一种基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，涉及电力系统技术领域，包括构建灵活性资源模型；构建考虑灵活性资源的功率与配电网电压的关联函数模型；基于所述关联函数模型配置灵活性资源模型权重关系；运用约束型粒子群算法对灵活性资源模型进行求解；通过

【技术实现步骤摘要】
一种基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法
。

技术介绍

[0002]随着我国分布式及可循环再生能源接入配电网发电，其系统运行时出力及分配结果的变化诸多存在不确定性，导致配电网域内出现的负荷短期曲线波动率都较大，引起的配电网电压波动甚至越限的问题，电能质量势必随之下降，影响到配电网的安全运行与用户正常用电需求
。
如今的调压方法多基于较成熟的调压设备投切电容器，但其发挥作用有限
。
[0003]在双碳目标的推进下，“源”“荷”“储”多方参与互动，这为新型配电网提供了可调节资源，减小电压波动对电网运行质量的影响
。
由于传统的分时电价调度策略的制定是单纯以优化负荷曲线为目标，未考虑储能调度等影响因素，电池储能运营商往往基于固定的需求响应结果进行储能调度决策，联合优化结果使系统获得最优综合效益困难，需要按实际因素有序调配储能和需求响应参与容量，并综合多方资源达到最佳辅助服务目的
。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：由于传统的分时电价调度策略的制定是单纯以优化负荷曲线为目标，未考虑储能调度等影响因素，电池储能运营商往往基于固定的需求响应结果进行储能调度决策，联合优化结果使系统获得最优综合效益困难，需要按实际因素有序调配储能和需求响应参与容量，并综合多方资源达到最佳辅助服务目的
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，包括构建灵活性资源模型；构建考虑灵活性资源的功率与配电网电压的关联函数模型；基于所述关联函数模型配置灵活性资源模型权重关系；运用约束型粒子群算法对灵活性资源模型进行求解；通过
BMS
系统进行灵活性资源进行优化调配
。
[0006]作为本专利技术所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法的一种优选方案，其中：构建灵活性资源模型包括：
[0007]所述灵活性资源模型包括储能系统
、
用电用户需求侧响应和电动车换电柜；
[0008]对储能系统通过变流器开关放电来进行电能的输出控制；
[0009]获取电动汽车换电柜容量信息；
[0010]对电动汽车换电柜闲置容量进行调控，并综合需求响应用户出力进行电压优化
。
[0011]作为本专利技术所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法的一种优选方案，其中：构建考虑灵活性资源的功率与配电网电压的关联函数模型包括：
[0012]根据光伏发电预测扰动结果，经潮流计算得到光伏当前电控制周期的电压波动动态情况，对下一控制周期各电池组串的运行模式进行预分配；
[0013]基于光伏实测历史数据
PPV
，进行功率
‑
电压灵敏度反推，得出节点电压波动情况，
开展下一控制周期电压波动短期预测，并将所述节点电压波动情况输入电厂配网调度机构，所述电厂配网调度机构对储能系统
、
换电柜及需求响应三方实际出力调配容量信号计算
。
[0014]作为本专利技术所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法的一种优选方案，其中：根据光伏功率并网数据收集，利用电压
‑
有功波动量对节点电压波动结果进行计算，得出
Δ
U
：
[0015][0016]其中，
Δθ
表示电压相位偏差量，
Δ
U
表示电压幅值偏差量，
Δ
P
表示有功功率变化值大小，
Δ
Q
表示无功功率变化值大小，
J
表示雅可比矩阵，
d
表示考虑负荷静态电压特性的电压的功率灵敏度矩阵，将其分为四部分并编写不同序号，电压与有功功率的灵敏度关系数学表达式为：
[0017]Δ
U
＝
d
21
Δ
P
[0018]通过改变注入有功功率大小来调整电压的波动量
。
[0019]作为本专利技术所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法的一种优选方案，其中：通过潮流计算得到矫正电压所需功率容量大小，并发送给储能系统的
BMS
系统和换电柜运营商，基于分时电价定价信息，通过
Logistic
函数的模糊响应机理进行协调调配；
[0020]Logistic
函数利用可变参数，增加负荷转移率变化的跨度，其数学表达式为：
[0021][0022]其中，
Δ
p
表示电价差，
β
表示负荷转移率，
a
表示函数值范围
,c
表示
a/2+b
的函数值对应的横坐标，表示“响应区”电价差中点，
λ
表示已知常数，
b
表示可变参数
。
[0023]作为本专利技术所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法的一种优选方案，其中：基于所述关联函数模型配置灵活性资源模型权重关系包括：
[0024]用户需求与响应的行为机理用负荷转移率曲线的最大值来表示，具体计算表达式为：
[0025][0026][0027]其中，表示实际负荷转移率，
m
表示乐观响应隶属度，也就是用户负荷乐观响应估计的概率，
Δ
p
zy
表示电价差，
a
zy
和
b
zy
表示电价差划分区域分界点，
λ
zymax
表示悲观响应预测的负荷转移率，
λ
zymin
表示乐观响应预测的负荷转移率；
[0028]基于实际负荷功率曲线求出峰转平和平转谷的实际负荷转移率，用户需求响应后的负荷转移量
D
f
数学表达式为：
[0029][0030]其中，表示峰转平的实际负荷转移率，表示平转谷的实际负荷转移率，
T
p
表示峰时段，
T
f
表示平时段，
T
v
表示谷时段，表示为实施峰谷电价前在
t
时刻的负荷平均值，表示实施峰谷电价后在
t
时刻的负荷平均值；
[0031]基于分时电价的特性，引导用户用电行为转移，通过削峰填谷进行功率平衡从而实现电压控制
。
[0032]作为本专利技术所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法的一种优选方案，其中：求解储能系统和需求响应及电动车换电柜的最佳配置容量，使其电压波动值最小，其目标函数为所述关联函数模型的总目标函数，其数学表达式为：
[0033][0034]其中，表示一天内电压波动的最大值，表示一天内电压波动的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，包括：构建灵活性资源模型；构建考虑灵活性资源的功率与配电网电压的关联函数模型；基于所述关联函数模型配置灵活性资源模型权重关系；运用约束型粒子群算法对灵活性资源模型进行求解；通过
BMS
系统进行灵活性资源进行优化调配
。2.
如权利要求1所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，构建灵活性资源模型包括：所述灵活性资源模型包括储能系统
、
用电用户需求侧响应和电动车换电柜；对储能系统通过变流器开关放电来进行电能的输出控制；获取电动汽车换电柜容量信息；对电动汽车换电柜闲置容量进行调控，并综合需求响应用户出力进行电压优化
。3.
如权利要求2所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，构建考虑灵活性资源的功率与配电网电压的关联函数模型包括：根据光伏发电预测扰动结果，经潮流计算得到光伏当前电控制周期的电压波动动态情况，对下一控制周期各电池组串的运行模式进行预分配；基于光伏实测历史数据
PPV
，进行功率
‑
电压灵敏度反推，得出节点电压波动情况，开展下一控制周期电压波动短期预测，并将所述节点电压波动情况输入电厂配网调度机构，所述电厂配网调度机构对储能系统
、
换电柜及需求响应三方实际出力调配容量信号计算
。4.
如权利要求3所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，根据光伏功率并网数据收集，利用电压
‑
有功波动量对节点电压波动结果进行计算，得出
Δ
U
：其中，
Δθ
表示电压相位偏差量，
Δ
U
表示电压幅值偏差量，
Δ
P
表示有功功率变化值大小，
Δ
Q
表示无功功率变化值大小，
J
表示雅可比矩阵，
d
表示考虑负荷静态电压特性的电压的功率灵敏度矩阵，将其分为四部分并编写不同序号，电压与有功功率的灵敏度关系数学表达式为：
Δ
U
＝
d
21
Δ
P
通过改变注入有功功率大小来调整电压的波动量
。5.
如权利要求4所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，通过潮流计算得到矫正电压所需功率容量大小，并发送给储能系统的
BMS
系统和换电柜运营商，基于分时电价定价信息，通过
Logistic
函数的模糊响应机理进行协调调配；
Logistic
函数利用可变参数，增加负荷转移率变化的跨度，其数学表达式为：其中，
Δ
p
表示电价差，
β
表示负荷转移率，
a
表示函数值范围
,c
表示
a/2+b
的函数值对应的横坐标，表示“响应区”电价差中点，
λ
表示已知常数，
b
表示可变参数
。
6.
如权利要求5所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，基于所述关联函数模型配置灵活性资源模型权重关系包括：用户需求与响应的行为机理用负荷转移率曲线的最大值来表示，具体计算表达式为：用户需求与响应的行为机理用负荷转移率曲线的最大值来表示，具体计算表达式为：
a
zy
≤
Δ
p
zy
≤b
zy
其中，表示实际负荷转移率，
m
表示乐观响应隶属度，也就是用户负荷乐观响应估计的概率，
Δ
p
zy
表示电价差，
a
zy
和
b
zy
表示电价差划分区域分界点，
λ
zymax
表示悲观响应预测的负荷转移率，
λ
zymin
表示乐观响应预测的负荷转移率；基于实际负荷功率曲线求出峰转平和平转谷的实际负荷转移率，用户需求响应后的负荷转移量
D
f
数学表达式为：其中，表示峰转平的实际负荷转移率，表示平转谷的实际负荷转移率，
T
p
表示峰时段，
T
f
表示平时段，
T
v
表示谷时段，表示为实施峰谷电价前在
t
时刻的负荷平均值，表示实施峰谷电价后在
t
时刻的负荷平均值；基于分时电价的特性，引导用户用电行为转移，通过削峰填谷进行功率平衡从而实现电压控制
。7.
如权利要求6所述的基于灵活性资源的配电网电压优化控制方法，其特征在于，求解储能系统和需求响应及电动车换电柜的最佳配置容量，使其电压波动值最小，其目标函数为所述关联函数模型的总目标函数，其数学表达式为：其中，表示一天内电压波动的最大值，表示一天内电压波动的最小值，根据各
个数学表达式的约束条件，然后进行粒子群优化算法计算，响应设置参数通过
N
次迭代得出最终优化调配方案包括：考虑荷储侧电动车及储能
、
需求响应多主体协同运行约束，约束条件包括：储能系统运行约束：储能系统运行约束：储能系统运行约束：
S
soc,min
≤S
soc,t
≤S
soc,max
其中，
P
cess,t
表示单位时间段
t
内
BESS
的充电功率，
P
fess,t
表示单位时间段
t
内
BESS
的放电功率，表示充电最大功率，表示放电最大功率，
η
c
表示充电效率，
η
f
表示放电效率，
S
soc,t
表示单位时段
t
储能的
SOC
，
S
soc,min
表示储能的
SOC
的上限，
S
soc,max
表示储能的
SOC
的下限；换电柜电池约束：
E...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宣元，刘敦楠，马凌怡，加鹤萍，谢欢，黄天啸，刘蓁，王泽森，赵天骐，夏雪，郝婧，罗婧，张涵之，李奇，孔帅皓，李维宇，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司北京华电能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：