一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法技术方案

本发明专利技术提出一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，包括以下步骤：步骤一，对交直流系统进行初始化，获取初始特征值；步骤二，更新各管控单元的功率值，并与初始特征值进行比较，计算获取各管控单元的运行裕度系数；步骤三，根据各管控单元的运行裕度系数，结合调度功率，生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令。本发明专利技术的方法，获取各管控单元的运行裕度系数，并结合调度功率，有针对性地生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令，能够尽可能地共同分担该调度功率指令，并保障系统稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法
本专利技术涉及分布式能源领域，尤其涉及一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法。
技术介绍
随着新能源、新材料以及电力电子技术的快速发展与广泛应用，用户对供电质量、可靠性以及运行效率等要求日益提高，现有分布式能源和用户交直流系统正面临用电需求多样化、分布式可再生能源规模化接入、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战。交直流配电成为未来配电的重要形式之一，其中，某一端换流站采用定直流电压控制，作为主站为直流网提供恒定直流电压支撑，电动汽车/LED等直流负载可以接入直流母线。剩余各换流站采取定有功功率控制，接受功率调度，成为相应的管控单元。电动汽车/LED等直流负载增加或者减少时，上级调度机构经过决策，向分布式能源和用户交直流系统发布相应的调度功率来平衡负荷波动，各个管控单元在保障系统稳定的情况下将共同分解该调度功率指令。某一个分布式能源和用户交直流系统对应的电气结构如图1所示。其中，变量下标m、s1、s2、dc分别表示主站、管控单元1、管控单元2以及直流母线等效负荷的物理量。Um、im分别表示主站的直流电压、直流电流，Us1、is1、Cs1、P1分别表示管控单元1的直流电压、直流电流、直流侧电容、当前功率，Us2、is2、Cs2、P2分别表示管控单元2的直流电压、直流电流、直流侧电容、当前功率，Udc、idc、Cdc、Pdc分别表示直流母线的直流电压、直流电流、直流侧电容、当前功率。rm为主站线路阻抗的电阻,rs1为管控单元1线路阻抗的电阻,rs2为管控单元2线路阻抗的电阻，Lm为主站线路阻抗的电抗，Ls1为管控单元1线路阻抗的电抗，Ls2为管控单元2线路阻抗的电抗。分布式能源和用户交直流系统对应的电路满足：以Δ表示小信号变化量。分布式能源和用户交直流系统对应的电路以矩阵形式进行表示，则可得系统模型：dΔx/dt＝AΔxΔx是系统状态向量，具体为[Δim,Δis1,Δis2,ΔUdc,ΔUs1,ΔUs2]T,A是系统状态矩阵：当直流母线负载出现波动时，各管控单元可采用智能管控方法，共同分担该调度功率指令，并保障系统稳定。分别为直流母线的直流电压初始值、管控单元1的直流电压初始值、管控单元2的直流电压初始值。目前此项技术还存在当交直流系统较为复杂时，求解A矩阵速度较慢以及调度范围有限和调度指令存在延时等问题。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术通过所提出的一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，获取各管控单元的运行裕度系数，并结合调度功率，有针对性地生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令，能够尽可能地共同分担该调度功率指令，并保障系统稳定运行。本专利技术提出的一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，所述系统包括主站与多个管控单元，该方法包括以下步骤：步骤一，对交直流系统进行初始化，获取初始特征值；步骤二，更新各管控单元的功率值，并与初始特征值进行比较，计算获取各管控单元的运行裕度系数；步骤三，根据各管控单元的运行裕度系数，结合调度功率，生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令。进一步的，所述步骤一中，初始化过程为：(1.1)建立交直流系统小信号模型dΔx/dt＝AΔx，中Δx是系统状态向量、A是系统状态矩阵；(1.2)求解A矩阵，获得N个初始特征根，其中第n个初始特征根λon表示为：λon＝σon+jωon，其中上标o表示初始值，σon表示第n个初始特征根的实部，ωon表示第n个初始特征根的虚部，j表示虚数单位；(1.3)求出σo1，σo2，σon，…，σoN中的最大值为σomax。进一步的，所述步骤二更新各管控单元的功率值，并与初始特征值进行比较，计算获取各管控单元的运行裕度系数，具体包括：(2.1)假定系统有J个管控单元，Pj为第j个管控单元的当前功率，Pj,rated为第j个管控单元的额定容量，Pj,ava为第j个管控单元的可用容量，Pcom为P1,rated,…,Pj,rated,…,PJ,rated的公约数,设定Fj为第j个管控单元的标志位，设定yj为第j个管控单元的运行裕度系数,设定fn为第n个特征根的运行裕度系数因子；设定j＝1；(2.2)Pj＝Pj+Pcom，更新系统状态矩阵A，并求解系统状态矩阵A，获得N个特征根，第n个特征根λn表示为：λn＝σn+jωn；σn表示第n个特征根的实部，ωn表示第n个特征根的虚部，j表示虚数单位；(2.3)求出σ1，σ2，σn，…，σN中的最大值为σmax,如果σmax>σomax,设置Fj＝1；从第1个特征根开始判断，直至第N个特征根结束，如果σn>σomax，则：fn＝1+|(σn-σomax)/(σon)|；否则fn＝|(σn-σon)/(σon)|；最后计算yj＝f1+…+fn+…fN；如果σmax≤σomax，设置Fj＝0；从第1个特征根开始判断，直至第N个特征根结束，fn＝|(σn-σon)/(σon)|最后计算yj＝f1+…+fn+…fN；(2.4)如果j＝J则退出步骤二，否则j＝j+1，返回步骤(2.2)。进一步的，所述步骤三中，根据各管控单元的运行裕度系数，结合调度功率，生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令，具体包括如下步骤：(3.1)如果发生功率波动，设定分布式能源和用户交直流系统收到相应的调度功率为P，设定临时变量Y＝max(y1，…yj…yJ)，此时设定dj表示第j个管控单元的相对灵敏因子，则dj＝yj/Y；(3.2)设定Pj,ref表示第j个管控单元的调度调节量，当P≥0时，即系统需要吸收功率，Pj,ref＝min(P*(dj)2/∑(dj)2，Pj,ava)；当P<0时，即系统需要输出功率，Pj,ref＝max(P*(1-(dj)2/∑(dj)2)，-Pj,ava)。有益效果交直流配电将成为未来配电的一种重要形式，通过多端之间的协调控制，系统将具有更宽范围的功率分担能力和供电能力，充分利用系统中的管控单元，可以实现功率波动下系统的稳定运行，进而推动分布式能源和用户交直流系统技术的快速发展。因而，本专利技术提出一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，有效解决了负荷波动引起的系统功率不平衡和直流电压失稳的问题，填补相关技术空白，应用前景广阔。附图说明图1为分布式能源和用户交直流系统结构图；图2为本专利技术的分布式能源和用户交直流系统管控方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，系统包括主站与多个管控单元，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一，对交直流系统进行初始化，获取初始特征值；/n步骤二，更新各管控单元的功率值，并与初始特征值进行比较，计算获取各管控单元的运行裕度系数；/n步骤三，根据各管控单元的运行裕度系数，结合调度功率，生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，系统包括主站与多个管控单元，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一，对交直流系统进行初始化，获取初始特征值；
步骤二，更新各管控单元的功率值，并与初始特征值进行比较，计算获取各管控单元的运行裕度系数；
步骤三，根据各管控单元的运行裕度系数，结合调度功率，生成考虑运行裕度下各管控单元的调节指令。


2.根据权利要求1所述的一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，其特征在于，所述步骤一中，初始化过程为：
(1.1)建立交直流系统小信号模型dΔx/dt＝AΔx，中Δx是系统状态向量、A是系统状态矩阵；
(1.2)求解A矩阵，获得N个初始特征根，其中第n个初始特征根λon表示为：λon＝σon+jωon，其中上标o表示初始值，σon表示第n个初始特征根的实部，ωon表示第n个初始特征根的虚部，j表示虚数单位；
(1.3)求出σo1，σo2，σon，…，σoN中的最大值为σomax。


3.根据权利要求1所述的一种考虑运行裕度的分布式能源和用户交直流系统管控方法，其特征在于，所述步骤二更新各管控单元的功率值，并与初始特征值进行比较，计算获取各管控单元的运行裕度系数，具体包括：
(2.1)假定系统有J个管控单元，Pj为第j个管控单元的当前功率，Pj,rated为第j个管控单元的额定容量，Pj,ava为第j个管控单元的可用容量，Pcom为P1,rated,…,Pj,rated,…,PJ,rated的公约数，设定Fj为第j个管控单元的标志位，设定yj为第j个管控单元的运行裕度系数，设定fn为第n个特征根的运行裕度系数因子；设定j＝1；
(2.2)Pj＝Pj+Pcom，更新系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓卫，裴玮，孔力，伊尹，张学，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11