一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法技术

本发明专利技术公开了一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法
。

技术介绍

[0002]随着大量分布式电源
、
无功补偿设备接入配电网，传统配电网正在逐步演变为具有众多可控资源的有源配电系统，分布式光伏渗透率的提升加剧了低压配电网运行的不稳定性
。
分布式发电资源的供电灵活性降低了配网对主网的供电依赖性，且配网净负荷波动性增强，给主配网之间边界功率的匹配带来了额外负担，因此需要对主配网协调无功电压优化的方式做出优化
。
[0003]目前，电力系统的潮流计算和无功优化方法已经取得了一些进展
。
然而，传统方法仍面临一些挑战
。
传统的潮流计算方法通常基于确定性数据的迭代算法，对于复杂电力系统中大量变量概率性变化时，难以对电力系统的运行状态进行准确描述
。
无功优化方法通常是基于智能优化算法，这些算法具有全局搜索能力，但是计算效率较低，同时也容易陷入局部最优解
。
且结构复杂的主配网往往需要对对个不同的目标进行优化，对优化方法的要求也较高
。
[0004]因此，由于分布式光伏高渗透率接入的配电系统内波动性与不确定因素太多，同时需考虑到主网对电压波动限制的要求和配网三相不平衡与电压限制的要求，以及一定的地域间的联系，亟需一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，来保证主配网安全
、<br/>有效的运行
。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，以解决传统的潮流计算方法，对于复杂电力系统中大量变量概率性变化时，难以对电力系统的运行状态进行准确描述，计算效率较低的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]步骤
S1、
通过确定性潮流计算，得到系统节点的电压幅值与相角以及最后一次迭代的雅可比矩阵；
[0009]步骤
S2、
计算分布式光伏出力功率的各阶矩，并计算系统节点功率的各阶半不变量；
[0010]步骤
S3、
通过系统节点功率的各阶半不变量，借助雅可比矩阵计算系统节点的电压幅值的各阶半不变量与其概率密度函数；
[0011]步骤
S4、
系统节点包括主网和配网，利用系统节点的电压幅值与相角计算优化目标，并使用粒子群算法，通过配网中的补偿设备对主网和配网进行无功优化
。
[0012]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0013]进一步地，所述步骤
S1
包括：使用系统节点的某时段的确定性数据，通过牛顿
‑
拉夫逊法进行确定性潮流计算，计算得到系统节点的电压幅值与相角以及最后一次迭代的雅可比矩阵
。
[0014]进一步地，所述步骤
S1
包括：系统节点包括主网和配网，系统节点的电压幅值与相角分为主网部分和配网部分，其中第
k
个公共连接点
PCC
的电压幅值与相角分别记为的电压幅值与相角分别记为系统的雅可比矩阵分为主网的雅可比矩阵
J1和配网的雅可比矩阵
J2，主网三相对称，使用单相模型，因此主网的雅可比矩阵
J1使用单相数据；配网三相不对称，因此配网的雅可比矩阵
J2包含三相数据
。
[0015]进一步地，所述步骤
S2
包括：根据下式计算光伏有功的
v
阶半不变量，
[0016]α
pv.v
＝
(A
·
e)
v
·
l
v
(1)
[0017]其中，
α
pv.v
为光伏有功的
v
阶半不变量，本步骤取到第8阶
(v
＝
1,2
…
8)
；
A
为光伏阵列总面积；
e
为光伏阵列的光电转换效率，
(A
·
e)
v
为面积和效率之积的
v
次方，
l
v
为光照强度
l
的
v
阶矩；
[0018]按照下式计算连续型变量的
v
阶矩：
[0019][0020]式中，
α
v
为
v
阶矩
(v
＝
1,2
…
8)
，
X
为连续变量，
f(X)
为该随机变量
X
的概率密度函数；
[0021]将光照强度
l
替换公式
(2)
中的
X
，将光照强度的概率密度函数
f(l)
替换公式
(2)
中的
f(X)
，即可求得光照强度的各阶矩
l
v
；将
l
v
带入公式
(1)
即可求得分布式光伏功率的各阶矩
α
pv.v
。
[0022]进一步地，所述步骤
S2
包括：将负荷的功率及其概率密度函数带入公式
(2)
，即可求得负荷有功功率和无功功率的各阶矩将系统节点上分布式光伏功率和负荷功率的各阶矩相加即可得到系统节点上有功功率和无功功率的各阶矩即
[0023][0024]进一步地，按照下式计算随机变量
X
的各阶半不变量，
[0025][0026]将系统节点上有功功率和无功功率的各阶矩代入
α
v
，即可求得系统节点功率的各阶半不变量式中，
γ
v
为
v
阶半不变量
(v
＝
1,2
…
8)。
[0027]进一步地，所述步骤
S3
包括：将系统节点功率的各阶半不变量分别改为主网节点功率的各阶半不变量和配网节点功率的各阶半不变量根据下式，用主网和配网的节点功率的各阶半不变量，借助雅可比矩阵计算主网和配网的电压幅值的各阶半不变量与概率密度函数：
[0028]主网：配网：其中，
(
Δ
P
i.T
)
v
和
(
Δ
Q
i.T
)
v
为主网第
i
个节点的有功和无功功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
S1、
通过确定性潮流计算，得到系统节点的电压幅值与相角以及最后一次迭代的雅可比矩阵；步骤
S2、
计算分布式光伏出力功率的各阶矩，并计算系统节点功率的各阶半不变量；步骤
S3、
通过系统节点功率的各阶半不变量，借助雅可比矩阵计算系统节点的电压幅值的各阶半不变量与其概率密度函数；步骤
S4、
系统节点包括主网和配网，利用系统节点的电压幅值与相角计算优化目标，并使用粒子群算法，通过配网中的补偿设备对主网和配网进行无功优化
。2.
根据权利要求1所述的一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，所述步骤
S1
包括：使用系统节点的某时段的确定性数据，通过牛顿
‑
拉夫逊法进行确定性潮流计算，计算得到系统节点的电压幅值与相角以及最后一次迭代的雅可比矩阵
。3.
根据权利要求2所述的一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，所述步骤
S1
包括：系统节点包括主网和配网，系统节点的电压幅值与相角分为主网部分和配网部分，其中第
k
个公共连接点
PCC
的电压幅值与相角分别记为系统的雅可比矩阵分为主网的雅可比矩阵
J1和配网的雅可比矩阵
J2，主网三相对称，使用单相模型，因此主网的雅可比矩阵
J1使用单相数据；配网三相不对称，因此配网的雅可比矩阵
J2包含三相数据
。4.
根据权利要求1所述的一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，所述步骤
S2
包括：根据下式计算光伏有功的
v
阶半不变量，其中，
α
pv.v
为光伏有功的
v
阶半不变量，本步骤取到第8阶
(v
＝
1,2
…
8)
；
A
为光伏阵列总面积；
e
为光伏阵列的光电转换效率，
(A
·
e)
v
为面积和效率之积的
v
次方，
l
v
为光照强度
l
的
v
阶矩；按照下式计算连续型变量的
v
阶矩：式中，
α
v
为
v
阶矩
(v
＝
1,2
…
8)
，
X
为连续变量，
f(X)
为该随机变量
X
的概率密度函数；将光照强度
l
替换公式
(2)
中的
X
，将光照强度的概率密度函数
f(l)
替换公式
(2)
中的
f(X)
，即可求得光照强度的各阶矩
l
v
；将
l
v
带入公式
(1)
即可求得分布式光伏功率的各阶矩
α
pv
.v。5.
根据权利要求4所述的一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，所述步骤
S2
包括：将负荷的功率及其概率密度函数带入公式
(2)
，即可求得负荷有功功率和无功功率的各阶矩将系统节点上分布式光伏功率和负荷功率的各阶矩
相加即可得到系统节点上有功功率和无功功率的各阶矩即进一步地，按照下式计算随机变量
X
的各阶半不变量，将系统节点上有功功率和无功功率的各阶矩代入
α
v
，即可求得系统节点功率的各阶半不变量式中，
γ
v
为
v
阶半不变量
(v
＝
1,2
…
8)。6.
根据权利要求1所述的一种基于主配协同的光伏高渗透率配电网的优化运行方法，其特征在于，所述步骤
S3
包括：将系统节点功率的各阶半不变量分别改为主网节点功率的各阶半不变量和配网节点功率的各阶半不变量根据下式，用主网和配网的节点功率的各阶半不变量，借助雅可比矩阵计算主网和配网的电压幅值的各阶半不变量与概率密度函数：主网：配网：其中，
(
Δ
P
i.T
)
v
和
(
Δ
Q
i.T
)
v
为主网第
i
个节点的有功和无功功率的
v
阶半不变量，
(
Δ
P
i.p
)
v
和
(
Δ
Q
i.p
)
v
为配网第
i
个节点的有功和无功功率的
v
阶半不变量；
(
Δδ
i.p
)
v
、(
Δ
U
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【专利技术属性】
技术研发人员：瞿耀，史明明，孙仕宇，杜嘉诚，姜锋，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：