基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法技术方案

本发明专利技术为基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法，包含OLTC与储能系统的协调控制；对于OLTC的控制，搭建包含OLTC、储能系统以及光伏系统的配电网模型，计算配电网中各个节点电压；判断节点电压是否发生电压越限，若发生电压越限，则计算所有节点电压的加权平均值与OLTC二次侧电压参考值的偏差，根据偏差计算OLTC所需调整的抽头位置，通过改变抽头位置改变OLTC二次侧电压；储能系统包含电压控制和SOC控制两种模式；当储能系统所在节点的电压低于系统电压最小值或高于系统电压最大值时，采用电压控制模式；当储能系统所在节点的电压在系统电压允许范围内，储能系统采用SOC控制模式；分别计算两种控制模式下储能系统的有功功率，将储能系统的有功功率作为逆变器的有功功率参考值进行输出。该方法在改善整个配电网电压水平的同时避免储能系统过度充放电。电压水平的同时避免储能系统过度充放电。电压水平的同时避免储能系统过度充放电。

【技术实现步骤摘要】
基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统稳定控制
，尤其涉及一种基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法。

技术介绍

[0002]随着光伏发电技术的蓬勃发展和推广应用，分布式光伏发电系统在中压配电网中的接入容量逐年增大。然而，光伏容量的快速增加给配电网电压控制带来了不利影响，一方面，光伏系统在发电高峰期向配电网注入大量有功功率，引起反向潮流，进而导致电压越限；另一方面，由于输电线路的高阻抗比，光伏出力的随机性也会导致接入点电压快速而频繁的波动，严重影响配电网的电压质量和供电可靠性。因此，研究高比例光伏发电系统接入下的配电网电压控制对于提升配电网的电压质量以及供电可靠性具有重要意义。
[0003]针对高比例光伏接入配电网引起的电压问题，传统电压控制方法，即有载调压变压器分接头(On
‑
Load Tap Changer，OLTC)动作，响应速度慢且受到投切次数的限制，难以即时响应光伏接入后电压快速而频繁的变化。因此，凭借快速灵活的响应特性和逐渐降低的成本，在光伏接入点配置电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)被认为是当前解决中压配电网电压控制问题的有效手段。在考虑储能装置容量和荷电状态(State of Charge，SOC)的前提下，通过调节储能系统的有功功率可以削峰填谷，快速控制电压水平。
[0004]现有的电压控制方法忽略了储能系统与OLTC的协调或仅在储能系统调压失败的情况下启用OLTC，一定程度上降低了配电网的整体电压调节能力。因此，本申请提出了一种基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法，通过OLTC与储能系统的协调，有效控制电压水平的同时实现配电网内资源的合理利用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提出了一种基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法。
[0006]本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法，该方法在执行步骤1～3的同时执行步骤4，实现OLTC与储能系统的协调控制；
[0008]步骤1：建立包含OLTC、储能系统与光伏系统的配电网模型，采集配电网中各节点负荷的有功功率和无功功率以及光伏系统的有功功率，根据配电网潮流计算方法计算配电网中各个节点电压；判断节点电压是否发生电压越限，若没有发生电压越限，则重新采集节点负荷的有功功率和无功功能以及光伏系统的有功功率，计算各个节点电压；若发生电压越限，则执行步骤2和3；
[0009]步骤2：采集配电网中所有储能系统的荷电状态，根据式(4)计算配电网中各个节点电压的权重w
i
；
[0010][0011]其中，ΔV
i
为节点电压V
i
与参考值的偏差，ΔSOC
i
为节点i处储能系统荷电状态偏差，若节点处不包含储能系统，则储能系统的荷电状态取值为0；sign表示两者乘积符号；
[0012]利用式(5)计算所有节点电压的加权平均值V
avg
；
[0013][0014]其中，N为节点数量；
[0015]步骤3：根据式(6)计算电压误差；根据式(7)计算OLTC所需调整的抽头位置k，通过抽头位置调整OLTC动作，以改变OLTC二次侧电压；
[0016]e ＝ V
ref
‑
V
avg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0017][0018]其中，V
ref
为OLTC二次侧电压参考值，V
step
为OLTC每个抽头步长的电压改善量；
[0019]步骤4：对储能系统进行控制，计算储能系统的有功功率，将储能系统的有功功率作为逆变器的有功功率参考值进行输出；
[0020]储能系统包含电压控制和SOC控制两种模式；当储能系统所在节点的电压低于系统电压最小值或高于系统电压最大值时，储能系统采用电压控制模式，PI控制器的输入为节点电压V
i
与PI控制器参考电压的偏差，输出为储能系统的有功功率；电压控制模式下储能系统的有功功率P
BESS
为：
[0021][0022]其中，P
PI
为PI控制器输出的有功功率，SOC
min
、SOC
max
分别表示储能系统荷电状态的最小值和最大值，SOC
i
为节点i处储能系统的荷电状态；
[0023]当储能系统所在节点的电压在系统电压允许范围内，储能系统采用SOC控制模式，通过充电或放电使储能系统的荷电状态达到参考值SOC
ref
，SOC控制模式下储能系统的有功功率P
BESS
为：
[0024]P
BESS
＝S
t
R(SOC
i
‑
SOC
ref
) (10)
[0025]其中，R是常数，S
t
是比例因子。
[0026]进一步的，步骤4中，PI控制器参考电压V
PI,ref
的取值满足式(8)；
[0027][0028]其中，V
max
、V
min
分别表示系统电压的最大值和最小值。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]1)本专利技术所提出的基于OLTC与储能系统协调的电压控制方法，利用电压偏差与储能系统SOC偏差计算配电网中各个节点电压的权重，进而求得所有节点电压的加权平均值，并反馈到OLTC的控制中，在这个过程中通过赋予需要OLTC立即动作的节点更高权重的方式
实现了OLTC与储能系统的协调控制。
[0031]2)本专利技术基于节点电压信息和储能系统SOC状态为储能系统设计了电压控制模式和SOC控制两种模式，能够充分利用储能系统的快速响应能力，通过调节储能系统的有功功率实现光伏系统接入点电压的快速控制。
[0032]3)IEEE 13节点配电网的仿真验证结果表明，与常规的无协调控制方法相比，本专利技术方法通过对OLTC的合理利用，改善了整个配电网的电压水平，同时降低了储能系统的放电深度，提高了循环寿命，获得了良好的控制效果，实现了设备的合理利用。
附图说明
[0033]图1是OLTC的控制流程图；
[0034]图2是储能系统的控制流程图；
[0035]图3是IEEE 13节点配电网的拓扑结构图；
[0036]图4是配电网中光伏出力与负荷曲线图；
[0037]图5是两种控制方法下节点634的电压曲线图；
[0038]图6是两种控制方法下节点634处储能系统的SOC曲线图；
[0039]图7是两种控制方法下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于OLTC与储能系统协调的配电网电压控制方法，其特征在于，该方法在执行步骤1～3的同时执行步骤4，实现OLTC与储能系统的协调控制；步骤1：建立包含OLTC、储能系统与光伏系统的配电网模型，采集配电网中各节点负荷的有功功率和无功功率以及光伏系统的有功功率，根据配电网潮流计算方法计算配电网中各个节点电压；判断节点电压是否发生电压越限，若没有发生电压越限，则重新采集节点负荷的有功功率和无功功能以及光伏系统的有功功率，计算各个节点电压；若发生电压越限，则执行步骤2和3；步骤2：采集配电网中所有储能系统的荷电状态，根据式(4)计算配电网中各个节点电压的权重w
i
；其中，ΔV
i
为节点电压V
i
与参考值的偏差，ΔSOC
i
为节点i处储能系统荷电状态偏差，若节点处不包含储能系统，则储能系统的荷电状态取值为0；sign表示两者乘积符号；利用式(5)计算所有节点电压的加权平均值V
avg
；其中，N为节点数量；步骤3：根据式(6)计算电压误差；根据式(7)计算OLTC所需调整的抽头位置k，通过抽头位置调整OLTC动作，以改变OLTC二次侧电压；e ＝ V
ref
‑
V
avg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，V
ref
为OLTC二次侧电压参考值，V
step
为OLTC每个抽头步长的电压改善量；步骤4：对储能系统进行控制，计算储能系统的有功功率，将储...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，梁其琛，张家安，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：