配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，将调压策略分为三个阶段：1)利用解析法进行光伏逆变器就地无功补偿；2)基于滤波一致性选择光伏逆变器无功输出率为一致性变量，进行光伏逆变器分布式无功调节；3)基于滤波一致性选择储能系统荷电状态变化量为一致性变量，进行储能系统分布式有功调节；该方法可充分利用分布式光伏

【技术实现步骤摘要】
配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置


[0001]本专利技术属于配电网规划
，尤其涉及配电网光储系统多阶段协调电压优化方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，以光伏为代表的分布式能源渗透率日益增高，然而分布式光伏在配电网并网点的大规模并入虽会为系统降低网损、增加收益，但会造成系统电压稳定能力与短路容量的下降，大大增加了系统电压越限、载流量超标等故障的发生率；电压越限时若系统不及时介入调压，还有可能发生分布式电源脱网乃至电压崩溃的事故。因此，为解决高渗透率光伏并网引起的电压越限问题所进行的电压优化控制研究对智能配电网的发展尤为重要。
[0003]针对分布式光伏并网所引起的系统调压手段主要分为无功调节与有功调节的线路功率调压方法、调节带载变压器分接头的变压器调压方法以及串联补偿装置的优化线路参数调压方法。无功调节手段大多遵循德国电气工程师协会提出适用于分布式光伏的四种无功控制策略或其改进策略，包括光伏逆变器、静止无功补偿器(发生器)及并联电容器投切无功调节等，但面临着静止无功补偿器(发生器)投资成本高昂、电容器组不能频繁投切、有载变压器分接头和调压器等调压手段造成的设备磨损程度大等问题。有功控制电压手段包括光伏有功削减、储能削峰填谷等，但由于光伏有功削减以用户发电收益降低作为调压代价，没有提高实际电网中光伏的消纳能力，所带来的电网效益并不理想。利用光伏逆变器进行无功调节，响应速度快且调压成本低；储能系统有功控制是调压的又一重要手段，具有不限调压次数限制、响应速度快的优点。因此，考虑使用光储联合调压是目前解决光伏并网电压越限问题的首选。
[0004]另外，结合不同的通信控制方式，目前基于光伏逆变器和储能的电压控制策略可以分为集中式、分布式和就地控制三种。集中式控制十分依赖集中化的控制主站和耗资巨大的测量、通信与监控终端网络，需要在网络上传输大量的数据并进行高密度计算，因此系统的信息通信网络鲁棒性、可靠性对整个融合配电网的安全可靠运行至关重要；就地控制方式一般应用于低压配电网络中，通过就地量测装置的实时本地量测与计算，实现当前节点的调节与控制，具有计算量小、不受网络性能影响的优势，但无法实现全局设备间的协调与最优控制；分布式控制是通过各个子环节或子系统的协同控制实现电压调节，每个子控制器仅与相邻的控制器进行数据传输与信息交互，因此对于整个系统的通信网络性能依赖较小。有学者将非线性化的无功功率调压模型转化为具有线性约束的凸二次优化问题，利用启发式算法优化计算分布式控制下电容器等无功调压源最小无功补偿量，使网络电压波动总期望最小。有学者综合考虑带载变压器分接头、投切电容器与光伏逆变器调压手段，建立基于概率潮流的松弛
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聚类动态无功优化模型，在日前和实时混合时间尺度上进行分布式的无功电压控制；还有学者通过二次插值方法得到P
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V曲线，用于确定逆变器直流段电压参考值，并利用切比雪夫滤波改进了一致性算法进行光伏分布式控制。
[0005]综合前人的研究发现，现有的控制策略虽能缓解高渗透率光伏造成的过电压问
题，但光伏系统无功补偿控制过程复杂且有功缩减代价较大，储能系统控制优化性不强；另外，单一控制方法无法完全发挥调压设备的调节能力，且通信控制鲁棒性有所欠缺。鉴于此，本文基于滤波一致性算法的分布式控制的特点，提出一种考虑信息物理耦合的配电网光储系统就地
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分布式实时电压控制策略，并将调压策略分为三个阶段：1)光伏逆变器就地无功补偿；2)基于滤波一致性的光伏逆变器分布式无功调节；3)基于滤波一致性的储能系统分布式有功调节。该策略可充分利用分布式光伏
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储能系统调压资源进行电压控制，在解决电压越限问题的同时，尽可能降低因参与电压控制而缩减的光伏系统有功出力总量，并降低储能系统的总体调压成本，同时该策略能很好地适应配电系统信息物理拓扑的常态化变化，相比传统的单一控制方式单阶段调压策略具有更好的调压效果与适应性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，首先利用解析法构建光储系统协调调压第一阶段，一方面可以提高系统整体调压响应速度，另一方面可以降低单一分布式控制的调压成本；若调压流程未结束，则在此基础上进入调压第二阶段：选择光伏逆变器无功输出率为一致性变量，基于切比雪夫滤波改进的一致性算法进行光伏逆变器分布式无功调节；若直至全网光伏逆变器无功资源用尽而调压流程仍未结束，则进入调压第三阶段：选择储能荷电状态变化量为一致性变量，基于切比雪夫滤波改进的一致性算法进行储能系统分布式有功调节。所提出的切比雪夫滤波改进的一致性迭代算法有效提升了分布式控制调压响应的速度，而且先就地补偿后分布式调节的控制方式、先光伏逆变器后储能系统的调压设备调度顺序有效降低了主动配电网的实时电压优化成本，扩大了实时电压偏差调节的可控范围，提高了全网可调压资源的利用率。
[0007]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0008]配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，包括如下步骤：
[0009]当监测到线路发生电压越限时，确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；
[0010]检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；
[0011]检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；
[0012]检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。
[0013]进一步的，第二阶段光储协调调压的方法为：
[0014]初始化各光伏逆变器的无功输出率作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各光伏逆变器依据控制器通信网
络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
[0015]进一步的，第三阶段光储协调调压的方法为：
[0016]初始化各储能的荷电状态变化量作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各储能依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行储能的荷电状态变化量的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。
[0017]进一步的，第二阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于，包括如下步骤：当监测到线路发生电压越限时，确认本地光储系统控制器是否收到来自其他光储系统控制器的分布式调节指令，若是，则进行第二阶段光储协调调压，若否，则进行第一阶段光储协调调压；检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送光伏逆变器无功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第二阶段光储协调调压；检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若否则确认是否耗尽最大可调无功容量，若没有耗尽则继续进行第二阶段光储协调调压；若耗尽则本地光储系统控制器向相邻光储系统控制器发送储能有功调节的分布式控制指令，并由此将指令扩散至全网光储系统控制器，并进行第三阶段光储协调调压；检测线路电压是否恢复正常，若正常则结束电压优化流程；若电压依然越限，则确认是否达到储能荷电状态临界，若没有达到，则继续进行第三阶段光储协调调压，若否，则电压优化流程结束。2.根据权利要求1所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：第二阶段光储协调调压的方法为：初始化各光伏逆变器的无功输出率作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各光伏逆变器依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。3.根据权利要求2所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：第三阶段光储协调调压的方法为：初始化各储能的荷电状态变化量作为一致性状态变量，并设置调压步长，当初始状态变量不满足约束条件时改变调压步长重新初始化，各储能依据控制器通信网络相互交换迭代各自当前状态变量，基于切比雪夫滤波一致性进行储能的荷电状态变化量的一致性迭代，最终得到收敛于共同稳定值的一致性状态变量。4.根据权利要求3所述配电网光储系统多阶段协调电压优化方法，其特征在于：第二阶段光储协调调压过程中，基于切比雪夫滤波一致性进行光伏逆变器无功输出率的一致性迭代时，其引入的k阶切比雪夫多项式为：其递推形式为：构造滤波多项式：其中，τ为加速因子；λ2为系统状态转移矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守相，程耀祥，赵倩宇，董逸超，穆昊，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：