基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法技术

一种基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法，属于根据分布式储能的物理特征，建立分布式储能的可调度能力模型；建立配电网的节点电压约束和支路传输容量约束；引入无功调节设备，建立可调度的无功支撑范围；在考虑支路传输容量约束的同时，通过分布式储能和各种无功调节设备维持功率和电压稳定；建立基于光伏发电预测情景的分布式储能协调优化模型。本发明专利技术优先保证了配电网的基本安全，可以很好的应用于各种光照资源丰富的城市，通过配备分布式储能和一定的无功调节设备，缓解间歇性强的光伏造成的功率和电压波动，既可以提高电网的运行稳定性，又可以降低经济成本，节约资源。节约资源。节约资源。

【技术实现步骤摘要】
基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法


[0001]本专利技术属于分布式储能
，具体涉及基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的协同优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，以光伏发电为代表的清洁发电资源在我国不断发展，光伏发电具有清洁性、安全性、使用寿命长等诸多优点，已经成为新型电力系统不可代替的重要组成部分。然而光伏发电的特性与常规燃煤发电机组机组不同，其受太阳辐射变化影响大，具有明显的间歇性和不确定性等特点，因而其输出功率也具备不稳定的特点，容易造成配电网电压等电能质量波动问题，为电力系统的安全运行带来挑战。
[0003]为了缓解光伏发电的不稳定性对电网造成的冲击，一种有效手段是分布式储能技术。分布式储能与集中式储能不同，将多个储能分布在配电网的多个供电区域，通过协调手段发挥超出集中式储能的可调度能力。分布式储能在缓解线路拥塞问题上应用广泛，通过统一调度机制，协调配电网的分布式储能，在负载大的地区调度分布式储能提供功率支撑，以避免负荷上升造成的输电线路过载。对于光伏发电造成的电能质量降低问题，分布式储能通过安装在光伏发电附近，可以平抑波动的光伏出力。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：提供一种利用分布式储能等设备，基于光伏预测情景集，实现稳定不确定性强的光伏发电导致的配电网功率和电压波动的协同优化方法。
[0005]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1：根据分布式储能的物理特征，建立分布式储能的可调度能力模型；
[0008]S2：建立配电网的节点电压约束和支路传输容量约束；
[0009]S3：引入无功调节设备，建立可调度的无功支撑范围；
[0010]S4：在考虑支路传输容量约束的同时，通过分布式储能和各种无功调节设备维持功率和电压稳定；
[0011]S5：建立基于光伏发电预测情景的分布式储能协调优化模型。
[0012]进一步地，步骤S1中，收集分布式储能的特征参数，建立各个分布式储能的可调节能力范围；假设分布式储能运行在单位功率因数上，储能的无功输出功率为0，用和分别表示配电网中支路和节点的集合，因此，连接到节点n的分布式储能的可调节功率范围用下式表示：
[0013][0014]式中：φ表示的相位，a，b，c表示三相输电中的各相，即φ∈{a，b，c}；
[0015]表示连接到节点n的φ相上的分布式储能有功输出功率，
[0016]表示连接到节点n的φ相的分布式储能有功输出功率的极限值；
[0017]和表示连接到节点n的φ相的分布式储能的初始存储容量和最大允许存储容量；
[0018]τ表示研究情景内的一个时间周期，t表示时间；
[0019]ΔT表示充电和放电的时间。
[0020]进一步地，步骤S2中，节点电压约束的内容为：设配电网中共有N+1个节点，分别编号为0，...，N，其中0号节点为公共耦合点；三项配电网的电压方程表示如下：
[0021]v＝Rp+Xq+O
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]式中：v＝[v1，...，v
N
]T
由三相配电网的节点电压的幅值平方组成，每个节点的三相电压表示为类似的，p＝[p1，...，p
N
]T
和q＝[q1，...，q
N
]T
分别表示三相配电网各节点的有功和无功注入功率；R＝2Fdiag(r)F
T
、X＝2Fdiag(x)F
T
和O＝v01
N
为相应的系数矩阵，其中A为节点
‑
支路关联矩阵，F＝
‑
A
‑1，r为支路电阻组成的向量，x为支路电抗组成的向量，1
N
为N维全1列向量，v0表示虚拟电厂与上级电网公共连接点(PCC)的三相电压幅值的平方。
[0023]对于每个节点，它们的电压幅值的平方需要满足下式：
[0024][0025]式中：v
max
和v
min
分别表示最大和最小节点电压幅值极限的平方；表示第n个节点的φ相的电压幅值的平方。
[0026]进一步地，步骤S2中，配电网需保证传输功率不能超过支路的传输极限，这包括有功、无功和视在功率，支路传输容量约束近似表示如下：
[0027][0028]其中，S
l
表示支路l的传输极限，表示支路l的传输极限，和分别表示n第个节点的φ相的有功和无功功率。
[0029]进一步地，步骤S3中，对于连接到节点n的并联电容器，其输出无功功率的极限取决于节点电压，并假设其在以下极限内连续可控，则并联电容器的无功支撑范围表示如下：
[0030][0031]式中：表示并联电容器的无功输出功率极限，CAP为电容器容量。
[0032]进一步地，还可以通过调整电压调节器或变压器的变比来提供无功支撑，对于电压调节器和变压器的比率，假设它们的内阻不受比率变化的影响，忽略电压降对内阻的影响，电压调节器和变压器应满足(6)中所示的如下约束：
[0033][0034]式中，i和j表示电压调节器或变压器的两端节点编号，表示电压调节器或变压器的抽头比，和分别表示抽头下限和上限，种分别表示表示j节点和i节点的φ相的电压幅值的平方。
[0035]进一步地，步骤S4中，假设削减负荷的功率因数为常数，则有功和无功负荷削减表示如下：
[0036][0037]这里，和表示节点n的φ相的有功和无功的负荷削减量，pf为负荷削减的功率因数，和为节点n的φ相的初始的负荷有功和无功功率。
[0038]进一步地，步骤S4中，假设有NS种情景，设为iS∈{1，...，NS}，并且这些情景的概率是已知的，将目标建立为在各种情景下的加权负荷削减最小，表示如下：
[0039][0040]这里，pr0b
iS
为情景iS对应的概率，连接在节点n上的负荷的削减权重。
[0041]进一步地，在优化过程中，配电网考虑光伏输出的不确定性，配电网必须将所考虑的NT时间段内所有情景下的负荷削减预期降至最低，以最小化为了维持光伏的功率和电压稳定而产生的额外开销，因此，目标为所有情况下尽可能减少甩负荷，对于每个情景和每个时间t，应满足三项配电网的节点电压约束和支路传输容量约束，还应满足连接到节点n的分布式储能的可调节功率范围、并联电容器的无功支撑范围和电压调节器和变压器的调节范围约束，以及有功和无功负荷削减的关系约束。
[0042]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0043]本专利技术的基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法，协调调度分布式储能和无功调节设备，稳定光伏发电造成的功率和电压波动问题。为避免造成配电网的大型事本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据分布式储能的物理特征，建立分布式储能的可调度能力模型；S2：建立配电网的节点电压约束和支路传输容量约束；S3：引入无功调节设备，建立可调度的无功支撑范围；S4：在考虑支路传输容量约束的同时，通过分布式储能和各种无功调节设备维持功率和电压稳定；S5：建立基于光伏发电预测情景的分布式储能协调优化模型。2.根据权利要求1所述的基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法，其特征在于：步骤S1中，收集分布式储能的特征参数，建立各个分布式储能的可调节能力范围；假设分布式储能运行在单位功率因数上，储能的无功输出功率为0，用和分别表示配电网中支路和节点的集合，因此，连接到节点n的分布式储能的可调节功率范围用下式表示：式中：φ表示的相位，a，b，c表示三相输电中的各相，即φ∈{a，b，c}；表示连接到节点n的φ相上的分布式储能有功输出功率，表示连接到节点n的φ相的分布式储能有功输出功率的极限值；和表示连接到节点n的φ相的分布式储能的初始存储容量和最大允许存储容量；τ表示研究情景内的一个时间周期，t表示时间；ΔT表示充电和放电的时间。3.根据权利要求1所述的基于情景集的分布式储能稳定光伏发电波动的优化方法，其特征在于：步骤S2中，节点电压约束的内容为：设配电网中共有N+1个节点，分别编号为0，...，N，其中0号节点为公共耦合点；三项配电网的电压方程表示如下：v＝Rp+xq+O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：v＝[v1，...，v
N
]
T
由三相配电网的节点电压的幅值平方组成，每个节点的三相电压表示为类似的，p＝[p1，...，p
N
]
T
和q＝[q1，...，q
N
]
T
分别表示三相配电网各节点的有功和无功注入功率；R＝2Fdiag(r)F
T
、X＝2Fdiag(x)F
T
和O＝v01
N
为相应的系数矩阵，其中A为节点
‑
支路关联矩阵，F＝
‑
A
‑1，r为支路电阻组成的向量，x为支路电抗组成的向量，1
N
为N维全1列向量，v0表示虚拟电厂与上级电网公共连接点的三相电压幅值的平方。对于每个节点，它们的电压幅值的平方需要满足下式：式中：v
max
和v
min
分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正烁，王光瑞，袁朝勇，严学庆，钱军，
申请(专利权)人：江苏欧力特能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：