一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，该控制方法综合考虑配电网“源网储”多元主体电压无功优化控制，协调优化分布式光伏电源、配电网(电容器组、静止无功补偿器和有载调压变压器)和储能系统三方利益主体无功出力，减少线路网损，缓解由于光伏和电采暖负荷接入带来的电压越限等问题，实现配电网的安全高效运行。此外，充分发挥了市场对资源配置的决定性作用，推进以低碳发展为统领，与能源节约、提效目标相匹配的政策体系，促进风电、光伏等新能源有序发展，提高新能源消纳能力，实现电源与电网、发电与用电的配套协同，推进电力市场化发展。推进电力市场化发展。推进电力市场化发展。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法


[0001]本专利技术适用于我国公共机构城市配电网运行调度工作，属于城网运行管理 领域，具体涉及一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法。

技术介绍

[0002]为应对不断加剧的能源危机和不断恶化的环境问题，世界各国不断寻求解 决新的渠道和解决方案，而可再生能源由于其独特的优势被得到广泛的关注， 发展光伏、天然气、风电、生物质能、地热能等分布式能源，已经成为我国应 对气候变化、保障能源安全的重要内容。随着光伏发电技术的不断提升，光伏 发电在我国能源发电比重中不断提高，在终端用能环节接入光伏系统，不仅可 以与负荷互补，还能显著减少城市污染物排放，改善生活环境质量。此外，为 减少环境污染，国家电网公司提出了电能替代战略。
[0003]近几年来我国配电网接入的分布式光伏发电系统和用户终端电采暖负荷所 占比重不断增加，导致局部电网电压越限问题越来越严重。为缓解分布式光伏 发电系统和用户终端电采暖负荷所占比重不断增加对配电网带来的不确定性影 响，提出通过增加储能装置来改善光伏并网带来的波动性和间歇性，并实现需 求侧管理，进行调峰填谷，改善潮流分布。但是大量的分布式光伏电源和电力 电子设备接入后使得配电网的无功优化模型趋于复杂，进而导致求解更加困难。 当光伏和储能系统不断接入配电网，投资主体呈现出多样化的趋势，参与电网 建设和管理分布式光伏发电运营商和参与需求响应的储能企业等也成为配电网 中新增的利益主体，改变了传统的电网管辖模式和各方利益主体影响因素，在 此背景下，如何实现新形态背景下的含多利益主体的配电网电压无功优化运行 成为亟需解决的问题。
[0004]目前，一般采用博弈理论方法来协调多方主体之间利益。博弈论又称为对 策论和赛局理论等，主要研究多方利益主体之间相互影响、互相制约时，各决 策主体依据各自可调配的资源和能力，做出使自己或者群体利益最大化的理论。 由于在市场化运行机制下，光伏出力和储能系统受激励措施和峰谷电价的影响， 可通过调整逆变器向电网提供无功功率，以配合电网实现电压无功平衡，因此， 在高比例可再生能源接入与城市再电气化背景下，需结合市场化机制下光伏电 站和储能系统，研究多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，可有效提 高分布式光伏电源消纳能力，减小电压波动，为配电网安全运行提供有效的技 术手段。

技术实现思路

[0005]由于参与电网建设的分布式光伏发电运营商和储能运营商等成为配电网中 新增的利益主体，改变了传统的电网管理模式。为综合考虑多方利益均衡，实 现各方利益最大，提出了基于拍卖博弈理论的多方利益均衡的配电压无功优化 控策略，提出了一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，该控 制方法以配电网“源网储”多元主体为研究对象，综合考虑了分布式光伏发电 运营商和储能运营商接入配电网后，对配电网无功
分配影响，进而有针对性的 对配电网“源网储”多元主体进行无功优化协调控制，减小电网电压越限问题， 减小线损，实现各方利益最大化，以期能够为配电网电力市场规划建设提供指 导，有利于提升电力市场的监管水平，促进电力市场良性发展。
[0006]为实现本专利技术的目的，本专利技术提供的一种考虑多方利益均衡的配电网电压 无功优化控制方法，包括以下步骤：
[0007](1)搭建考虑多方利益均衡的配电网电压无功控制框架；
[0008](2)建立考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制各主体模型；
[0009](3)对建立的多方利益均衡的配电网电压无功优化控制模型进行求解。
[0010]本专利技术公开了一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，该 控制方法综合考虑配电网“源网储”多元主体电压无功优化控制，协调优化分布式 光伏电源、配电网(电容器组、静止无功补偿器和有载调压变压器)和储能系统三 方利益主体无功出力，减少线路网损，缓解由于光伏和电采暖负荷接入带来的 电压越限等问题，实现配电网的安全高效运行。此外，充分发挥了市场对资源 配置的决定性作用，推进以低碳发展为统领，与能源节约、提效目标相匹配的 政策体系，促进风电、光伏等新能源有序发展，提高新能源消纳能力，实现电 源与电网、发电与用电的配套协同，推进电力市场化发展。
[0011]与现有技术相比，本专利技术能够有效协调配电网中“源网储”各方主体电压 无功分布，减少电压波动，促进新能源消纳，实现配电网的高效运行。
附图说明
[0012]图1所示为本申请基于利益均衡的主动配电网电压无功优化控制模型交互 关系示意图；
[0013]图2所示为本申请多方利益均衡的配电网电压无功优化控制模型求解流程 示意图；
[0014]图3所示为典型配电网网架结构示意图。
具体实施方式
[0015]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。
[0016]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处 所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]本专利技术涉及一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，主要 包含以下步骤：
[0018](1)搭建考虑多方利益均衡的配电网电压无功控制框架
[0019]多方利益均衡的配电网电压无功优化调度模型，在保证电网安全运行的基 础上充分发挥分布式光伏电源和储能参与无功调解的自主性，考虑分布式光伏 电源、分布式储能电站与配电网的协调运行控制。分布式光伏电源和储能等新 增利益主体主动参与配合电网的无功调度运行，在为电网提供一定无功支撑的 基础上，并从中获得相应的经济收益。以参与无功功率调度的各利益主体作为 基本优化单元，依据各自的发用电计划和运行约束，协调各方主体无功控制， 使各参与方收益最大。因此，需要制定方法来协调控制各利
益主体的冲突变量， 最终使其达到一致。基于利益均衡的主动配电网电压无功优化控制模型交互关 系如图1所示。
[0020]根据图1所示框架图，本专利技术将分别建立配电网“源网储”三方主体优化 控制模型，并提出相应的求解算法。
[0021](2)建立考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制各主体模型
[0022]目前，参与电网的无功优化的主体主要是配电网无功设备，实际运行中分 布式电源和储能系统均可通过逆变器向电网提供无功出力，为有效利用资源， 本专利技术建立了考虑分布式光伏运营商、配电网运营商和分布式储能运营商三方 利益均衡的配电网电压无功优化控制模型，三方主体具体模型如下：
[0023]1)分布式光伏电源运营商模型
[0024]传统分布式光伏电源运营商对于经济的考虑，主要从有功电价分析，不同 于传统分析方式，本专利技术主要以分布式光伏电源向配电网提供的无功功率容量 和由此带来的经济效益作为经济技术指标。由于分布式光伏电源经逆变器并入 电网，可通过调整逆变器向电网发送无功功率，从经济性出发，以分布式光伏 电源运营商收益C
PV
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)搭建考虑多方利益均衡的配电网电压无功控制框架；(2)建立考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制各主体模型；(3)对建立的多方利益均衡的配电网电压无功优化控制模型进行求解。2.根据权利要求1所述的一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，其特征在于，在步骤(2)中具体包括，建立考虑分布式光伏运营商、配电网运营商和分布式储能运营商三方利益均衡的配电网电压无功优化控制模型。3.根据权利要求2所述的一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，其特征在于，其中，分布式光伏电源运营商模型如下：由于分布式光伏电源经逆变器并入电网，可通过调整逆变器向电网发送无功功率，从经济性出发，以分布式光伏电源运营商收益C
PV
最大为目标，其目标函数为：式(1)中，C
PV
表示分布式光伏电源运营商收益；N
PV
表示分布式光伏电源数量；C
PVQ,i
表示第i个分布式光伏电源无功售电收益，其数学表达式为其中C
sel
表示分布式光伏电源运营商向配电网出售的无功功率电价，Q
PVi,t
表示t时刻第i个分布式光伏电源可以向配电网出售的无功电量；C
PVB，i
表示第i分布式光伏电源的政府补贴；C
PVY，i
表示第i分布式光伏电源的运行维护成本；C
PVF，i
表示第i分布式光伏电源发无功功率的成本，分布式光伏电源约束包括分布式光伏电源运行约束、可向电网提供的无功功率约束、功率因数约束，以及并网点电压约束；式(2)中，P
PVi，t
和Q
PVi，t
分别为第i个分布式光伏电源t时刻输出的有功功率和可利用的无功容量；S
PVi，t
为第i个t时刻分布式光伏电源的运行容量；Q
PVi，tmax
和Q
PVi，tmin
分别为第i个t时刻分布式光伏电源无功出力的最大值和最小值；Q
PVi，min
为第i个分布式光伏电源并网电压；U
PVi，max
和U
PVi,min
分别为第i个分布式光伏电源并网点电压允许波动的最大值和最小值；φ为功率因素。4.根据权利要求2所述的一种考虑多方利益均衡的配电网电压无功优化控制方法，其特征在于，其中，配电公司模型如下：其目标函数以配电公司无功收益最大为目标：
maxC
DNQ
＝C
GDQ
‑
(C
PVQ
+C
STQ
+C
CQ
+C
SVCQ
+C
TQ
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式(3)中，C
DNQ
为配电公司的无功收益；C
GDQ
为用户购电折合的无功费用；C
PVQ
和C
STQ
分别为配电网向分布式光伏电源运营商和分布式储能运营商购买无功的费用；C
CQ
和C
SVCQ
分别为电容器组和静止无功补偿器向配电网提供无功功率投切成本；C
TQ
为调节变压器抽头成本；
①
配电网安全运行约束配电网潮流约束中无功约束主要考虑无功电容器组、静止无功补偿器和调整有载调压变压器分接头向电网提供的无功功率，约束方程如下式：式(4)中，P
i，t
和Q
i,t
分别为i节点t时刻的有功功率和无功功率；P
PVi,t
和Q
PVi,t
分别为t时段节点i处分布式电源注入的有功功率和无功功率；P
Li,t
和Q
Li，t
分别为i节点t时刻负荷的有功功率和无功功率；Q
Ci，t
和Q
SVCi，t
分别为t时段系统节点i处电容器组和静止无功补偿器接入无功容量；Q
Ti，t
为t时段系统节点i处有载调压变压器的接入无功容量；G
ij,t
和B
ij,t
分别为t时段系统节点i与节点j之间的电导值和电纳值；U
i,t
为t时段系统节点i的电压幅值；θ
ij
节点i和节点j的电压之间的相位差；
②
线路安全运行约束线路在运行中需满足支路电流、电压约束、放射状安全运行约束条件。式(5)中，I
i
和I
i.max
分别为支路i电流幅值和支路i电流幅值的最大值，n为支路数；U
i.max
和U
i.min
分别为节点i允许的最大和最小电压值，g
p
和G
P
分别表示当前的网络结构和允许的放射状网络配置；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝新宇，王敬朋，张宇泽，孙明军，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：