本發(fā)明涉及一種電力優(yōu)化方法，尤其涉及一種基于分布式光儲(chǔ)的主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

隨著化石能源的枯竭以及化石能源對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重影響，人們迫切需要環(huán)保的可再生能源，目前，現(xiàn)有的可再生清潔能源有水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能，由于太陽(yáng)能在使用過(guò)程中更加清潔，分布也更為廣泛，因此，太陽(yáng)能發(fā)電受到越來(lái)越多的重視。

太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能一般通過(guò)光伏電池(又稱(chēng)光伏電池陣列)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，光伏發(fā)電中，包括光伏電池、蓄電池、電子變換器(整流器和逆變器)、電容器以及負(fù)載等，由于光伏分布式發(fā)電對(duì)于環(huán)境的要求極高，因此，其輸出功率波動(dòng)大，為了使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需要對(duì)光伏發(fā)電的配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行分析，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于光伏發(fā)電的配電網(wǎng)分析均是基于某一具體控制目標(biāo)進(jìn)行分析的，因此，在分析過(guò)程中將控制目標(biāo)和其他因素相隔離開(kāi)來(lái)，比如，對(duì)蓄電池的性能進(jìn)行分析，那么僅僅是對(duì)蓄電池進(jìn)行分析，而光伏電池、負(fù)載等因素則為忽略，因此，造成最終的分析結(jié)果不準(zhǔn)確，不利于配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

因此，需要提出一種新的方法，能夠?qū)夥l(fā)電的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，將配電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)均考慮其中，從而確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且利于光伏發(fā)電產(chǎn)生電能安全穩(wěn)定的并入電網(wǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于分布式光儲(chǔ)的主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行優(yōu)化方法，能夠?qū)夥l(fā)電的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，將配電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)均考慮其中，從而確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且利于光伏發(fā)電產(chǎn)生電能安全穩(wěn)定的并入電網(wǎng)。

本發(fā)明提供的一種基于分布式光儲(chǔ)的主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行優(yōu)化方法，包括如下步驟：

S1.獲取分布式光儲(chǔ)的配電網(wǎng)與主網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息以及配電網(wǎng)參數(shù)，并篩選出松弛節(jié)點(diǎn)；

S2.構(gòu)建配電網(wǎng)的運(yùn)行評(píng)估模型，并對(duì)評(píng)估模型進(jìn)行最優(yōu)解求取。

進(jìn)一步，其特征在于：步驟S1中，配電網(wǎng)參數(shù)包括配電網(wǎng)導(dǎo)納、配電網(wǎng)阻抗、配電網(wǎng)電阻以及配電網(wǎng)電抗，并將各參數(shù)形成相應(yīng)的矩陣，其中，Y表示導(dǎo)納矩陣，Z為阻抗矩陣且Z＝Y(jié)^-1,R為電阻矩陣且R＝real(Z)，X為電抗絕陣且X＝imag(Z)。

進(jìn)一步，步驟S2中，根據(jù)如下方法構(gòu)建電網(wǎng)的運(yùn)行評(píng)估模型：

S21.構(gòu)建配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電流注入狀態(tài)方程：

其中，U^re和U^im分別為節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部分量和虛部分量，I^re和I^im分別為節(jié)點(diǎn)電流的實(shí)部分量和虛部分量，△I^re和△I^im分別為節(jié)點(diǎn)電流的變化量的實(shí)部分量和虛部分量，E為單位矩陣；

S22.根據(jù)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電流注入狀態(tài)量獲取節(jié)點(diǎn)注入的有功功率P_i和無(wú)功功率Q_i：

其中，R_ij為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間的電阻，X_ij為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間的電抗，N表示配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

S23.將有功功率P_i和無(wú)功功率Q_i對(duì)和微分，求得配電網(wǎng)的靈敏度矩陣：

其中，J為配電網(wǎng)的靈敏度矩陣，△P_i和△Q_i為節(jié)點(diǎn)i的有功功率和無(wú)功功率的變化量，i＝1,2，…，N；

S24.對(duì)配電網(wǎng)的靈敏度矩陣進(jìn)行去松弛化處理：由于松弛節(jié)點(diǎn)的電壓為參考電壓，那么松弛節(jié)點(diǎn)s有：

由此，對(duì)于節(jié)點(diǎn)s：其電壓具有如下方程：

根據(jù)公式(5)得出如下矩陣：

其中，Z₂為公式(5)中不包含松弛節(jié)點(diǎn)s的系數(shù)矩陣；

根據(jù)公式(1)和(4)以及矩陣(6)得出配電網(wǎng)中除松弛節(jié)點(diǎn)外的電壓和電流方程：

其中，J₃和J₄為雅克比矩陣中與目標(biāo)變量相關(guān)的子矩陣；

S25.將獲取配電網(wǎng)中的可控設(shè)備和不可控設(shè)備的功率，并形成可控有功功率矩陣△P_u、可控?zé)o功功率矩陣△Q_u、不可控有功率矩陣△P_v以及不可控?zé)o功功率矩陣△Q_v：

△Q_v＝[△Q_LOAD]；

其中，△P_DG為配電網(wǎng)中分布式電源的有功功率變化量，△P_BESS為配電網(wǎng)中蓄電池的有功功率變化量，△Q_CAP為配電網(wǎng)中電容器的無(wú)功功率變化量；△Q_DG為配電網(wǎng)中分布式電源的無(wú)功功率變化量，△P_LOAD為配電網(wǎng)中負(fù)載的有功功率變化量，△P_PV為配電網(wǎng)中光伏電池的有功功率變化量，△Q_LOAD為配電網(wǎng)中負(fù)載的無(wú)功功率變化量，并根據(jù)上述矩陣得到如下矩陣：

其中，F(xiàn)為由配電網(wǎng)的確定的常數(shù)矩陣，△P_in為蓄電池的充電有功功率，△P_out為蓄電池的放電有功功率；

S26.將各參數(shù)分為狀態(tài)變量x₁、擾動(dòng)變量v₁以及控制變量u1：

x₁＝[U^re U^im I^re I^im P_DG P_in P_out Q_CAP Q_DG E_B]^T；

u₁＝[△P_DG △P_in △P_out △Q_CAP △Q_DG]^T；

v₁＝[△P_LOAD △P_PV △Q_LOAD]；其中，E_B為蓄電池的容量；

此時(shí)，評(píng)估狀態(tài)模型為：

其中:

其中:

B₀為矩陣中與可控設(shè)備相關(guān)的量組成的矩陣，D₀為矩陣中與不可控設(shè)備相關(guān)的量組成的矩陣；

將松弛節(jié)點(diǎn)的松弛因數(shù)ε加入到評(píng)估模型形成最終的評(píng)估模型：

進(jìn)一步，步驟S2中，通過(guò)cplex函數(shù)對(duì)狀態(tài)評(píng)估模型求最優(yōu)解。

本發(fā)明的有益效果：通過(guò)本發(fā)明，能夠?qū)夥l(fā)電的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，將配電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)均考慮其中，從而確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且利于光伏發(fā)電產(chǎn)生電能安全穩(wěn)定的并入電網(wǎng)，而且算法簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明的流程圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種基于分布式光儲(chǔ)的主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行優(yōu)化方法，包括如下步驟：

S1.獲取分布式光儲(chǔ)的配電網(wǎng)與主網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息以及配電網(wǎng)參數(shù)，并篩選出松弛節(jié)點(diǎn)；

S2.構(gòu)建配電網(wǎng)的運(yùn)行評(píng)估模型，并對(duì)評(píng)估模型進(jìn)行最優(yōu)解求?。煌ㄟ^(guò)本發(fā)明，能夠?qū)夥l(fā)電的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析，將配電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)均考慮其中，從而確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且利于光伏發(fā)電產(chǎn)生電能安全穩(wěn)定的并入電網(wǎng)，而且算法簡(jiǎn)單。

本實(shí)施例中，其特征在于：步驟S1中，配電網(wǎng)參數(shù)包括配電網(wǎng)導(dǎo)納、配電網(wǎng)阻抗、配電網(wǎng)電阻以及配電網(wǎng)電抗，并將各參數(shù)形成相應(yīng)的矩陣，其中，Y表示導(dǎo)納矩陣，Z為阻抗矩陣且Z＝Y(jié)^-1,R為電阻矩陣且R＝real(Z)，X為電抗絕陣且X＝imag(Z)，電阻R為阻抗Z的實(shí)部分量，電抗X為阻抗Z的虛部分量。

本實(shí)施例中，步驟S2中，根據(jù)如下方法構(gòu)建電網(wǎng)的運(yùn)行評(píng)估模型：

S21.構(gòu)建配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電流注入狀態(tài)方程：

其中，U^re和U^im分別為節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部分量和虛部分量，I^re和I^im分別為節(jié)點(diǎn)電流的實(shí)部分量和虛部分量，△I^re和△I^im分別為節(jié)點(diǎn)電流的變化量的實(shí)部分量和虛部分量，E為單位矩陣；

S22.根據(jù)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電流注入狀態(tài)量獲取節(jié)點(diǎn)注入的有功功率P_i和無(wú)功功率Q_i：

其中，R_ij為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間的電阻，X_ij為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間的電抗，N表示配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

S23.將有功功率P_i和無(wú)功功率Q_i對(duì)和微分，求得配電網(wǎng)的靈敏度矩陣：

其中，J為配電網(wǎng)的靈敏度矩陣，△P_i和△Q_i為節(jié)點(diǎn)i的有功功率和無(wú)功功率的變化量，i＝1,2，…，N；

S24.對(duì)配電網(wǎng)的靈敏度矩陣進(jìn)行去松弛化處理：由于松弛節(jié)點(diǎn)的電壓為參考電壓，那么松弛節(jié)點(diǎn)s有：

由此，對(duì)于節(jié)點(diǎn)s：其電壓具有如下方程：

根據(jù)公式(5)得出如下矩陣：

其中，Z₂為公式(5)中不包含松弛節(jié)點(diǎn)s的系數(shù)矩陣；

根據(jù)公式(1)和(4)以及矩陣(6)得出配電網(wǎng)中除松弛節(jié)點(diǎn)外的電壓和電流方程：

其中，J₃和J₄為雅克比矩陣中與目標(biāo)變量相關(guān)的子矩陣；

S25.將獲取配電網(wǎng)中的可控設(shè)備和不可控設(shè)備的功率，并形成可控有功功率矩陣△P_u、可控?zé)o功功率矩陣△Q_u、不可控有功率矩陣△P_v以及不可控?zé)o功功率矩陣△Q_v：

△Q_v＝[△Q_LOAD]；

其中，△P_DG為配電網(wǎng)中分布式電源的有功功率變化量，△P_BESS為配電網(wǎng)中蓄電池的有功功率變化量，△Q_CAP為配電網(wǎng)中電容器的無(wú)功功率變化量；△Q_DG為配電網(wǎng)中分布式電源的無(wú)功功率變化量，△P_LOAD為配電網(wǎng)中負(fù)載的有功功率變化量，△P_PV為配電網(wǎng)中光伏電池的有功功率變化量，△Q_LOAD為配電網(wǎng)中負(fù)載的無(wú)功功率變化量，并根據(jù)上述矩陣得到如下矩陣：

其中，F(xiàn)為由配電網(wǎng)的確定的常數(shù)矩陣，△P_in為蓄電池的充電有功功率，△P_out為蓄電池的放電有功功率；

S26.將各參數(shù)分為狀態(tài)變量x₁、擾動(dòng)變量v₁以及控制變量u₁：

x₁＝[U^re U^im I^re I^im P_DG P_in P_out Q_CAP Q_DG E_B]^T；

u₁＝[△P_DG △P_in △P_out △Q_CAP △Q_DG]^T；

v₁＝[△P_LOAD △P_PV △Q_LOAD]；其中，E_B為蓄電池的容量；

此時(shí)，評(píng)估狀態(tài)模型為：

其中:

其中:

B₀為矩陣中與可控設(shè)備相關(guān)的量組成的矩陣，D₀為矩陣中與不可控設(shè)備相關(guān)的量組成的矩陣；

將松弛節(jié)點(diǎn)的松弛因數(shù)ε加入到評(píng)估模型形成最終的評(píng)估模型：

通過(guò)cplex函數(shù)對(duì)最終的狀態(tài)評(píng)估模型求最優(yōu)解，該函數(shù)為現(xiàn)有算法，在此不再贅述；其中，松弛節(jié)點(diǎn)為配電網(wǎng)與主網(wǎng)連接的節(jié)點(diǎn)，其松弛因數(shù)ε由主網(wǎng)和配電網(wǎng)的特性確定，也就是說(shuō)：基于光伏的配電網(wǎng)與主網(wǎng)的松弛節(jié)點(diǎn)的松弛因素在組網(wǎng)時(shí)即確定。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。