提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法技术

本发明专利技术的一种提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法，针对分布式电源出力与负荷时空匹配性差造成的资源浪费问题，将集群应用于配电网储能控制中，通过采用配电网集群划分指标和集群划分方法、建立分布式储能集群控制方法、建立控制方法的评价指标步骤，对配电网实行区域划分来分析区域源荷匹配关系，进而确定各区域储能功率，并根据经济性确定最优储能时序出力；采用有功平衡度电气指标对配网进行集群划分，可提高区域负荷与电源供需平衡性，发挥分布式储能参与电网调节的优势，促进区域内部的能源消纳。具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。效果佳等优点。效果佳等优点。

【技术实现步骤摘要】
提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法


[0001]本专利技术属于分布式储能领域，尤其涉及一种提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法。

技术介绍

[0002]随着配电网技术的发展，负荷与可再生能源接入配电网的比例在不断变化。为了消纳可再生能源，调节负荷，优化配电网功率分配，分布式电源装置与分布式储能技术凭借其优点，在配电网领域中应用的越来越广泛。分布式电源接入规模不断增大，其出力间歇性与电网负荷时空匹配性差的问题愈发凸显，配电网对分布式电源的消纳能力逐渐下降。若限制分布式电源出力会造成较大的资源浪费，而优化分布式电源接入位置及容量等方式所起到效果有限，难以实现分布式电源的就地消纳。分布式电源接入多呈现数量多、位置分散等特点，极易出现局部功率过剩，造成向上级电网倒送功率的现象，对电压质量、继电保护设置等带来不利影响。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法。旨在通过集群的控制方式对电网进行分区控制，进一步实现区域资源的就地消纳，降低区域间功率流动对电网产生的影响。
[0004]实现本专利技术目的采取的技术方案是：一种提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法，其特征是，它包括以下步骤：
[0005]步骤1，配电网集群划分指标和集群划分方法
[0006]1)对于配电网集群划分指标，
[0007]①
采用基于电气距离权重定义的模块度指标来衡量电力网络划分的结构强度，
[0008]其中，基于电气距离权重定义的模块度指标为：
[0009][0010]式中：f1为基于电气距离的模块度，ρ为系统模块度，m为网络中所有边权之和，d
ij
为节点i与节点j之间的电气距离，k
i
为与i节点相连边的边权之和，k
j
为与j节点相连边的边权之和，且
[0011][0012]相应的d
ij
具体计算公式为：
[0013][0014][0015]式中：S
ij
为灵敏度矩阵中第i行j列的元素，由潮流计算中雅可比矩阵求逆可求得各节点电压灵敏度；表示灵敏度矩阵中第j列元素中的最大值；n为网络节点数目；
[0016]②
采用有功功率平衡度来衡量集群内部源荷有功功率的平衡能力；为表示在一定时间尺度下集群内部源荷匹配程度，采用基于净功率的形式定义有功功率平衡度指标，具体为：
[0017][0018][0019]式中：P
ck
为第c
k
个集群的有功平衡度指标；T为场景的时间尺度，取为96；P
clu
(t)为t时刻所有集群的总净功率值；P
clu
(t)
ck
为第c
k
个集群t时刻净功率值；为所划分集群的有功平衡度指标；c为集群总数；
[0020]2)对于配电网集群划分方法，综合系统整体模块度、有功平衡度因素，以系统的划分方式为变量，在各集群区域自治调控的基础上，建立综合指标电网集群划分模型为：
[0021]F＝λ1f1+λ2f2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0022]式中：λ1、λ2分别为不同指标的权重系数，其中λ1+λ2＝1，此取λ1＝λ2＝0.5；
[0023]步骤2，建立分布式储能集群控制方法
[0024]1)以既定配置下储能日运行效益最优为优化目标，建立目标函数为：
[0025]maxF
P
＝F
DG
+F
loss
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0026]式中：F
P
为储能运行带来的收益，F
DG
为储能额外消纳新能源带来的售电收益，F
loss
为储能运行带来的网损收益；
[0027]其中，储能消纳新能源带来的售电收益F
DG
为储能吸收倒送功率并在负荷高峰时段释放带来的售电收益，具体为：
[0028]F
DG
＝F
sale
‑
F
buy
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0029][0030][0031]式中：F
DG
为储能消纳新能源带来的售电收益；F
sale
为储能释放电能带来的售电收益；F
buy
为储能充电购电费用，当储能运行在新能源消纳区域时为0；P
ess,k,c
(t)表示t时刻储能k的充电功率；P
ess,k,d
(t)表示t时刻储能k的放电功率；M(t)为t时刻从主网购电的分时电价；N
E
为DES接入总数；
[0032]对于储能运行带来的网损收益F
loss
，具体为：
[0033]F
loss
＝F
loss1
‑
F
loss2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0034][0035][0036]式中：P
loss,n
(t)为配电网第n条支路原始网络有功损耗，P
loss
‑
Ess,n
(t)为该支路在储能接入后的网络有功损耗，N
L
为支路总数；网损收益为储能接入前后系统网络损耗减少量所带来的收益；
[0037]目标函数的约束条件主要来源于配电网与储能运行，包括潮流约束、电压约束、储能荷电状态约束、功率与容量约束，具体为：
[0038]①
潮流方程约束
[0039][0040]式中：P
i
(t)、Q
i
(t)为t时刻注入节点i的有功和无功功率；U
i
(t)、U
j
(t)为t时刻节点i、j电压幅值；G
ij
、B
ij
分别为节点导纳矩阵中第i行j列元素实部与虚部；δ
ij
(t)为t时刻节点i、j相角差，N为系统节点数；
[0041]②
ESS荷电状态约束
[0042]S
OC，min
≤S
OC
(t)≤S
OC，max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0043]S
OC
(0)＝S
OC
(T)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0044]‑
P
ESS,N
≤P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高配电网中新能源消纳的分布式储能集群优化控制方法，其特征是，它包括以下步骤：步骤1，配电网集群划分指标和集群划分方法1)对于配电网集群划分指标，
①
采用基于电气距离权重定义的模块度指标来衡量电力网络划分的结构强度，其中，基于电气距离权重定义的模块度指标为：式中：f1为基于电气距离的模块度，ρ为系统模块度，m为网络中所有边权之和，d
ij
为节点i与节点j之间的电气距离，k
i
为与i节点相连边的边权之和，k
j
为与j节点相连边的边权之和，且相应的d
ij
具体计算公式为：具体计算公式为：式中：S
ij
为灵敏度矩阵中第i行j列的元素，由潮流计算中雅可比矩阵求逆可求得各节点电压灵敏度；表示灵敏度矩阵中第j列元素中的最大值；n为网络节点数目；
②
采用有功功率平衡度来衡量集群内部源荷有功功率的平衡能力；为表示在一定时间尺度下集群内部源荷匹配程度，采用基于净功率的形式定义有功功率平衡度指标，具体为：尺度下集群内部源荷匹配程度，采用基于净功率的形式定义有功功率平衡度指标，具体为：式中：P
ck
为第c
k
个集群的有功平衡度指标；T为场景的时间尺度，取为96；P
clu
(t)为t时刻所有集群的总净功率值；P
clu
(t)
ck
为第c
k
个集群t时刻净功率值；为所划分集群的有功平衡度指标；c为集群总数；2)对于配电网集群划分方法，综合系统整体模块度、有功平衡度因素，以系统的划分方式为变量，在各集群区域自治调控的基础上，建立综合指标电网集群划分模型为：F＝λ1f1+λ2f2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：λ1、λ2分别为不同指标的权重系数，其中λ1+λ2＝1，此取λ1＝λ2＝0.5；步骤2，建立分布式储能集群控制方法
1)以既定配置下储能日运行效益最优为优化目标，建立目标函数为：maxF
P
＝F
DG
+F
loss
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)式中：F
P
为储能运行带来的收益，F
DG
为储能额外消纳新能源带来的售电收益，F
loss
为储能运行带来的网损收益；其中，储能消纳新能源带来的售电收益F
DG
为储能吸收倒送功率并在负荷高峰时段释放带来的售电收益，具体为：F
DG
＝F
sale
‑
F
buy
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)(9)式中：F
DG
为储能消纳新能源带来的售电收益；F
sale
为储能释放电能带来的售电收益；F
buy
为储能充电购电费用，当储能运行在新能源消纳区域时为0；P
ess,k,c
(t)表示t时刻储能k的充电功率；P
ess,k,d
(t)表示t时刻储能k的放电功率；M(t)为t时刻从主网购电的分时电价；N
E
为DES接入总数；对于储能运行带来的网损收益F
loss
，具体为：F
loss
＝F
loss1
‑
F
loss2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)(12)式中：P
loss,n
(t)为配电网第n条支路原始网络有功损耗，P
loss
‑
Ess,n
(t)为该支路在储能接入后的网络有功损耗，N
L

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠萍，李军徽，东哲民，高崑齐，朱星旭，马得轩，孙大朋，闫佳琪，陈钊，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：