交直流配电网分布式凸优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种交直流配电网分布式凸优化方法及装置，方法包括：建立含电力电子变压器交直流配电网的优化运行模型；采用二阶锥松弛技术和逐次线性逼近方法，将优化运行模型转化为逐次凸逼近规划模型；通过目标级联分析方法，将逐次凸逼近规划模型分解为子问题，构建分布式凸规划模型，并进行循环迭代求解，获取最优解；运行控制中心以上述优化解作为控制指令，对配电网内电力电子变压器和交直流配电网内的各分布式电源进行运行控制，实现有功网损降低的同时抑制了整个配电网的电压偏差。装置包括：处理器和存储器。本发明专利技术通过协调分布式电源和PET的有功、无功潮流，改善了配电网的运行性能，在降低有功损耗的同时，减小了整个网络的电压偏差。网络的电压偏差。网络的电压偏差。

【技术实现步骤摘要】
交直流配电网分布式凸优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及交直流配电网分布式优化运行领域，尤其涉及一种交直流配电网分布式凸优化方法及装置。

技术介绍

[0002]随着柔性电力电子设备的不断应用，配电网的运行和优化正在发生变化。大规模分布式电源的集成增加了对智能管理的需求。作为一种可行的解决方案，电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)能够灵活地管理网络潮流，并有利于分布式能源即插即用，受到了广泛关注。PET由电力电子器件和高频变压器组成，具有电压转换、无功补偿和有功潮流控制等功能。PET端口的功率和电压可以灵活地独立控制，以改善整个网络的运行性能，基于PET的交直流混合配电网具有较高的灵活性和可控性，促使网络安全、高效运行。现阶段，PET的研究工作主要集中在拓扑结构和控制策略方面，在优化运行控制领域存在如下挑战：
[0003]1)PET的灵活调控能力有待进一步挖掘，针对含PET的配电网优化运行问题，已经开展相关研究，并证实了PET在降低发电成本、多源协同调度以及分层经济优化等方面的好处，然而如何改善网络电压分布尚未考虑；
[0004]2)PET强非线性损耗和配电网恒阻抗
‑
电流
‑
功率(constant impedance Z，constant current I，constant power P，ZIP)负荷特性在现有含PET交直流配电网优化运行控制领域未得到充分考虑；
[0005]3)传统的集中式运行控制模式不再适用，含PET的交直流混合配电网可以在更大范围内集成交流和直流配电网，集中式控制模式存在通信瓶颈、隐私保护以及控制过程复杂等问题，亟需探索分布式运行控制方法。
[0006]总体来说，现阶段缺少一种考虑PET损耗、ZIP负载特性以及电压分布水平的含PET交直流配电网分布式运行控制方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种交直流配电网分布式凸优化方法及装置，本专利技术通过协调分布式电源和PET的有功、无功潮流，改善了配电网的运行性能，在降低有功损耗的同时，减小了整个网络的电压偏差；采用二阶锥松弛技术和逐次线性逼近法，对PET强非线性损耗和ZIP负荷进行精确化描述，在此基础上采用目标级联分析法，将集中式运行控制实施过程进行分解，实现含PET的交直流配电网分布式运行控制，详见下文描述：
[0008]一种交直流配电网分布式凸优化方法，所述方法包括：
[0009]建立含电力电子变压器交直流配电网的优化运行模型；
[0010]采用二阶锥松弛技术和逐次线性逼近方法，将优化运行模型转化为逐次凸逼近规划模型；
[0011]通过目标级联分析方法，将逐次凸逼近规划模型分解为子问题，构建分布式凸规
划模型，并进行循环迭代求解，获取最优解；
[0012]运行控制中心以上述优化解作为控制指令，对配电网内电力电子变压器和交直流配电网内的各分布式电源进行运行控制，实现有功网损降低的同时抑制了整个配电网的电压偏差。
[0013]其中，所述优化运行模型为：
[0014]构建以有功网损和电压偏差最小为目标函数，包括：电力电子变压器的有功损耗、交、直流配电网的有功损耗、交直流配电网的电压偏差；
[0015]建立约束条件，包括：交、直流配电网支路潮流模型，ZIP复杂模型，PET的稳态潮流模型，运行电压幅值约束，分布式电源出力约束、PET端口运行约束。
[0016]进一步地，采用二阶锥松弛技术和逐次线性逼近方法，将优化运行模型转化为逐次凸逼近规划模型具体为：
[0017]采用二阶锥松弛技术对交直流潮流方程进行凸化松弛；采用逐次线性逼近对PET模型和ZIP负载模型线性化；引入辅助变量将目标函数线性化。
[0018]其中，所述目标函数为：
[0019][0020]其中，W
a
和W
β
为目标函数的权重系数；ij表示支路号；Φ
b
为支路集合；R
ij
为支路ij的电阻；I
ij
为支路ij的电流；g表示PET序号；G表示PET集合；为第g个PET的有功损耗；k表示节点号；Ω
n
为节点集合；V
k
为第k个节点的电压幅值；为期望电压上限；为期望电压下限；“：”表示节点电压幅值偏离期望电压范围的程度，即当时，令当时，令v为电压偏差参考值。
[0021]进一步地，所述逐次凸逼近规划模型为：
[0022][0023][0024][0025]其中，V
iAC,k
‑1和V
iDC,k
‑1分别为第k次迭代给定的交流配电网和直流配电网节点电压幅值初始值。和分别表示交、直流配电网节点电压当前优化值的平方，V
iAC,k
‑1和V
iDC,k
‑1在此次迭代后满足和
[0026]其中，所述进行循环迭代求解，获取最优解具体为：
[0027]提出一由内循环和外循环组成的嵌套迭代过程来求解分布式凸规划模型，在内循环中，交流子问题和直流子问题以并行方式求解，PET子问题是一个协调者，每个子问题都属于逐次凸规划问题，通过迭代求解，内循环收敛后，外循环根据内循环结果更新惩罚系数。
[0028]一种交直流配电网分布式凸优化装置，所述装置包括：处理器和存储器，所述存储
器中存储有程序指令，所述处理器调用存储器中存储的程序指令以使装置执行方法步骤。
[0029]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0030]1)本专利技术充分发挥了电力电子变压器的有功潮流调控和无功补偿能力，通过对电力电子变压器交、直流端口注入功率、配电网内所接入的分布式电源出力等进行优化运行控制，极大改善了配电网的运行性能，降低有功网损的同时抑制了整个网络的电压偏差；
[0031]2)本专利技术解决了含电力电子变压器的配电网在大范围内集成交、直流网络时的运行控制问题，通过对配电网内各单元的运行控制模型进行精确化描述，并采用目标级联分析法对集中式运行控制模式进行分解，实现含电力电子变压器的交直流配电网分布式运行控制。
附图说明
[0032]图1为含电力电子变压器交直流配电网分布式运行控制流程图；
[0033]图2为含电力电子变压器交直流配电网网络拓扑结构图；
[0034]图3为交流配电网各节点电压分布示意图；
[0035]图4为含电力电子变压器交直流配电网分布式凸优化装置的结构示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0037]实施例1
[0038]本专利技术实施例提供了一种交直流配电网分布式凸优化方法，本专利技术实施例发挥电力电子变压器的有功潮流调节和无功补偿能力，构建含电力电子变压器的交直流混合配电网运行控制模型，进而基于目标级联分析方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流配电网分布式凸优化方法，其特征在于，所述方法包括：建立含电力电子变压器交直流配电网的优化运行模型；采用二阶锥松弛技术和逐次线性逼近方法，将优化运行模型转化为逐次凸逼近规划模型；通过目标级联分析方法，将逐次凸逼近规划模型分解为子问题，构建分布式凸规划模型，并进行循环迭代求解，获取最优解；运行控制中心以上述优化解作为控制指令，对配电网内电力电子变压器和交直流配电网内的各分布式电源进行运行控制，实现有功网损降低的同时抑制了整个配电网的电压偏差。2.根据权利要求1所述的一种交直流配电网分布式凸优化方法，其特征在于，所述优化运行模型为：构建以有功网损和电压偏差最小为目标函数，包括：电力电子变压器的有功损耗、交、直流配电网的有功损耗、交直流配电网的电压偏差；建立约束条件，包括：交、直流配电网支路潮流模型，ZIP复杂模型，PET的稳态潮流模型，运行电压幅值约束，分布式电源出力约束、PET端口运行约束。3.根据权利要求1所述的一种交直流配电网分布式凸优化方法，其特征在于，采用二阶锥松弛技术和逐次线性逼近方法，将优化运行模型转化为逐次凸逼近规划模型具体为：采用二阶锥松弛技术对交直流潮流方程进行凸化松弛；采用逐次线性逼近对PET模型和ZIP负载模型线性化；引入辅助变量将目标函数线性化。4.根据权利要求2所述的一种交直流配电网分布式凸优化方法，其特征在于，所述目标函数为：其中，W
α
和W
β
为目标函数的权重系数；ij表示支路号；Φ
b
为支路集合；R
ij

【专利技术属性】
技术研发人员：穆云飞，张涛，肖迁，贾宏杰，侯恺，张嘉睿，冀肖彤，柳丹，熊平，林志光，齐海杰，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：