光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法和系统，属于新能源与电力领域。包括：建立了光储系统参与主动配电网辅助服务的互动优化模型，并基于分布式交替方向乘子算法提出了基于该模型的分布式优化求解方法。该方法能够实现目标冲突的多决策主体属性的光储系统接入电网并深层次参与电网调压辅助服务，同时提出的分布式优化求解方法能有效解决互动优化模型维度高、求解困难的问题，避免传统集中式优化算法存在的数据信息需完备以及隐私泄露等风险；此外，本发明专利技术所提方法能够通过有效调动光储系统的无功

【技术实现步骤摘要】
光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法和系统


[0001]本专利技术属于新能源与电力领域，更具体地，涉及光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法和系统。

技术介绍

[0002]随着分布式光伏等可再生能源的快速迅猛发展及其在电网中的高渗透接入，其固有的随机、波动性也对电网电能质量与安全性带来了严峻的风险与挑战。建设储能资源，发展更加灵活的光储系统是应对分布式光伏出力功率随机性与波动性问题的有力手段，但现阶段光储系统的发展仍面临着建造耗费资源偏高与安全问题复杂等困境，使得光储系统的建设利用效率仍偏低，增长速度和增长规模仍受限，因此如何提升光储系统的运行效益成为亟待解决的关键问题。
[0003]目前，针对光储系统通过参与电网互动运行来增值增效已经有不少研究展开，例如，(1)通过全年负荷缺电率、能量浪费率、能量波动率及综合耗费资源建立系统的评价体系，最后利用全年负荷缺电率作为约束条件并附加各发电单元的数量约束,利用遗传算法和权重系数变化法相结合的方法对系统进行多目标的优化求解,从而获得最佳系统配置和运行方案；(2)考虑弃风弃光惩罚耗费资源，建立了风光储制氢系统日前优化调度模型，并采用自适应模拟退火粒子群算法对优化调度模型进行优化求解；(3)以电网侧负荷方差最小、储能系统运行维护耗费资源最小和向电网购电费用最小为目标函数，以储能系统功率、荷电状态和电网侧供电功率为约束条件，建立了储能系统多目标优化运行模型，并且采用NSGA
‑
III算法进行求解,得到Pareto最优解集。
[0004]然而，上述方法所研究的光储系统大多关注电网本身运行，较少涉及目标冲突的多决策主体属性的光储系统与电网互动运行，此外，目前光储系统与电网的互动运行大多聚焦在电力管制模式下固定电力环境中的互动运行优化问题，而对于光储系统深层次参与电力辅助服务互动，尤其是参与电压调节辅助服务的研究鲜有涉及，而光储系统实际上具有较好的无功
‑
电压、有功
‑
功率支撑能力，对此亟需进一步挖掘光储系统参与电网电压调节辅助服务的潜力、探索相应的互动优化模式，实现多决策主体属性下的光储系统与电网的目标达成一致。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法和系统，旨在解决互动优化模型维度高、求解困难的问题，避免传统集中式优化算法存在的数据信息需完备以及隐私泄露等风险。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法，所述光储系统具有目标冲突的多决策主体属性，该方法包括：
[0007]S1.构建光储系统参与电网调压辅助服务的整体运行控制模型，所述整体运行控制模型包括：电网侧运行控制模型和光储系统运行控制模型；其中，
[0008]所述电网侧运行控制模型包括：决策变量为各时间段电网向光储系统发出的期望的运行功率，优化目标为运行耗费资源最小化，所述运行耗费资源由网损耗费资源、辅助服务耗费资源和电网电压越限代价组成，运行约束包括电网节点电压约束、电网支路传输功率约束和网络潮流约束；
[0009]所述光储系统运行控制模型包括：决策变量为各光储系统各时间段响应辅助服务的运行功率，优化目标为运行效益最大化，所述运行效益由寿命损耗耗费资源、光储系统参与辅助服务的收获组成，运行约束包括储能设备的充放电功率约束和储能SOC运行约束；
[0010]S2.通过引入拉格朗日乘子、惩罚系数以及辅助变量，对所述整体运行控制模型进行增广拉格朗日等效转化，得到电网和各光储系统的分布式优化等效模型；
[0011]S3.采用交替方向乘子法，对电网和各光储系统的分布式优化等效模型进行分布式交替迭代求解，得到光储系统参与电网调压辅助服务的最优互动运行功率。
[0012]优选地，所述电网侧运行控制模型的目标函数具体如下：
[0013][0014][0015][0016][0017]其中，X
net
为电网侧运行控制模型控制变量，X
net
＝[X
net
(1),...,X
net
(t),...]，X
net
(t)为t时间段电网向光储系统发出的期望的有功功率与无功功率构成的向量，C
DN
为电网运行总耗费资源，C
loss
为电网的网损耗费资源，C
bat
为电网在辅助服务上调用光储系统的耗费资源，C
pen
为电网节点电压越限代价；T为优化运行控制总时间段数，P
loss
(t)为t时间段电网总网损功率，c
t
为t时间段单位耗费项，m为光储系统的编号，M为所有光储系统构成的集合，P
net,m
(t),Q
net,m
(t)分别为电网期望第m个光储系统在t时间段的有功功率和无功补偿功率，Δt为单位时间长度，c
bat
(t)为光储系统在t时间段的单位耗费项，ω为光储系统单位耗费项在有功与无功上的分配比例系数；分别为电网所有电压节点在t时间段越过电压的上限参数、下限参数；λ
pen
为电压越限后电网代价系数。
[0018]优选地，所述电网侧运行控制模型的运行约束具体如下：
[0019][0020]P
imin
≤P
i
(t)≤P
imax
[0021]Q
imin
≤Q
i
(t)≤Q
imax
[0022][0023][0024]其中，分别为电网所有电压节点在t时间段的越过电压上限参数、下限参数，i为电网节点编号，Ω为电网全部节点编号组成的集合，U
max
,U
min
分别为节点电压的最大值与最小值，U
i
(t)为t时间段节点i的电压，P
i
(t),Q
i
(t)分别为电网节点i在t时间段的有功功率与无功功率限制，分别为节点i的最小有功功率和最大有功功率，分别为节点i的最小无功功率和最大无功功率，P
j
,Q
j
分别为节点j流向下方节点的有功与无功功率，P
ij
,Q
ij
分别为电网节点i流向节点j的有功与无功功率；r
ij
,x
ij
分别为节点i与节点j之间的电阻与电抗，分别为节点j负荷的有功与无功功率，分别为节点j的分布式光伏出力，分别为电网向节点j调用的光储系统的有功功率与无功功率，||为绝对值运算符。
[0025]优选地，所述光储系统运行控制模型的目标函数具体如下：
[0026][0027]其中，X
m
为光储系统优化控制模型控制变量，X
m
＝[X
m
(1),...,X
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光储系统参与电网调压辅助服务的运行控制方法，其特征在于，所述光储系统具有目标冲突的多决策主体属性，该方法包括：S1.构建光储系统参与电网调压辅助服务的整体运行控制模型，所述整体运行控制模型包括：电网侧运行控制模型和光储系统运行控制模型；其中，所述电网侧运行控制模型包括：决策变量为各时间段电网向光储系统发出的期望的运行功率，优化目标为运行耗费资源最小化，所述运行耗费资源由网损耗费资源、辅助服务耗费资源和电网电压越限代价组成，运行约束包括电网节点电压约束、电网支路传输功率约束和网络潮流约束；所述光储系统运行控制模型包括：决策变量为各光储系统各时间段响应辅助服务的运行功率，优化目标为运行效益最大化，所述运行效益由寿命损耗耗费资源、光储系统参与辅助服务的收获组成，运行约束包括储能设备的充放电功率约束和储能SOC运行约束；S2.通过引入拉格朗日乘子、惩罚系数以及辅助变量，对所述整体运行控制模型进行增广拉格朗日等效转化，得到电网和各光储系统的分布式优化等效模型；S3.采用交替方向乘子法，对电网和各光储系统的分布式优化等效模型进行分布式交替迭代求解，得到光储系统参与电网调压辅助服务的最优互动运行功率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网侧运行控制模型的目标函数具体如下：下：下：下：其中，X
net
为电网侧运行控制模型控制变量，X
net
＝[X
net
(1),...,X
net
(t),...]，X
net
(t)为t时间段电网向光储系统发出的期望的有功功率与无功功率构成的向量，C
DN
为电网运行总耗费资源，C
loss
为电网的网损耗费资源，C
bat
为电网在辅助服务上调用光储系统的耗费资源，C
pen
为电网节点电压越限代价；T为优化运行控制总时间段数，P
loss
(t)为t时间段电网总网损功率，c
t
为t时间段单位耗费项，m为光储系统的编号，M为所有光储系统构成的集合，P
net,m
(t),Q
net,m
(t)分别为电网期望第m个光储系统在t时间段的有功功率和无功补偿功率，Δt为单位时间长度，c
bat
(t)为光储系统在t时间段的单位耗费项，ω为光储系统单位耗费项在有功与无功上的分配比例系数；分别为电网所有电压节点在t时间段越过电压的上限参数、下限参数；λ
pen
为电压越限后电网代价系数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网侧运行控制模型的运行约束具体如下：
P
imin
≤P
i
(t)≤P
imaxmaxmax
其中，分别为电网所有电压节点在t时间段的越过电压上限参数、下限参数，i为电网节点编号，Ω为电网全部节点编号组成的集合，U
max
,U
min
分别为节点电压的最大值与最小值，U
i
(t)为t时间段节点i的电压，P
i
(t),Q
i
(t)分别为电网节点i在t时间段的有功功率与无功功率限制，分别为节点i的最小有功功率和最大有功功率，分别为节点i的最小无功功率和最大无功功率，P
j
,Q
j
分别为节点j流向下方节点的有功与无功功率，P
ij
,Q
ij
分别为电网节点i流向节点j的有功与无功功率；r
ij
,x
ij
分别为节点i与节点j之间的电阻与电抗，分别为节点j负荷的有功与无功功率，分别为节点j的分布式光伏出力，分别为电网向节点j调用的光储系统的有功功率与无功功率，||为绝对值运算符。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光储系统运行控制模型的目标函数具体如下：其中，X
m
为光储系统优化控制模型控制变量，X
m
＝[X
m
(1),...,X
m
(T)]，X
m
(t)为第m个光储系统向辅助服务发送的意向参与的有功功率与无功功率构成的向量，T为优化运行控制总时间段数，为第m个光储系统参与电网辅助服务的收获，P
m
(t),Q
m
(t)分别为第m个光储系统在t时间段响应辅助服务的有功电功率和无功补偿功率，c
c
为光储系统的单位电量耗费资源系数；Δt为时间间隔，||为绝对值运算符。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光储系统运行控制模型的运行约束具体如下：如下：如下：如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：康喆，纪方旭，陈杰，
申请(专利权)人：长电新能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：