【技术实现步骤摘要】
计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法
[0001]本专利技术涉及一种无功电压鲁棒优化方法。特别是涉及一种计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法。
技术介绍
[0002]风电、光伏等分布式新能源具有经济效益好、环境成本低等优点，近些年来在电力系统中得到越来越广泛地应用。分布式新能源的出力有随机性和波动性，如何正确其随机出力对传统电力系统的运行、维护等方面的影响，是研究含分布式电源电网的安全、稳定运行的重要方向。
[0003]传统的电网无功优化模型是一个确定可求的复杂数学规划模型，分布式新能源的随机出力反映到无功优化模型上，即为原有模型中加入了不属于决策变量的不确定参数，考虑不确定参数随机波动的规划模型难以直接求解。解决这一类不确定优化问题的常见方法之一是鲁棒优化，鲁棒优化是指在严格满足全部约束条件的基础之上，考虑所有可能出现的情况，求得一个使最极端场景下目标函数达到最优值的解。鲁棒优化能体现出分布式电源的随机出力对电力系统无功优化策略的影响，并较好地维持不确定参数波动时电力系统无功优化的可靠性和合理性。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种能够简化模型计算，提高求解速度的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，包括如下步骤：
[0006]1)建立含分布式新能源的电网无功电压优化模型；包括：以
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立含分布式新能源的电网无功电压优化模型；包括：以系统总电压偏差最小为目标函数；以潮流平衡方程的等式约束，以及节点电压幅值、节点相位、发电机出力和无功补偿电容器投切组数的不等式约束为约束条件；2)对含分布式新能源的电网无功电压优化模型做进一步处理；包括：引入新的决策变量，将目标函数中的绝对值符号消去；建立风电出力关于风速的函数；将潮流平衡方程线性化；3)基于转换后的含分布式新能源的电网无功电压优化模型，建立含分布式新能源的电网无功电压鲁棒优化模型；包括：采用盒式不确定集合来表示不确定参数的波动情况；采用线性规划的鲁棒对等模型，消去不确定参数，得到含分布式新能源的电网无功电压优化模型的鲁棒对等模型，将转换后的含分布式新能源的电网无功电压优化模型转化为含分布式新能源的电网无功电压鲁棒优化模型；4)采用intlinprog函数求解含分布式新能源的电网无功电压鲁棒优化模型，得到含分布式新能源的电网无功电压鲁棒优化结果。2.根据权利要求1所述的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，步骤1)所述的目标函数F为：其中，i为节点编号；NL为全部节点编号的集合；V
i
为节点i的电压幅值；V
imax
为系统稳定运行时节点i的电压幅值的最大允许值，V
imin
为系统稳定运行时节点i电压幅值的最小允许值；V
iN
为节点i的额定电压幅值，采用标幺值系统时，V
iN
为1。3.根据权利要求1所述的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，步骤1)所述的潮流平衡方程的等式约束为：其特征在于，步骤1)所述的潮流平衡方程的等式约束为：其中，i、j为节点编号，i、j＝1，2，
……
n；n为节点总个数；V
i
、V
j
分别为节点i、j的电压幅值；θ
ij
为节点i、j的相角之差；i≠j时，G
ij
为节点i、j的互电导，i＝j时，G
ij
为节点i或节点j的自电导，两种情况均对应节点导纳矩阵Y中第i行、第j列元素的实部；i≠j时，B
ij
为节点i、j的互电纳，i＝j时，B
ij
为节点i或节点j的自电纳，两种情况均对应节点导纳矩阵Y中第i行、第j列元素的虚部；Q
i
为节点i的注入无功功率；Q
iG
为节点i处发电机的注入无功功率；Q
iDG
为节点i处风力发电机的注入无功功率；Q
iC
为节点i处无功补偿电容器的注入无功功率；Q
iL
为节点i处负荷需要消耗的无功功率；P
i
为节点i的注入有功功率；P
iG
为节点i处发电机的注入有功功率；P
iDG
为节点i处风力发电机的注入有功功率；P
iL
为节点i处负荷需要消耗的有功功率。
4.根据权利要求1所述的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，步骤1)所述的：无功补偿电容器投切组数的不等式约束为：Q
iC
＝m
i
·
Q
C0
,m
min
≤m
i
≤m
max
,m
i
∈Z,i∈NL
ꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，Q
iC
为节点i处无功补偿电容器的注入无功功率；Q
C0
为单个无功电容器的注入无功功率，规定所有节点投入的无功补偿电容器的单位容量均为Q
C0
；m
i
为节点i投入的无功补偿电容器组数，取自然数；m
max
、m
min
分别为无功补偿电容器投入的最大组数、最小组数，规定所有节点投入无功补偿电容器的上下限值均为m
max
、m
min
，且均取自然数；Z为自然数集；i为节点编号；NL为全部节点编号的集合；发电机出力的不等式约束为：P
iGmin
≤P
iG
≤P
iGmax
,i∈NL
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)Q
iGmin
≤Q
iG
≤Q
iGmax
,i∈NL
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，P
iG
、Q
iG
分别为i节点处的发电机的有功功率和无功功率；P
iGmax
、P
iGmin
分别为节点i处发电机有功功率的最大、最小值；Q
iGmax
、Q
iGmin
分别为i节点处发电机无功功率的最大、最小值；节点电压幅值的不等式约束为：V
imin
≤V
i
≤V
imax
,i∈NL
ꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，V
i
为节点i的电压幅值；V
imax
为系统稳定运行时节点i的电压幅值的最大允许值，V
imin
为系统稳定运行时节点i电压幅值的最小允许值；节点相位的不等式约束为：θ
imin
≤θ
i
≤θ
imax
,i∈NL
ꢀꢀꢀꢀ
(8)其中，θ
i
为节点i的相位；θ
imax
为系统稳定运行时节点i相位的最大允许值，θ
imin
为系统稳定运行时节点i相位的最小允许值。5.根据权利要求1所述的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，步骤2)所述的引入新的决策变量，将目标函数中的绝对值符号消去的方法如下：引入新的决策变量V
′
和V
″
：V'≥0,V"≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)|V
i
‑
V
iN
|＝V'+V",V
i
‑
V
iN
＝V'
‑
V"
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)其中，i为节点编号，i∈NL；NL为全部节点编号的集合；V
i
为节点i的电压幅值；V
iN
为节点i的额定电压幅值；原始目标函数F等价于如下公式：其中，V
imax
为系统稳定运行时节点i的电压幅值的最大允许值，V
imin
为系统稳定运行时节点i电压幅值的最小允许值；V
i
′
和V
i
″
均为节点i对应的新增决策变量；
考虑到V
′
和V
″
约束式以及节点电压幅值约束式，含分布式新能源的电网无功电压优化模型新增以下约束条件：6.根据权利要求1所述的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，步骤2)所述的建立风电出力关于风速的函数的方法如下：风力发电机输出功率与风速有如下线性函数关系式：风力发电机输出功率与风速有如下线性函数关系式：v
c
≤v
i
≤v
g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)其中，P
iDG
为节点i处风力发电机的注入有功功率；Q
iDG
为节点i处风力发电机的注入无功功率；i为节点编号，i∈DGi，DGi为所有接入风力发电机的节点集合；P
DGN
为风力发电机的额定输出有功功率，规定所有风力发电机的额定有功功率均为P
DGN
；规定对于任一固定节点，最多只能接入一台风力发电机；v
i
为节点i处的风速；规定所有风力发电机均为恒功率因数运行，功率因数角均为θ
DG
；规定所有风力发电机的切入风速均为v
c
，额定风速均为v
g
。7.根据权利要求1所述的计及分布式新能源随机出力的电网无功电压鲁棒优化方法，其特征在于，步骤2)所述的将潮流平衡方程线性化的方法如下：将原始的非线性潮流平衡方程近似为如下线性等式方程：将原始的非线性潮流平衡方程近似为如下线性等式方程：其中，P
i
为节点i的注入有功功率；i≠j时，G
ij
为节点i、j的互电导，i＝j时，G
ij
为节点i或节点j的自电导，两种情况均对应节点导纳矩阵Y中第i行、第j列元素的实部；V
j
为节点j的电压幅值；i≠j时，B
ij
为节点i、j的互电纳，i＝j时，B
ij
为节点i或节点j的自电纳，两种情况均对应节点导纳矩阵Y中第i行、第j列元素的虚部；θ
j
为节点j的相位；Q
i
为节点i的注入无功功率；i、j为节点编号，i、j＝1，2，
……
，n；n为节点总个数；潮流线性化后可能出现不收敛的情况，式(17)、(18)进一步转化为如下松弛不等式：
其中，ε1、ε2均为正数；转化后的含分布式新能源的电网无功电压优化模型如下：其中，F为目标函数；i、j∈NL；NL为所有节点编号的集合；V
imax
为系统稳定运行时节点i的电压幅值的最大允许值，V
imin
为系统稳定运行时节点i电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，李林媛，王加浩，文淼，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
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