量约束角将其可行域进行运行区域的划分;根据划分的运行区域和PV逆变器无功出力成本,建立PV逆变器无功分区的无功成本模型;
步骤2:构建含响应PV逆变器无功出力成本、静止无功补偿器SVC、有载调压设备OLTC和电容器组投切的配电网无功优化模型;
所述配电网无功优化模型包括目标函数和约束条件;所述目标函数为设定周期内配电网综合运维成本最小;所述约束条件包括配电系统潮流约束和无功控制变量约束;
步骤3:对所述配电网无功优化模型线性化处理,得到混合整数二阶锥规划模型;
步骤4:采用奔德斯分解法求解步骤3得到的混合整数二阶锥规划模型;确定单时段优化求解结果,更新无功电压控制设备状态,根据优化结果传输控制命令,使电容器组SC、有载调压设备OLTC、静止无功补偿器SVC、光伏逆变器调整或动作,完成一次闭环控制;
重新执行步骤4,将上一时段调节设备动作后,电网的状态参数作为输入量重新输入,再次执行计及光伏无功分区的配电网无功优化程序,检查约束条件,直到完成一个周期的优化控制,使一个优化周期内无功调压设备动作次数或调节范围满足优化要求。


2.根据权利要求1所述的市场环境下光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:步骤1中,采用OID控制策略,将其可行域OABCDE划分为OAB、OBC、OCD、ODE四个子运行区域,表达式如下;



式中:Qθmax为光伏逆变器的最大功率因数角,Qθlim为最大容量约束角,QPV,i为逆变器输出无功功率。


3.根据权利要求2所述的光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:步骤2中,所述PV逆变器无功分区的无功成本模型表示为:



式中:CQ,PV为购买逆变器输出无功的成本;aOAB、aOBD、aODE分别为区域OAB、OBD、ODE的无功成本系数、b为损失有功的机会成本系数;为因输出无功功率QPV,i而损失的有功功率。


4.根据权利要求3所述的光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:所述目标函数表达式如下:
minf=CQ+CLOSS+CU
式中:CQ为配电网无功运维成本、CLOSS为配电网有功网络损耗、CU为配电网电压偏差成本。


5.根据权利要求4所述的光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:
所述配电网无功运维成本CQ的表达式如下:
CQ=CQ,PV+cSCNSC+cTNT
式中:cSC为全寿命周期内与电容器组SC,cT为有载调压设备OLTC设计动作总次数相关的单位调节代价,NSC为电容器组的日投切次数;NT为日有载调压变压器抽头调节次数。


6.根据权利要求4所述的光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:配电网有功网络损耗CLOSS表示为设定周期T内的配电网有功功率损耗成本,公式如下:



式中:N为配电网节点集合、rij为支路间电阻;cLOSS为单位功率损耗成本系数,第t时流过支路ij的电流的平方,i、j为节点号。


7.根据权利要求4所述的光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:配电网电压偏差成本CU表示如下:



cU为电压偏移成本系数、为节点i的参考电压、Ui为节点i的电压、为优化结果中电压的最大值和Ui为优化结果中电压的最小值,N是网络节点集合。


8.根据权利要求4所述的市场环境下光伏无功分区计价的配电网无功优化方法,其特征在于:所述配电系统潮流约束包括潮流与线路容量约束...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄帅飞周玲崔建双
申请(专利权)人:河海大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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