一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，包括：參數(shù)獲取單元、調(diào)壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元、一體化規(guī)劃模型建立單元、分布式電源最佳接入容量獲取單元。本發(fā)明能夠在保證電壓合格的情況下利用分布式電源的動態(tài)調(diào)節(jié)特性來控制分布式電源的功率因數(shù)，改善了配電網(wǎng)的經(jīng)濟效益，提高了接納分布式電源的能力；利用多目標粒子群算法對優(yōu)化模型進行求解，準確性高，經(jīng)濟性與實用性高。
【專利說明】
一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)
技術領域：
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)運行配電規(guī)劃技術領域，具體是涉及一種分布式電源與調(diào)壓一 體化控制系統(tǒng)。
【背景技術】：
[0002] 間歇性分布式電源出力受環(huán)境氣候影響，具有明顯的間歇性、不確定性和波動性， 會影響電力系統(tǒng)的正常運行，且其影響程度與間歇性分布式電源的位置和容量密切相關。 隨著分布式電源與負荷兩者不確定的變化，電流呈雙向流動，電壓波動加大，電能質(zhì)量尤為 突出，其中電壓問題已成為抑制分布式電源大量接入的重要因素。因此具有靈活網(wǎng)架結構 和綜合控制系統(tǒng)的主動配電網(wǎng)規(guī)劃問題比傳統(tǒng)配電網(wǎng)復雜的多，必須在規(guī)劃階段考慮控制 效果、負荷與電源的協(xié)調(diào)性，才能給出合理的優(yōu)化并網(wǎng)方案。不同的主動配電網(wǎng)控制方法、 調(diào)度策略和實現(xiàn)手段的控制能力各異，且控制系統(tǒng)的復雜程度和支撐系統(tǒng)需求與系統(tǒng)造價 關系密切。
[0003] 目前，現(xiàn)有的對于主動配電網(wǎng)中分布式電源優(yōu)化配置存在以下問題：一個是用最 優(yōu)潮流仿真，沒有考慮控制系統(tǒng)的能力和經(jīng)濟性，沒有考慮電壓控制能力，無法獲取運行與 規(guī)劃一體的實用方案;一個是運行仿真中只關注有功優(yōu)化，默認無功能夠調(diào)節(jié)，而且建立的 模型比較單一，準確性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于現(xiàn)有技術中主動配電網(wǎng)中分布式電源優(yōu)化 配置沒有考慮控制系統(tǒng)的費用，沒有考慮電壓控制能力，無法獲取運行與規(guī)劃一體的實用 方案，建立的模型比較單一，準確性較差，從而提出一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系 統(tǒng)。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：
[0006] -種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，包括：
[0007] 參數(shù)獲取單元，所述參數(shù)獲取單元用于獲取分布式電源的配電參數(shù)。
[0008] 調(diào)壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元，所述經(jīng)濟模型建立單元用于根據(jù)所述配電參數(shù)建 立調(diào)壓系統(tǒng)的技術框架和經(jīng)濟成本模型。
[0009] -體化規(guī)劃模型建立單元，所述一體化規(guī)劃模型建立單元用于建立以年綜合費用 最小為第一目標函數(shù)、清潔能源發(fā)電占比最大為第二目標函數(shù)、電壓合格率為約束條件的 一體化規(guī)劃模型。
[0010] 分布式電源最佳接入容量獲取單元，所述分布式電源最佳接入容量獲取單元用于 根據(jù)多目標粒子群算法對所述一體化規(guī)劃模型求解，獲取分布式電源最佳接入容量。
[0011] 作為上述技術方案的優(yōu)選，所述參數(shù)獲取單元中：
[0012] 所述配電參數(shù)包括系統(tǒng)的電壓等級、節(jié)點之間的電阻抗、節(jié)點之間的電容、配電網(wǎng) 的有功功率和無功功率、各節(jié)點之間的電壓和相角。
[0013] 作為上述技術方案的優(yōu)選，所述調(diào)壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元中：
[0014] 所述調(diào)壓系統(tǒng)為集中式調(diào)壓系統(tǒng)，
[0015] 所述集中式調(diào)壓系統(tǒng)的經(jīng)濟模型為：
[0016] Cvo.ce = CADMS+C area+Cl〇cal+Ctx
[0017]其中，C?.ce為集中式電壓控制系統(tǒng)搭建費用，Cadms為能量管理系統(tǒng)成本，C area為區(qū) 域協(xié)調(diào)控制器成本，Clcic；al為本地自治控制器成本，Ctx為通信系統(tǒng)搭建費用。
[0018] 以10-15min為時間間隔進行實時集中式控制，主動配電網(wǎng)需要具有一定數(shù)據(jù)處理 能力，從數(shù)學角度看，利用優(yōu)化的主動配電網(wǎng)集中式無功電壓控制是一個多目標非線性規(guī) 劃問題：
[0019]
[0020] 其中，Ud為離散控制變量，包括切換控制變量如分接頭位置、并聯(lián)電容和電抗器，Uc 為連續(xù)控制變量，包括配電網(wǎng)各分布式電源的有功功率和無功功率，X為間接控制的因變 量，包括配電網(wǎng)各節(jié)點電壓和相角。
[0021 ]作為上述技術方案的優(yōu)選，一體化規(guī)劃模型建立單元中：
[0022]第一目標函數(shù)為：
[0023]
[0024] 滿足年綜合費用的約束:Cmin彡C彡Cmax，
[0025]其中，C。。為建設成本，Cop為運行成本，Ci.tr為為第i個分布式電源的接網(wǎng)費用，Ndg 為接入配電網(wǎng)的分布式電源個數(shù)，T1為新建線路的運行年限，α為銀行利率，(^。^為集中式 電壓控制系統(tǒng)搭建費用，A Plciss為時間T內(nèi)總網(wǎng)損，λ為居民用電電價。
[0026]作為上述技術方案的優(yōu)選，一體化規(guī)劃模型建立單元中：
[0027]第二目標函數(shù)為：
[0028]
[0029]其中，δ為清潔能源發(fā)電占比，Τ為調(diào)度總時間，Ng為小水電數(shù)目，PDGt(t)為時段t第 η個小水電出力，N為總節(jié)點數(shù)，P&為t節(jié)點m的有功負荷，NB為配電網(wǎng)總支路數(shù)，/f4'為時段t 的j支路的有功損耗。
[0030] 作為上述技術方案的優(yōu)選，一體化規(guī)劃模型建立單元中：
[0031] 約束條件為：
[0032]
[0033]
[0034] 1G= {? I Umin^Ui^Umax}
[0035] 其中％為t時刻的電壓合格率，ε為電壓合格率下限，N為t時刻監(jiān)測的節(jié)點，Ni為在 可行域內(nèi)的節(jié)點，U為節(jié)點i的電壓，U_和U max分別為電壓的上限和下限。
[0036] 作為上述技術方案的優(yōu)選，分布式電源最佳接入容量獲取單元具體包括：
[0037] 最優(yōu)解獲取子模塊，所述最優(yōu)解獲取子模塊用于根據(jù)多目標粒子群算法對所述一 體化規(guī)劃模型求解，得到Pareto最優(yōu)解。
[0038] 分布式電源最佳接入容量獲取子單元，所述分布式電源最佳接入容量獲取子單元 用于計算所述Pareto最優(yōu)解對應的分布式電源最佳接入容量。
[0039] 本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)， 能夠在保證電壓合格的情況下利用分布式電源的動態(tài)調(diào)節(jié)特性來控制分布式電源的功率 因數(shù)，改善了配電網(wǎng)的經(jīng)濟效益，提高了接納分布式電源的能力;利用多目標粒子群算法對 優(yōu)化模型進行求解，準確性高，經(jīng)濟性與實用性高。
【附圖說明】：
[0040] 以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：
[0041] 圖1為本發(fā)明一個實施例的分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】：
[0042] 如圖1所示，本發(fā)明的分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)示意圖，包括：
[0043]參數(shù)獲取單元，所述參數(shù)獲取單元用于獲取分布式電源的配電參數(shù)。所述配電參 數(shù)包括系統(tǒng)的電壓等級、節(jié)點之間的電阻抗、節(jié)點之間的電容、配電網(wǎng)的有功功率和無功功 率、各節(jié)點之間的電壓和相角等。
[0044] 調(diào)壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元，所述經(jīng)濟模型建立單元用于根據(jù)所述配電參數(shù)建 立調(diào)壓系統(tǒng)的技術框架和經(jīng)濟成本模型。本實施例中，所述調(diào)壓系統(tǒng)為集中式調(diào)壓系統(tǒng)，
[0045] 所述集中式調(diào)壓系統(tǒng)的經(jīng)濟模型為：
[0046] Cvo.ce = CADMS+C area+Cl〇cal+Ctx
[0047] 其中，C?.ce為集中式電壓控制系統(tǒng)搭建費用，Cadms為能量管理系統(tǒng)成本，carea為區(qū) 域協(xié)調(diào)控制器成本，C lcic；al為本地自治控制器成本，Ctx為通信系統(tǒng)搭建費用。
[0048] 以10_15min為時間間隔進行實時集中式控制，主動配電網(wǎng)需要具有一定數(shù)據(jù)處理 能力，從數(shù)學角度看，利用優(yōu)化的主動配電網(wǎng)集中式無功電壓控制是一個多目標非線性規(guī) 劃問題：
[0049]
[0050] 其中，Ud為離散控制變量，包括切換控制變量如分接頭位置、并聯(lián)電容和電抗器，uc 為連續(xù)控制變量，包括配電網(wǎng)各分布式電源的有功功率和無功功率，X為間接控制的因變 量，包括配電網(wǎng)各節(jié)點電壓和相角。
[0051] -體化規(guī)劃模型建立單元，所述一體化規(guī)劃模型建立單元用于建立以年綜合費用 最小為第一目標函數(shù)、清潔能源發(fā)電占比最大為第二目標函數(shù)、電壓合格率為約束條件的 一體化規(guī)劃模型。
[0052]第一目標函數(shù)為：
[0053]
[0054] 滿足年綜合費用的約束:Cmin彡C彡Cmax，
[0055] 其中，Cc。為建設成本，C〇P為運行成本，Ci.tr為為第i個分布式電源的接網(wǎng)費用，Ndg 為接入配電網(wǎng)的分布式電源個數(shù)，T1為新建線路的運行年限，α為銀行利率，(^。^為集中式 電壓控制系統(tǒng)搭建費用，A Plciss為時間T內(nèi)總網(wǎng)損，λ為居民用電電價。
[0056] 第二目標函數(shù)為：
[0057]
[0058]其中，δ為清潔能源發(fā)電占比，Τ為調(diào)度總時間，Ng為小水電數(shù)目，PDGt(t)為時段t第 η個小水電出力，N為總節(jié)點數(shù)，P&為t節(jié)點m的有功負荷，NB為配電網(wǎng)總支路數(shù)，/f4為時段t 的j支路的有功損耗。
[0059]約束條件為：
[0060]
[0061]
[0062] 1G = 11 | Umin^sUi^sUmax；
[0063] 其中％為t時刻的電壓合格率，ε為電壓合格率下限，N為t時刻監(jiān)測的節(jié)點，Ni為在 可行域內(nèi)的節(jié)點，U為節(jié)點i的電壓，U_和U max分別為電壓的上限和下限。
[0064] 分布式電源最佳接入容量獲取單元，所述分布式電源最佳接入容量獲取單元用于 根據(jù)多目標粒子群算法對所述一體化規(guī)劃模型求解，獲取分布式電源最佳接入容量。分布 式電源最佳接入容量獲取單元具體包括：
[0065] 最優(yōu)解獲取子模塊，所述最優(yōu)解獲取子模塊用于根據(jù)多目標粒子群算法對所述一 體化規(guī)劃模型求解，得到Pareto最優(yōu)解。
[0066] 分布式電源最佳接入容量獲取子單元，所述分布式電源最佳接入容量獲取子單元 用于計算所述Pareto最優(yōu)解對應的分布式電源最佳接入容量。
[0067] 所述分布式電源調(diào)壓具體控制流程為：首先確定電網(wǎng)系統(tǒng)結構，收集分布式電源 配電參數(shù)，考慮到系統(tǒng)的完整性，通過不同時間尺度控制配合，根據(jù)負荷預測、分布式電源 出力預測的結構，運用多目標粒子群算法求解0LTC的電壓上下線和變電站低壓母線電容器 組的動作電壓，并綜合考慮動作次數(shù)，其優(yōu)化的結果通過人工調(diào)度下發(fā)，實時控制為電壓控 制方式，利用分布式電源的動態(tài)調(diào)節(jié)特性來控制分布式電源的功率因素，平衡負荷和小水 電來水的預測誤差。
[0068] 本實施例所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，包括:參數(shù)獲取單元、調(diào) 壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元、一體化規(guī)劃模型建立單元、分布式電源最佳接入容量獲取單 元。能夠在保證電壓合格的情況下利用分布式電源的動態(tài)調(diào)節(jié)特性來控制分布式電源的功 率因數(shù)，改善了配電網(wǎng)的經(jīng)濟效益，提高了接納分布式電源的能力;利用多目標粒子群算法 對優(yōu)化模型進行求解，準確性高，經(jīng)濟性與實用性高。
[0069] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對 于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權項】
1. 一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 參數(shù)獲取單元，所述參數(shù)獲取單元用于獲取分布式電源的配電參數(shù)； 調(diào)壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元，所述經(jīng)濟模型建立單元用于根據(jù)所述配電參數(shù)建立調(diào) 壓系統(tǒng)的技術框架和經(jīng)濟成本模型； 一體化規(guī)劃模型建立單元，所述一體化規(guī)劃模型建立單元用于建立以年綜合費用最小 為第一目標函數(shù)、清潔能源發(fā)電占比最大為第二目標函數(shù)、電壓合格率為約束條件的一體 化規(guī)劃模型； 分布式電源最佳接入容量獲取單元，所述分布式電源最佳接入容量獲取單元用于根據(jù) 多目標粒子群算法對所述一體化規(guī)劃模型求解，獲取分布式電源最佳接入容量。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述參 數(shù)獲取單元中： 所述配電參數(shù)包括系統(tǒng)的電壓等級、節(jié)點之間的電阻抗、節(jié)點之間的電容、配電網(wǎng)的有 功功率和無功功率、各節(jié)點之間的電壓和相角。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào) 壓系統(tǒng)和經(jīng)濟模型建立單元中： 所述調(diào)壓系統(tǒng)為集中式調(diào)壓系統(tǒng)， 所述集中式調(diào)壓系統(tǒng)的經(jīng)濟模型為： Cvo. ce - CADMS+Carea+Cl〇cal+Ctx 其中，C?. μ為集中式電壓控制系統(tǒng)搭建費用，Cadms為能量管理系統(tǒng)成本，Care3aS區(qū)域協(xié) 調(diào)控制器成本，Clciral為本地自治控制器成本，Ctx為通信系統(tǒng)搭建費用； 以10-15min為時間間隔進行實時集中式控制，主動配電網(wǎng)需要具有一定數(shù)據(jù)處理能 力，從數(shù)學角度看，利用優(yōu)化的主動配電網(wǎng)集中式無功電壓控制是一個多目標非線性規(guī)劃 問題：其中，Ud為離散控制變量，包括切換控制變量如分接頭位置、并聯(lián)電容和電抗器，u。為連 續(xù)控制變量，包括配電網(wǎng)各分布式電源的有功功率和無功功率，X為間接控制的因變量，包 括配電網(wǎng)各節(jié)點電壓和相角。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，一體化 規(guī)劃模型建立單元中： 第一目標函數(shù)為：滿足年綜合費用的約束:CminS C彡Cmax， 其中，C?為建設成本，Cop為運行成本，Ci. tr為為第i個分布式電源的接網(wǎng)費用，Ndc為接入 配電網(wǎng)的分布式電源個數(shù)，Tl為新建線路的運行年限，α為銀行利率，(^。^為集中式電壓控 制系統(tǒng)搭建費用，APiciss為時間T內(nèi)總網(wǎng)損，λ為居民用電電價。5. 根據(jù)權利要求4所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，一體化 規(guī)劃模型建立單元中： 第二目標函數(shù)為：其中，S為清潔能源發(fā)電占比，T為調(diào)度總時間，Nc為小水電數(shù)目，PDCt(t)為時段t第η個小 水電出力，N為總節(jié)點數(shù)，節(jié)點m的有功負荷，Nb為配電網(wǎng)總支路數(shù)，Pf4為時段t的j支 路的有功損耗。6. 根據(jù)權利要求5所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，一體化 規(guī)劃模型建立單元中： 約束條件為： IG= { I I Umin^Ui^Umax}其中nt為t時刻的電壓合格率，ε為電壓合格率下限，N為t時刻監(jiān)測的節(jié)點，Ni為在可行 域內(nèi)的節(jié)點，U1為節(jié)點i的電壓，U_和Umax分別為電壓的上限和下限。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種分布式電源與調(diào)壓一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，分布式 電源最佳接入容量獲取單元具體包括： 最優(yōu)解獲取子模塊，所述最優(yōu)解獲取子模塊用于根據(jù)多目標粒子群算法對所述一體化 規(guī)劃模型求解，得到Pareto最優(yōu)解； 分布式電源最佳接入容量獲取子單元，所述分布式電源最佳接入容量獲取子單元用于 計算所述Pareto最優(yōu)解對應的分布式電源最佳接入容量。
【文檔編號】H02J3/38GK105932685SQ201610261198
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權運營管理有限公司