基于电能质量调节器的微网功率优化方法技术

本发明专利技术公开了基于电能质量调节器的微网功率优化方法，涉及电力系统领域；目前，传统的优化算法不适用引入电能质量调节器后的微网，影响稳定运行。本发明专利技术包括步骤：根据三种不同的功率流动类型，对适应度函数进行分解，并设置P型、P&Q型、Q型的适应度函数定义；基于发电与消耗的功率平衡问题，构建总体功率平衡方程及约束条件；基于粒子群算法，求解出电力质量调节器的多目标优化问题，得到最终的PAPF/SAPF有功功率、PAPF无功功率的参考值分配方案，实现微电网的功率优化。本技术方案使得微网的功率输出能够更加灵活和稳定；保证整个系统在运行时能够达到功率输入与输出之间平衡的目标，实现微电网的平衡性和稳定性的优化；更好地保障微电网系统的稳定运行。更好地保障微电网系统的稳定运行。更好地保障微电网系统的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
基于电能质量调节器的微网功率优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及基于电能质量调节器的微网功率优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，新能源接入电网的模式迅速发展，其特征是将各种分布式电源(DG)、电力电子、储能设备、负荷等多种分布的电力系统整合在一起。与传统的集中式电力系统相比，新能源接入电网是一种新的模式，可以更好地方便地整合本地能源单元，并与电网进行有效互动。随着太阳能、风力涡轮机和生物燃料等可再生能源分布系统的广泛应用，以及插电式电动汽车、非线性负载和储能系统的大面积普及，新能源接入电网的控制和管理也日益面临挑战。
[0003]功率的控制和优化是解决新能源接入电网的最主要问题。具体来说，功率控制就是通过功率转换器来稳定系统的电压和频率的；功率控制就是优化分布式电源之间的功率流动以及，新能源与电网之间的功率交换问题，以实现预期目标。功率转换器的控制是支撑整个新能源接入电网的基础，系统级的功率优化是实现预期目标的关键所在。整体的控制策略大致描述为功率优化确定的功率设定点，去控制功率变换器，实现设定的预期目标。
[0004]功率优化主要解决的问题是经济功率调度、优化经济效益。由于经济功率优化问题往往受到许多实际的考虑和约束，它们本质上是复杂的非线性和非线性问题，而电能质量调节器的引入加大了分析难度，传统的优化算法已经不适用，影响微电网系统的稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于电能质量调节器的微网功率优化方法，以达到微电网功率优化的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。
[0006]基于电能质量调节器的微网功率优化方法，包括以下步骤：
[0007]1)将UPQC分为三种功率类型：即仅可以调度有功功率的P型，可以调度有功功率和无功功率的联合P&Q型，仅可以调度无功功率的Q型；根据三种类型的功率流动形式，构建适应度函数，适应度函数包括UPQC的SAPF和PAPF功率变换器的运营成本，运营成本包括初始的安装成本、运行成本、维护成本、功率损耗成本，适应度目标是尽可能地降低系统的总运行成本；
[0008]2)根据三种不同的功率流动类型，对适应度函数进行分解，并设置P型、P&Q型、Q型的适应度函数定义，以在后续的优化过程中使用；
[0009]3)基于发电与消耗的功率平衡问题，构建总体功率平衡方程及约束条件，三种类型的功率流动方式受到功率变换器容量限制的约束，以保证整个系统能够在运行时达到功率输入与输出之间平衡的目标；
[0010]4)基于粒子群算法，求解出电力质量调节器的多目标优化问题，得到最终的PAPF/
SAPF有功功率、PAPF无功功率的参考值分配方案，从而实现微电网的功率优化。
[0011]本技术方案利用UPQC实现对PAPF/SAPF的有功功率和无功功率的调度，使得微网的功率输出能够更加灵活和稳定。构建的适应度函数包括UPQC和PAPF功率变换器的运营成本，能够综合考虑微网系统的运行成本，并通过降低系统的总运行成本的优化目标来实现微电网的功率优化。通过三种不同类型的功率流动方式的约束和功率变换器容量的限制来保证整个系统在运行时能够达到功率输入与输出之间平衡的目标，实现了微电网的平衡性和稳定性的优化。采用基于粒子群算法的多目标优化，从而得到了最终的PAPF/SAPF有功功率和无功功率的参考值分配方案，实现了微电网的功率优化。解决加入电能质量调节器后的经济功率优化问题，且能在处理非线性函数的优化时具有快速收敛和良好的全局搜索性能等优点。充分利用了UPQC和粒子群算法等技术手段，以及运行成本、功率流动方式约束等多方面因素对微电网进行全面优化。同时，该方法能够实现有功功率和无功功率的调度，并考虑到系统运行成本和平衡性等因素，从而更好地保障微电网系统的稳定运行。
[0012]作为优选技术手段：在步骤1)中，适应度函数为：
[0013][0014]其中，适应度函数中的每一项代表着不同类型的总运行成本(包括初始的安装成本、运行成本、维护成本、功率损耗成本和其他成本)；P
xP
表示第x个仅P型功率变换器发出的有功功率，表示生产第x个仅P型功率变换器发出有功功率的成本；表示第y个联合P&Q型功率变换器发出的有功功率，表示第y个联合P&Q型功率变换器发出的无功功率；表示生产第y个联合P&Q型功率变换器发出有功功率和无功功率时的成本；表示第z个仅Q型功率变换器发出的无功功率，表示生产生产第z个仅Q型功率变换器发出无功功率时的成本；N
P
、N
PQ
和N
Q
分别是仅P型、联合P&Q型和仅Q型功率变换器的个数；将SAPF定义为P型功率变换器，而PAPF定义为仅P型、联合P&Q型和仅Q型功率变换器。适应度函数是一种用于优化电力系统中动态无功补偿设备(SVC)的方式。其中，每一项都代表了不同类型的成本。通过运用此适应度函数来评价不同的优化方案所产生的总成本，并选取产生最小成本的优化方案。具体而言，适应度函数中用到了多项式，分别代表不同情况下的成本。其中包括安装成本、运行成本、维护成本、功率损耗成本和其他成本。同时，也考虑了使用不同类型的动态无功补偿设备(SVC)所产生的成本差异，即仅P型、联合P&Q型和仅Q型功率变换器的成本。通过计算适应度函数的值，可以得出不同优化方案的总成本，以验证其优劣程度，选取最小成本的方法作为最优解，对电力系统中的动态无功补偿设备进行优化配置，达到经济实用和能源效率的平衡点。
[0015]作为优选技术手段：在步骤2)中，三种不同类型的功率变换器的成本函数为：
[0016][0017][0018][0019]其中a
x
、b
x
、c
x
是第x个P型功率变换器的成本系数；a
y
、b
y
、c
y
、d
y
、e
y
、f
y
是第y个联合P&Q型功率变换器的成本系数；a
z
、b
z
、c
z
是第z个Q型功率变换器的成本系数。
[0020]这三个成本函数是用于计算不同类型的功率变换器的成本。其中，对于P型和Q型功率变换器，每一个变换器均有相应的成本系数。另外，联合P&Q型功率变换器则需要考虑更多的因素，该变换器具备P型和Q型的同时性，其成本系数同时包括了P型和Q型两方面的成本。具体来说，在计算P型和Q型功率变换器的成本时，可以根据第x(P型)或z(Q型)个功率变换器的成本系数，结合该功率变换器所能提供的功率大小、效率等要素，计算出其总成本。而在计算联合P&Q型功率变换器的成本时，则需要考虑上述不同因素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电能质量调节器的微网功率优化方法，其特征在于包括以下步骤：1)将UPQC分为三种功率类型：即仅可以调度有功功率的P型，可以调度有功功率和无功功率的联合P&Q型，仅可以调度无功功率的Q型；根据三种类型的功率流动形式，构建适应度函数，适应度函数包括UPQC的SAPF和PAPF功率变换器的运营成本，运营成本包括初始的安装成本、运行成本、维护成本、功率损耗成本，适应度目标是尽可能地降低系统的总运行成本；2)根据三种不同的功率流动类型，对适应度函数进行分解，并设置P型、P&Q型、Q型的适应度函数定义，以在后续的优化过程中使用；3)基于发电与消耗的功率平衡问题，构建总体功率平衡方程及约束条件，三种类型的功率流动方式受到功率变换器容量限制的约束，以保证整个系统能够在运行时达到功率输入与输出之间平衡的目标；4)基于粒子群算法，求解出电力质量调节器的多目标优化问题，得到最终的PAPF/SAPF有功功率、PAPF无功功率的参考值分配方案，从而实现微电网的功率优化。2.根据权利要求1所述的基于电能质量调节器的微网功率优化方法，其特征在于：在步骤1)中，适应度函数为：其中，适应度函数中的每一项代表着不同类型的总运行成本；表示第x个仅P型功率变换器发出的有功功率，表示生产第x个仅P型功率变换器发出有功功率的成本；表示第y个联合P&Q型功率变换器发出的有功功率，表示第y个联合P&Q型功率变换器发出的无功功率；表示生产第y个联合P&Q型功率变换器发出有功功率kW和无功功率kVar时的成本；表示第z个仅Q型功率变换器发出的无功功率，表示生产生产第z个仅Q型功率变换器发出无功功率kVar时的成本；N
P
、N
PQ
和N
Q
分别是仅P型、联合P&Q型和仅Q型功率变换器的个数；将SAPF定义为P型功率变换器，而PAPF定义为仅P型、联合P&Q型和仅Q型功率变换器。3.根据权利要求2所述的基于电能质量调节器的微网功率优化方法，其特征在于：在步骤2)中，三种不同类型的功率变换器的成本函数为：骤2)中，三种不同类型的功率变换器的成本函数为：骤2)中，三种不同类型的功率变换器的成本函数为：其中a
x
、b
x
、c
x
是第x个P型功率变换器的成本系数；a
y
、b
y
、c
y
、d
y
、e
y
、f
y
是第y个联合P&Q型功率变换器的成本系数；a
z
、b
z
、c
z
是第z个Q型功率变换器的成本系数。4.根据权利要求3所述的基于电能质量调节器的微网功率优化方法，其特征在于：在步骤3)中，系统的总体功率平衡方程为：
其中P
load
和Q
load
是有功和无功功率负载需求，P

【专利技术属性】
技术研发人员：陈识微，夏旭华，蒋鲁军，赵国庆，商少锋，郎宏飞，王晶，楼春根，莫美琴，
申请(专利权)人：杭州电力设备制造有限公司富阳容大成套电气制造分公司国网浙江省电力有限公司杭州市富阳区供电公司，
类型：发明
国别省市：