一种源储荷分布式协同电压控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种源储荷分布式协同电压控制方法及其系统，旨在解决现有技术中配电网电压控制对柔性资源的协同控制不足的技术问题。其包括：根据配电网中所有节点的电压信息获取配电网的优先控制节点；当优先控制节点过压或欠压时，利用预先构建的电压控制目标函数依次计算优先控制节点和其他节点的电压控制序列；根据预设的收敛条件对所有节点的电压控制序列进行迭代更新，获得电压控制策略。本发明专利技术基于源网荷储网络化云决策控制系统平台，能够解决由于新能源波动等其他小扰动情况下配电网的过/欠电压问题，有效地保证了配电网电压控制的快速性、经济性和灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种源储荷分布式协同电压控制方法及其系统
本专利技术涉及一种源储荷分布式协同电压控制方法及其系统，属于配电网电压控制

技术介绍
随着智能电网技术的发展，新能源因其绿色、环保、成本低等优点而被广泛应用，其在为智能电网提供重要能源支撑的同时也会给智能电网带来安全、稳定与经济方面的难题，例如，在新能源高渗透率的配电网中，新能源的不确定性和波动性会给配电网馈线末端带来电压安全问题，这点在中低压电网中尤其明显。当前的电压调控方式尚以无功功率的补偿为主，这会导致系统的功率因数降低，从而降低电网的输电效率。而目前的智能电网中存在诸多的柔性资源，如分布式储能、柔性负荷等，如何有效的协同利用这些柔性资源，从而为智能电网的电压调节提供功率支持是当前的研究热点问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中配电网电压控制对柔性资源的协同控制不足的问题，本专利技术提出了一种源储荷分布式协同电压控制方法及其系统，基于源网荷储网络化云决策控制系统平台，通过对源储荷等柔性资源的分布式协同控制，解决由于新能源波动等其他小扰动情况下配电网的过/欠电压问题，不需要通过配网管理中心的协调即可实现局部过/欠电压问题的完全自治。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术手段：第一方面，本专利技术提出了一种源储荷分布式协同电压控制方法，包括如下步骤：根据配电网中所有节点的电压信息计算每个节点的电压偏差量，并根据电压偏差量获取配电网的优先控制节点；获取基于节点电压对输出有功和无功的灵敏度构建的电压控制目标函数；当优先控制节点过压或欠压时，利用电压控制目标函数依次计算优先控制节点和其他节点的电压控制序列；根据预设的收敛条件对所有节点的电压控制序列进行迭代更新，获得电压控制策略。结合第一方面，进一步的，所述优先控制节点的获取方法为：根据配电网中第i个节点在k时刻的电压信息计算第i个节点的电压偏差量：其中，表示k时刻第i个节点的电压偏差量，Vi(k)表示k时刻第i个节点的电压，表示第i个节点的额定电压，i＝1,2,…,N，N为配电网节点总数；通过N-1次迭代将配电网中每个节点的电压偏差量传输给其他节点，比较所有节点的电压偏差量，并选择电压偏差量最大的节点作为优先控制节点，其中，迭代方程如下：其中，αi[l]表示第l次迭代中第i个节点及其相邻节点中的最大电压偏差量，αj[l-1]表示第l-1次迭代中第j个节点及其相邻节点中的最大电压偏差量，第j个节点为第i个节点的相邻节点，j＝1,2,…,Ni，Ni为配电网中第i个节点的相邻节点的数量，l＝1,2,…,N。结合第一方面，进一步的，电压控制目标函数的构建过程为：基于节点电压对输出有功和无功的灵敏度建立分布式电压预测模型：其中，xi(k)＝[Vi(k)]，Vi(k)表示k时刻配电网中第i个节点的电压，Bii表示第i个节点电压对第i个节点输出有功和无功的灵敏度，ui(k)表示k时刻第i个节点输出有功和无功的变化值，j＝1,2,…,Ni，Ni为配电网中第i个节点的相邻节点的数量，Bij表示第i个节点电压对第j个节点输出有功和无功的灵敏度，i＝1,2,…,N，N为配电网节点总数；根据分布式电压预测模型构建电压控制目标函数，表达式如下：其中，Np为预测域长度，xi(k+n|k)表示第i个节点在k时刻预测的k+n时刻的电压值，表示第i个节点的电压额定值，ui(k+n-1|k)表示第i个节点在k时刻预测的k+n-1时刻的电压控制指令，即第i个节点k+n-1时刻有功功率和无功功率的出力，n≥1，ri和ωi为第i个节点的权重系数矩阵，PiRES表示第i个节点的新能源出力下限，PiRES(k)表示k时刻第i个节点的新能源出力，表示第i个节点的新能源出力上限，Ei(k)表示第i个节点的储能在k时刻的SOC状态，δi(k)为第i个节点的储能在k时刻的充放电指示函数，PiS(k)表示第i个节点的储能在k时刻的输出有功功率，为第i个节点的储能的放电效率，为第i个节点的储能的充电效率，Ei表示第i个节点的储能的SOC状态下限，表示第i个节点的储能的SOC状态上限，PiS表示第i个节点的储能的输出有功功率下限，表示第i个节点的储能的输出有功功率上限。结合第一方面，进一步的，权重系数矩阵ri和ωi满足条件：ωi＜＜ri。结合第一方面，进一步的，迭代更新并获得电压控制策略的方法包括如下步骤：初始化电压控制目标函数的权重系数矩阵，获得所有节点的初始电压控制序列；在每次迭代过程中，根据预设的取值范围更新电压控制目标函数的权重系数矩阵，并利用更新后的电压控制目标函数计算当前迭代中所有节点的电压控制序列；在每次迭代后，基于预设的收敛条件对当前迭代中所有节点的电压控制序列进行误差判断：不满足收敛条件时，继续迭代计算所有节点的电压控制序列，满足收敛条件时，利用当前迭代中所有节点的电压控制序列生成电压控制策略；所述预设的收敛条件为：其中，表示k时刻第i个节点第g次迭代的电压控制序列，g>1，ε为预设的误差阈值，i＝1,2,…,N，N为配电网节点总数。结合第一方面，进一步的，所有节点的电压控制序列的计算方法为：将k时刻优先控制节点的电压信息输入电压控制目标函数，根据预设的取值范围动态分配电压控制目标函数的权重系数矩阵，预测时间段[k,k+Nc-1]内优先控制节点有功功率和无功功率的出力，生成优先控制节点的电压控制序列；将优先控制节点的电压控制序列发送至优先控制节点的相邻节点；基于优先控制节点的电压控制序列利用电压控制目标函数处理每个节点的电压信息，预测时间段[k,k+Nc-1]内每个节点有功功率和无功功率的出力，生成每个节点的电压控制序列。第二方面，本专利技术提出了一种源储荷分布式协同电压控制系统，包括多个分层式多智能体，每个分层式多智能体配置在配电网的一个节点上；所述分层式多智能体用于采集节点的电压信息，计算节点的电压控制策略，并根据电压控制策略控制节点的电压输出。结合第二方面，进一步的，所述分层式多智能体包括上层智能体和下层智能体，上层智能体包括上层感知模块、上层决策模块和上层执行模块，下层智能体包括下层感知模块、下层决策模块和下层执行模块；所述上层感知层用于采集节点的电压信息，并将该节点的电压信息与其他节点的分层式多智能体共享；所述上层决策模块用于利用电压控制目标函数处理节点电压信息，计算节点的电压控制序列；所述上层执行模块用于将节点的电压控制序列发送到下层决策模块；所述下层感知模块用于感知模块用于采集源储荷资源的运行状态信息；所述下层决策模块用于接收节点的电压控制序列，并控制下层执行模块执行电压控制序列；所述下层执行模块用于根据电压控制序列调整节点的电压输出。结合第二方面，进一步的，所述上层决策模块包括知识库模块，所述知识库模块包括配电网拓扑结构、电压控制目标函数和电压控制目标函数的权重系数矩阵的取值范围。...

【技术保护点】
1.一种源储荷分布式协同电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n根据配电网中所有节点的电压信息计算每个节点的电压偏差量，并根据电压偏差量获取配电网的优先控制节点；/n获取基于节点电压对输出有功和无功的灵敏度构建的电压控制目标函数；/n当优先控制节点过压或欠压时，利用电压控制目标函数依次计算优先控制节点和其他节点的电压控制序列；/n根据预设的收敛条件对所有节点的电压控制序列进行迭代更新，获得电压控制策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种源储荷分布式协同电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据配电网中所有节点的电压信息计算每个节点的电压偏差量，并根据电压偏差量获取配电网的优先控制节点；
获取基于节点电压对输出有功和无功的灵敏度构建的电压控制目标函数；
当优先控制节点过压或欠压时，利用电压控制目标函数依次计算优先控制节点和其他节点的电压控制序列；
根据预设的收敛条件对所有节点的电压控制序列进行迭代更新，获得电压控制策略。


2.根据权利要求1所述的一种源储荷分布式协同电压控制方法，其特征在于，所述优先控制节点的获取方法为：
根据配电网中第i个节点在k时刻的电压信息计算第i个节点的电压偏差量：



其中，ΔVin(k)表示k时刻第i个节点的电压偏差量，Vi(k)表示k时刻第i个节点的电压，Vin表示第i个节点的额定电压，i＝1,2,…,N，N为配电网节点总数；
通过N-1次迭代将配电网中每个节点的电压偏差量传输给其他节点，比较所有节点的电压偏差量，并选择电压偏差量最大的节点作为优先控制节点，其中，迭代方程如下：



其中，αi[l]表示第l次迭代中第i个节点及其相邻节点中的最大电压偏差量，αj[l-1]表示第l-1次迭代中第j个节点及其相邻节点中的最大电压偏差量，第j个节点为第i个节点的相邻节点，j＝1,2,…,Ni，Ni为配电网中第i个节点的相邻节点的数量，l＝1,2,…,N。


3.根据权利要求1所述的一种源储荷分布式协同电压控制方法，其特征在于，电压控制目标函数的构建过程为：
基于节点电压对输出有功和无功的灵敏度建立分布式电压预测模型：



其中，xi(k)＝[Vi(k)]，Vi(k)表示k时刻配电网中第i个节点的电压，Bii表示第i个节点电压对第i个节点输出有功和无功的灵敏度，ui(k)表示k时刻第i个节点输出有功和无功的变化值，j＝1,2,…,Ni，Ni为配电网中第i个节点的相邻节点的数量，Bij表示第i个节点电压对第j个节点输出有功和无功的灵敏度，i＝1,2,…,N，N为配电网节点总数；
根据分布式电压预测模型构建电压控制目标函数，表达式如下：


















其中，Np为预测域长度，xi(k+n|k)表示第i个节点在k时刻预测的k+n时刻的电压值，表示第i个节点的电压额定值，ui(k+n-1|k)表示第i个节点在k时刻预测的k+n-1时刻的电压控制指令，即第i个节点k+n-1时刻有功功率和无功功率的出力，n≥1，ri和ωi为第i个节点的权重系数矩阵，PiRES表示第i个节点的新能源出力下限，PiRES(k)表示k时刻第i个节点的新能源出力，表示第i个节点的新能源出力上限，Ei(k)表示第i个节点的储能在k时刻的SOC状态，δi(k)为第i个节点的储能在k时刻的充放电指示函数，PiS(k)表示第i个节点的储能在k时刻的输出有功功率，为第i个节点的储能的放电效率，为第i个节点的储能的充电效率，Ei表示第i个节点的储能的SOC状态下限，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳东，窦春霞，张智俊，丁孝华，罗剑波，李延满，黄堃，韩韬，
申请(专利权)人：南京邮电大学，国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32