基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及微网群优化控制技术领域，公开了一种基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法及系统，通过以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，搭建微网群协调优化控制模型，采用广义Benders分解法将微网群协调优化控制模型分解为配网运行主问题与微电网自治优化子问题，降低了优化问题的求解难度，并对配网运行主问题与微电网自治优化子问题进行分布迭代求解，得到最优解作为微网群协调优化控制方案，从而对微网群进行灵活控制，且受通信故障的影响小，提高了对微网群的协调优化控制精确性和可靠性。协调优化控制精确性和可靠性。协调优化控制精确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及微网群优化控制
，尤其涉及一种基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法及系统。

技术介绍

[0002]且，化石燃料也造成了气候变暖及大气污染等环境问题，传统的以化石燃料为主的能源结构正面临前所未有的挑战。因此，在整个世界范围内，较为环保、资源丰富的可再生能源与分布式发电得到了广泛的应用。微电网是由分布式电源、储能系统、能量转换装置、负荷及监控保护装置等聚合而成的小型发配电系统，既可与上级电网并网运行，也可实现孤岛运行。作为分布式电源的有效管理方式，微电网通过先进的运行控制和能量管理等技术，降低分布式电源对电网的不利影响，促进可再生能源消纳利用，提高能源利用率，提升电能质量和本地供电可靠性。
[0003]然而，受制于当前控制技术的发展，单个微网可能会出现抗扰动能力差、工作容量有限以及缺乏备用的缺点。因此，可将地理位置临近的微电网互联至上级电网，形成基于配电网的微网集群，通过各个微电网的自治优化与与上级电网和相邻微电网的协调调度，可以保证微电网之间的协调互补以及保证上级电网的供电质量。
[0004]目前，传统的微网群的协调优化控制策略可以利用实时信息进行控制，但是，当通信系统出现故障时，微网群系统将会处于失控状态；并且由于通信网络随着微电网的增多会大规模扩展，所以当通信链路出现故障，会导致系统缺失关键信息从而发出不准确的指令信息，从而导致微网群的协调优化控制精确性不高，可靠性较差。

技术实现思路

>[0005]本专利技术提供了一种基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法及系统，解决了目前的微网群的协调优化控制策略对微网群的协调优化控制精确性不高，可靠性较差的技术问题。
[0006]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法，包括：
[0007]以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，设定微电网内的设备的输出功率、配电网与微电网之间的交换功率以及配电网无功设备的动作情况为控制变量，搭建微网群协调优化控制模型，所述微网群协调优化控制模型包括总目标函数和约束条件；
[0008]基于广义Benders分解法将所述微网群协调优化控制模型分解为配网运行主问题与微电网自治优化子问题，并对所述配网运行主问题与所述微电网自治优化子问题进行分布迭代求解，将所述配网运行主问题与所述微电网自治优化子问题分别对应的求解结果作为所述微网群协调优化控制模型的最优解，根据所述最优解得到微网群协调优化控制方案。
[0009]优选地，以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，设定微电网内的设备的输出功率、配电网与微电网之间的交换功率以及配电网无功设备的动作情况为控制变量，搭建微网群协调优化控制模型，所述微网群协调优化控制模型包括总目标函数和约束条件的步骤具体包括：
[0010]以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，设定微电网内的设备的输出功率、配电网与微电网之间的交换功率以及配电网无功设备的动作情况为控制变量，确定微网经济收益、上级配电网区域功率平衡以及配电网电能质量分别对应的控制目标函数；
[0011]将所述微网经济收益、所述上级配电网区域功率平衡以及所述配电网电能质量分别对应的控制目标函数加权计算，得到微网群协调优化控制模型的总目标函数，并确定所述微网群协调优化控制模型的约束条件。
[0012]优选地，所述微网经济收益的控制目标函数为：
[0013][0014]式中，为微电网n的发电功率，T为微电网的调度周期，n为微电网的序号，N
PV
,N
wind
,N
g
,N
ES
分别为微电网内光伏、风机、常规机组和储能电池的数量，分别为光伏、风机、常规机组的发电功率、储能电池的充电功率和储能电池的放电功率，λ
sale,t
为t时刻的电价，a
gi
,b
gi
,c
gi
分别为常规机组i的发电成本系数，C
i,su
,C
i,sd
分别为常规机组i的启机成本和停机成本，为t时刻常规机组i的启停状态，其中，为启动状态，为停机状态；
[0015]所述上级配电网区域功率平衡的控制目标函数为：
[0016][0017]式中，N
MG
、N
d
分别为微电网数量和上级配网上区域微网集群数量，为微电网n与上级配电网的交换功率，λ
ex
为微电网交换成本，S(i)为区域微网集群i包含的微网集合，P
tex
为微电网群与上级配电网的交换功率；
[0018]所述上级配电网电能质量的控制目标函数为为：
[0019][0020]式中，ε
n
,分别为配电网线路集合与节点集合，R
ij
为线路ij的电阻，分别为线路ij传输的有功功率与无功功率，U
rate
分别为节点i在t时刻的电压与额定电压。
[0021]优选地，将所述微网经济收益、所述上级配电网区域功率平衡以及所述配电网电能质量分别对应的控制目标函数加权计算，得到微网群协调优化控制模型的总目标函数，
并确定所述微网群协调优化控制模型的约束条件的步骤具体包括：
[0022]将所述微网经济收益、所述上级配电网区域功率平衡以及所述配电网电能质量分别对应的控制目标函数加权计算，得到微网群协调优化控制模型的总目标函数为：
[0023][0024]式中，λ1,λ2,λ3为目标函数的权重系数，N为交流配电网下微网群内微电网的数量；
[0025]确定所述微网群协调优化控制模型的约束条件包括配电网运行约束和微网运行约束，其中，所述配电网运行约束包括配网区域微网集群功率平衡约束、配电网的潮流约束、配网安全运行约束和配网设备动作约束，所述微网运行约束包括微网功率平衡约束、常规发电机组约束、储能电池约束、光伏约束和风机约束。
[0026]优选地，所述配网区域微网集群功率平衡约束为：
[0027][0028]式中，ΔP
i
,ΔQ
i
分别为配网区域微网集群i的最大不平衡功率；
[0029]所述配电网的潮流约束为：
[0030][0031]式中，分别为线路ij的有功潮流、无功潮流，分别为节点j的有功功率、无功功率，分别为i点与j点的电压，为线路ij的电流，R
ij
,X
ij
分别为线路ij的电阻、电抗，ε(j)为与节点j相连的节点；
[0032]所述配网安全运行约束为：
[0033][0034]式中，U
max
,U
min
分别为母线电压最大、最小值，I
ij,max
为线路ij最大电流；
[0035]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法，其特征在于，包括：以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，设定微电网内的设备的输出功率、配电网与微电网之间的交换功率以及配电网无功设备的动作情况为控制变量，搭建微网群协调优化控制模型，所述微网群协调优化控制模型包括总目标函数和约束条件；基于广义Benders分解法将所述微网群协调优化控制模型分解为配网运行主问题与微电网自治优化子问题，并对所述配网运行主问题与所述微电网自治优化子问题进行分布迭代求解，将所述配网运行主问题与所述微电网自治优化子问题分别对应的求解结果作为所述微网群协调优化控制模型的最优解，根据所述最优解得到微网群协调优化控制方案。2.根据权利要求1所述的基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法，其特征在于，以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，设定微电网内的设备的输出功率、配电网与微电网之间的交换功率以及配电网无功设备的动作情况为控制变量，搭建微网群协调优化控制模型，所述微网群协调优化控制模型包括总目标函数和约束条件的步骤具体包括：以上级配电网电能质量和微电网的经济收益最大为目标条件，设定微电网内的设备的输出功率、配电网与微电网之间的交换功率以及配电网无功设备的动作情况为控制变量，确定微网经济收益、上级配电网区域功率平衡以及配电网电能质量分别对应的控制目标函数；将所述微网经济收益、所述上级配电网区域功率平衡以及所述配电网电能质量分别对应的控制目标函数加权计算，得到微网群协调优化控制模型的总目标函数，并确定所述微网群协调优化控制模型的约束条件。3.根据权利要求2所述的基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法，其特征在于，所述微网经济收益的控制目标函数为：式中，为微电网n的发电功率，T为微电网的调度周期，n为微电网的序号，N
PV
,N
wind
,N
g
,N
ES
分别为微电网内光伏、风机、常规机组和储能电池的数量，分别为光伏、风机、常规机组的发电功率、储能电池的充电功率和储能电池的放电功率，λ
sale,t
为t时刻的电价，a
gi
,b
gi
,c
gi
分别为常规机组i的发电成本系数，C
i,su
,C
i,sd
分别为常规机组i的启机成本和停机成本，为t时刻常规机组i的启停状态，其中，为启动状态，为停机状态；所述上级配电网区域功率平衡的控制目标函数为：
式中，N
MG
、N
d
分别为微电网数量和上级配网上区域微网集群数量，为微电网n与上级配电网的交换功率，λ
ex
为微电网交换成本，S(i)为区域微网集群i包含的微网集合，P
tex
为微电网群与上级配电网的交换功率；所述上级配电网电能质量的控制目标函数为为：式中，ε
n
,分别为配电网线路集合与节点集合，R
ij
为线路ij的电阻，分别为线路ij传输的有功功率与无功功率，U
rate
分别为节点i在t时刻的电压与额定电压。4.根据权利要求3所述的基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法，其特征在于，将所述微网经济收益、所述上级配电网区域功率平衡以及所述配电网电能质量分别对应的控制目标函数加权计算，得到微网群协调优化控制模型的总目标函数，并确定所述微网群协调优化控制模型的约束条件的步骤具体包括：将所述微网经济收益、所述上级配电网区域功率平衡以及所述配电网电能质量分别对应的控制目标函数加权计算，得到微网群协调优化控制模型的总目标函数为：式中，λ1,λ2,λ3为目标函数的权重系数，N为交流配电网下微网群内微电网的数量；确定所述微网群协调优化控制模型的约束条件包括配电网运行约束和微网运行约束，其中，所述配电网运行约束包括配网区域微网集群功率平衡约束、配电网的潮流约束、配网安全运行约束和配网设备动作约束，所述微网运行约束包括微网功率平衡约束、常规发电机组约束、储能电池约束、光伏约束和风机约束。5.根据权利要求4所述的基于广义Benders分解法的微网群优化控制方法，其特征在于，所述配网区域微网集群功率平衡约束为：式中，ΔP
i
,ΔQ
i
分别为配网区域微网集群i的最大不平衡功率；所述配电网的潮流约束为：式中，分别为线路ij的有功潮流、无功潮流，分别为节点j的有功功率、无功功率，分别为i点与j点的电压，为线路ij的电流，R
ij
,X
ij
分别为线路ij的电阻、电抗，ε(j)为与节点j相连的节点；所述配网安全运行约束为：
式中，U
max
,U
min
分别为母线电压最大、最小值，I
ij,max
为线路ij最大电流；所述配网无功设备动作约束为：式中，Q
cap
为电容器组单个电容器的容量，n
max,j
分别为电容器组的某时刻调控档位与最大档位，为电容器组j的t时刻的输出无功，为SVG j在t时刻的输出无功功率，Q
SVG,max,j
,Q
SVG,min,j
分别为SVG的容量上下限，k
ij,0
分别为OLTC某时刻转换率与初始转换率，分别为某时刻调控档位与最大档位，Z(j),χ(j),C(ij)分别为电容器组安装母线集合、SVG安装母线集合与OLTC线路集合；所述微网功率平衡约束为：所述微网功率平衡约束为：式中，分别为t时刻微网内负荷的有功、无功功率，为t时刻光伏i的无功功率，为t时刻风机i的无功功率，为t时刻储能i的无功功率，为t时刻常规机组i的无功功率，为t时刻微网与上级配电网的交换无功功率；所述常规机组约束为：所述常规机组约束为：所述常规机组约束为：式中，分别为常规机组最大、最小有功功率，为常规机组最大功率因
数，分别为常规机组出力减小与增...

【专利技术属性】
技术研发人员：向真，郭晓燕，柏林，赵晓燕，赖嘉源，夏子鹏，曹煜，彭浩，顾延勋，曾海，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：