一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法技术

本发明专利技术提供了一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，在第一阶段通过优化有载调压变压器、并联电容器等离散控制装置进行无功调节，在第二阶段保持离散无功调节装置不变，考虑DG出力不确定性优化其的无功出力，通过配电网潮流线性化和二阶锥松弛，构建基于混合整数二阶锥规划的两阶段机会约束优化模型；基于场景缩减法减少机会约束优化方法的场景数。本发明专利技术为分布式清洁能源的消纳提供了安全保障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法
本专利技术属于主动配电网无功优化
，具体涉及一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法。
技术介绍
随着能源供给向着清洁、低碳、电气化方向转型，越来越多的分布式电源(distributedgeneration,DG)并入配电网，改变了配电网的结构特征、运行方式和潮流特性等，不仅影响了配电网的有功优化调度，而且影响了配电网中主变电站有载调压变压器的分接头、并联电容器等无功补偿装置的运行。另一方面，基于风电、太阳能等可再生能源的DG可控性差，其出力的波动性和随机性给配电网的无功调节带来了更多困难。传统的配电网电压无功调节是通过改变主变压器分接头位置来改变配电网电压，一般情况下很难让每个节点都控制在预期范围内，需要配合分散的并联电容器进行综合的调节。在大量分散DG并网背景下，主动配电网仅依靠变电站的无功调节能力难以满足电压质量的要求，还需要综合考虑电源侧DG的无功调节能力。此外，配电网中有载调压变压器、并联电容器等离散无功调节装置调节速度慢，而DG通过逆变器进行无功输出，调节速度快。因此，主动配电网的无功调节一方面需要解决无功调节时序配合问题，另一方面需要解决DG出力的不确定性问题，那么，主动配电网的无功优化将为分布式清洁能源的消纳提供安全保障，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，用于解决主动配电网无功优化的调节时序和不确定性问题。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，包括以下步骤：S1：初始化基点处场景设置，输入主动配电网线路参数、DG出力和负荷预测基准值；S2：设置配电网无功优化目标和约束条件，建立DG出力和负荷预测值的基点处的配电网无功优化模型；S3：根据DG出力和负荷预测误差概率分布函数生成N个预测误差场景，再加上DG出力和负荷预测值得到N个输入DG出力和负荷值；在步骤S2输出的基点处无功优化模型的基础上，通过前推回代求解配电网潮流，校验节点电压和支路电流是否越限；S4：根据步骤S3统计的越限场景数NV判断：若NV＝0则输出最终无功优化结果；若NV＞0则输出最终无功优化结果，采用缩减场景法从越限场景中选择最具典型性的场景；S5：求解新增场景下的两阶段机会约束规划模型，更新无功优化输出结果，返回步骤S3。按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：S21：设场景s发生的概率为πs；权重系数为Cp、Cs，且Cp+Cs＝1；配电网支路ij网损为rijls；节点j处并联电容器相对上次调节的上限值为Tc,j；变压器支路ij相对上次调节的上限值为To,ij；所有支路集合为L，并联电容器接入节点集合为Cap，变压器支路集合为Trf；带有上标s的字母表示在第s个场景下的相应变量；则设置网损期望值和离散无功设备调节量两者的加权和为配电网的第一阶段无功优化目标：S22：引入配电网的第一阶段无功优化约束条件包括：潮流约束、有载调压器附加约束、并联电容器附加约束、节点电压约束、支路电流约束、DG运行约束；S23：根据有功变化，按照预先定义的二次决策规则建立配电网的第二阶段DG无功优化。进一步的，所述的步骤S22中，设节点j处的DG的有功出力为无功出力为节点j处的负荷的有功需求为无功需求为ij支路的有功功率为Pij、无功功率为Qij；ij支路的串联电阻为rij、电抗为xij；ij支路的电流幅值平方为lij；节点j处的并联导纳为yj＝gj+bj；节点j处的离散并联电容器电纳为bcj；节点i的电压幅值平方为ui；无变压器支路集合为L0Trf；变压器支路ij的第k级变比为设中间变量为0-1变量表示变压器支路ij是否处于第k级变比；节点j处的离散并联电容器电纳最小值为离散并联电容器的投切一组的电纳值为δj；设引入的中间变量为引入的0-1变量表示离散并联电容器投切组数；线性化潮流约束采用配电网线性化潮流模型，则将N个采样场景的第s个场景的线性化潮流约束描述为：进一步的，所述的步骤S22中，具体步骤为：设前一个优化周期变压器支路ij的变比为tij,old；有载调压变压器总共的变比级数为nj，M为正数，则对进行线性化的过程中产生有载调压变压器附加约束为：进一步的，所述的步骤S22中，具体步骤为：设bc,j,old表示前一个优化周期并联电容器的电纳，并联电容器总共的投切组数为mj；设为中间变量，并联电容器的电纳上限为下限为bc,j；则对进行线性化产生并联电容器附加约束为：进一步的，所述的步骤S22中，具体步骤为：设节点电压幅值平方的上限为下限为uj，所有节点的集合为B；则节点电压约束为：采用π型等值电路并考虑并联支路时，设ij支路的并联导纳为yij＝gij+jbij；支路电流幅值平方的上限为则支路电流约束为：第一式在存在正常潮流流向的情况下成立，第二式在存在反向潮流的情况下成立，两式互补。进一步的，所述的步骤S22中，还包括节点电压和支路电流安全机会约束为：第一式表示所有场景中，j节点电压不越限的概率不低于1-ε，第二式表示所有场景中，支路ij电流不越限的概率不低于1-ε。进一步的，所述的步骤S22中，具体步骤为：设pfd为DG功率因数pfd的下限，则DG运行约束为：进一步的，所述的步骤S23中，具体步骤为：设Aj、Bj、Cj为二次决策规则系数，根据有功变化，按照预先定义的二次决策规则第二阶段的DG无功出力调整为：将上式带入线性化潮流约束求解两阶段无功机会约束优化模型，得到二次决策规则系数。按上述方案，所述的步骤S3中，具体步骤为：设l为0-1变量，n为整数变量；设置信参数γ表示成立的概率不低于1-γ；则生成N个预测误差场景的公式为：上式允许接受风险水平ε和γ，选用N值尽可能大；N越大，所需要求解的场景数越多，求解耗时越大。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术的一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，在第一阶段通过优化有载调压变压器、并联电容器等离散控制装置进行无功调节；在第二阶段保持离散无功调节装置不变，通过配电网潮流线性化和二阶锥松弛，构建基于混合整数二阶锥规划的两阶段机会约束优化模型；基于场景缩减法减少机会约束优化方法的场景数；解决了主动配电网无功优化的调节时序和不确定性问题。2.与确定性优化技术相比，本专利技术的机会约束优化技术有效地消除了节点电压越限问题，具有更高的鲁棒性。3.本专利技术的机会约束优化技术不仅能对传统的离散无功控制装置进行优化，而且能优化DG的无功功率，建立与DG有功出力的二次决策规则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：初始化基点处场景设置，输入主动配电网线路参数、DG出力和负荷预测基准值；/nS2：设置配电网无功优化目标和约束条件，建立DG出力和负荷预测值的基点处的配电网无功优化模型；/nS3：根据DG出力和负荷预测误差概率分布函数生成N个预测误差场景，再加上DG出力和负荷预测值得到N个输入DG出力和负荷值；在步骤S2输出的基点处无功优化模型的基础上，通过前推回代求解配电网潮流，校验节点电压和支路电流是否越限；/nS4：根据步骤S3统计的越限场景数N

【技术特征摘要】
1.一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：初始化基点处场景设置，输入主动配电网线路参数、DG出力和负荷预测基准值；
S2：设置配电网无功优化目标和约束条件，建立DG出力和负荷预测值的基点处的配电网无功优化模型；
S3：根据DG出力和负荷预测误差概率分布函数生成N个预测误差场景，再加上DG出力和负荷预测值得到N个输入DG出力和负荷值；在步骤S2输出的基点处无功优化模型的基础上，通过前推回代求解配电网潮流，校验节点电压和支路电流是否越限；
S4：根据步骤S3统计的越限场景数NV判断：若NV＝0则输出最终无功优化结果；若NV＞0则输出最终无功优化结果，采用缩减场景法从越限场景中选择最具典型性的场景；
S5：求解新增场景下的两阶段机会约束规划模型，更新无功优化输出结果，返回步骤S3。


2.根据权利要求1所述的一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：
S21：设场景s发生的概率为πs；权重系数为Cp、Cs，且Cp+Cs＝1；配电网支路ij网损为rijls；节点j处并联电容器相对上次调节的上限值为Tc,j；变压器支路ij相对上次调节的上限值为To,ij；所有支路集合为L，并联电容器接入节点集合为Cap，变压器支路集合为Trf；带有上标s的字母表示在第s个场景下的相应变量；则设置网损期望值和离散无功设备调节量两者的加权和为配电网的第一阶段无功优化目标：



S22：引入配电网的第一阶段无功优化约束条件包括：潮流约束、有载调压器附加约束、并联电容器附加约束、节点电压约束、支路电流约束、DG运行约束；
S23：根据有功变化，按照预先定义的二次决策规则建立配电网的第二阶段DG无功优化。


3.根据权利要求2所述的一种基于机会约束优化的主动配电网两阶段无功调节方法，其特征在于：所述的步骤S22中，设节点j处的DG的有功出力为PjDG、无功出力为节点j处的负荷的有功需求为无功需求为ij支路的有功功率为Pij、无功功率为Qij；ij支路的串联电阻为rij、电抗为xij；ij支路的电流幅值平方为lij；节点j处的并联导纳为yj＝gj+bj；节点j处的离散并联电容器电纳为bcj；节点i的电压幅值平方为ui；无变压器支路集合为L/Trf；变压器支路ij的第k级变比为设中间变量为0-1变量表示变压器支路ij是否处于第k级变比；节点j处的离散并联电容器电纳最小值为离散并联电容器的投切一组的电纳值为δj；设引入的中间变量为引入的0-1变量表示离散并联电容器投切组数；线性化潮流约束采用配电网线性化潮流模型，则将N个采样场景的第s个场景的线性化潮流约束描述为：

















4.根据权利要求3所述的一种基于机会约束优化的主动配电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小兵，张敏，李自成，王后能，曾丽，熊涛，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42