配電網(wǎng)內(nèi)分布式電源有功無功解耦的多階段調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力市場(chǎng)環(huán)境下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，涉及一種配電網(wǎng)內(nèi)分布式電源有功 無功解耦的多階段調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的影響下，環(huán)境惡化和能源短缺逐漸引起人們重視，分布式 電源因?yàn)槠鋵?duì)環(huán)境的友好性，逐漸受到人們關(guān)注。此外，隨著電力市場(chǎng)化進(jìn)程的不斷加快， 不僅用戶對(duì)電能質(zhì)量及用電可靠性的要求不斷提高，而且電能需求的增長(zhǎng)十分迅速，己經(jīng) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于計(jì)劃的增長(zhǎng)速度。因此，為了滿足未來不斷增長(zhǎng)的電力需求，分布式電源作為可再 生的綠色能源，逐漸顯現(xiàn)出其光明的應(yīng)用前景。
[0003] 配電網(wǎng)在接入分布式電源之后，不僅改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)輻射狀的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也改 變了系統(tǒng)的潮流分布，這樣在對(duì)配電系統(tǒng)的無功分布進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)各種的不合理， 就會(huì)出現(xiàn)無功過?；蛘卟蛔愕葼顩r，而無功又與系統(tǒng)電壓直接相關(guān)，這樣系統(tǒng)電壓就會(huì)過 高或者過低。配電系統(tǒng)進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，在薄弱點(diǎn)注入一定量的無功，就可以升高電壓，避免 出現(xiàn)電壓崩潰等故障。這樣就改善了電壓質(zhì)量，使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且能夠有 效降低系統(tǒng)有功功率損耗、節(jié)約成本。
[0004] 光伏發(fā)電、燃料電池等通過逆變器并入電網(wǎng)的分布式電源以及微型燃?xì)廨啓C(jī)、生 物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)等以勵(lì)磁電壓可調(diào)型同步發(fā)電機(jī)形式并入電網(wǎng)的分布式電源均具有一定 的無功容量，在向電網(wǎng)輸送有功功率的同時(shí)，也能輸送一定容量的無功功率。將分布式電源 的無功出力納入配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行中，能充分發(fā)揮分布式電源的無功補(bǔ)償能力，有助于提 高配電網(wǎng)的運(yùn)行水平。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
： 技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供配電網(wǎng)內(nèi)分布式電源有功無功解耦的 多階段調(diào)度方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)電力市場(chǎng)環(huán)境下配電網(wǎng)對(duì)接入其中的分布式電源有功、 無功出力的有效調(diào)度，發(fā)揮分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的支撐作用，降低配電系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高 系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。 技術(shù)方案：本發(fā)明的配電網(wǎng)內(nèi)分布式電源有功無功解耦的多階段調(diào)度方法，包括下述 步驟： 步驟1)基于短期負(fù)荷、可再生能源出力預(yù)測(cè)，采用日內(nèi)滾動(dòng)階段調(diào)度，對(duì)配電網(wǎng)日前階 段調(diào)度確定的分布式電源有功出力進(jìn)行滾動(dòng)修正，得到修正后的分布式電源有功出力； 步驟2)根據(jù)所述步驟1)日內(nèi)滾動(dòng)階段調(diào)度確定的修正后分布式電源有功出力，結(jié)合 各類型分布式電源的有功、無功耦合特性，確定分布式電源的無功出力范圍，實(shí)現(xiàn)有功、無 功解耦； 步驟3)基于超短期負(fù)荷、可再生能源預(yù)測(cè)，對(duì)分布式電源的有功出力和所述步驟2)確 定的無功出力范圍內(nèi)的分布式電源無功出力進(jìn)行配電網(wǎng)實(shí)時(shí)階段調(diào)度。
[0006] 進(jìn)一步的，所述步驟1)中的配電網(wǎng)日前階段調(diào)度確定的分布式電源有功出力，是 以配電網(wǎng)日前運(yùn)行成本最小為調(diào)度目標(biāo)，以日前功率平衡約束、日前系統(tǒng)備用約束、日前分 布式電源出力約束、日前分布式電源爬坡約束、日前市場(chǎng)購(gòu)電約束為約束條件進(jìn)行調(diào)度得 到的。
[0007] 進(jìn)一步的，所述配電網(wǎng)日前運(yùn)行成本最小的調(diào)度目標(biāo)為：
式中：f為配電網(wǎng)日前運(yùn)行的總成本；A功時(shí)間間隔；功調(diào)度周期；偽配電網(wǎng)內(nèi) 接入的分布式電源數(shù)量；a,、九、分別為第i臺(tái)分布式電源的二次出力成本系數(shù)；t 為日前第i臺(tái)分布式電源在甜寸刻發(fā)出的功率；P/WA偽日前甜寸刻的市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)； 盡偽日前財(cái)刻的市場(chǎng)購(gòu)電量； 所述日前功率平衡約束為：
式中為次日甜寸刻配電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的功率需求值； 所述日前系統(tǒng)備用約束為：
式中：/fcaxi為第i臺(tái)分布式電源的最大出力；/fcax^?為從電力市場(chǎng)購(gòu)電的上限值； 所述日前分布式電源出力約束為：
式中：/Mni為第i臺(tái)分布式電源的最小出力；戰(zhàn)偽第i臺(tái)分布式電源在財(cái)刻的 啟停狀態(tài)，1表示啟動(dòng)，〇表示關(guān)停； 所述日前分布式電源爬坡約束為：
式中：I,、仏,分別為第i臺(tái)分布式電源的爬坡上、下限； 所述日前市場(chǎng)購(gòu)電約束為：
[0008] 進(jìn)一步的，所述步驟1)中的日內(nèi)滾動(dòng)階段調(diào)度，是以日內(nèi)配電網(wǎng)運(yùn)行成本最小為 調(diào)度目標(biāo)，以滾動(dòng)功率平衡約束、滾動(dòng)分布式電源爬坡約束、滾動(dòng)市場(chǎng)購(gòu)電約束、滾動(dòng)調(diào)度 對(duì)日前調(diào)度的修正約束為約束條件進(jìn)行調(diào)度。
[0009] 進(jìn)一步的，所述日內(nèi)配電網(wǎng)運(yùn)行成本最小的調(diào)度目標(biāo)為：
式中：f為日內(nèi)滾動(dòng)階段調(diào)度的配電網(wǎng)運(yùn)行成本；為日內(nèi)當(dāng)前時(shí)刻；a,。、心、C,。分別 為滾動(dòng)階段修正后的分布式電源的二次成本系數(shù)；為滾動(dòng)階段甜寸刻的預(yù)測(cè)電價(jià)； 為滾動(dòng)階段甜寸刻從市場(chǎng)的購(gòu)電量；為日前階段調(diào)度確定的甜寸刻的市場(chǎng)購(gòu)電 量； 所述滾動(dòng)功率平衡約束為：
式中：A祝i,偽日內(nèi)財(cái)刻分布式電源出力變化量；A祝&偽日內(nèi)財(cái)刻的電網(wǎng) 購(gòu)電量的變化量；AIA偽日內(nèi)甜寸刻負(fù)荷的變化量； 所述滾動(dòng)分布式電源爬坡約束為：
所述滾動(dòng)市場(chǎng)購(gòu)電約束為：
式中：/貨At為日內(nèi)甜寸刻確定的滾動(dòng)階段市場(chǎng)購(gòu)電量； 所述滾動(dòng)調(diào)度對(duì)日前調(diào)度的修正約束為：
式中為最新計(jì)劃中第i臺(tái)分布式電源在時(shí)段液]出力值；為日前計(jì)劃 中分布式電源出力值；_為每臺(tái)分布式電源在滾動(dòng)調(diào)度階段時(shí)的出力與最初的日前調(diào)度 計(jì)劃之差的上限。
[0010] 進(jìn)一步的，所述各類型分布式電源的有功、無功耦合特性包括： 1) 通過逆變器并網(wǎng)的分布式電源的有功、無功耦合特性如下式所示：
式中：|cL*代表分布式電源提供的最大無功功率；示分布式電源并網(wǎng)逆變器能 提供的最大視在功率；代表并網(wǎng)逆變器提供的有功功率； 2) 以同步發(fā)電機(jī)為核心的分布式電源的有功、無功耦合特性如下式所示：
式中：八0>別為分布式電源輸出有功和無功；忍為空載電勢(shì)；疋為分布式電源的同步 電抗；〖為機(jī)端電壓。
[0011] 進(jìn)一步的，所述配電網(wǎng)實(shí)時(shí)階段調(diào)度以配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行成本最小為調(diào)度目標(biāo)，以 潮流約束、電壓約束、無功補(bǔ)償器容量約束、分布式電源無功出力約束為約束條件進(jìn)行調(diào) 度。
[0012] 進(jìn)一步的，所述配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行成本最小的調(diào)度目標(biāo)為：
式中為配電公司在實(shí)時(shí)階段調(diào)度甜寸刻的運(yùn)行優(yōu)化成本；為實(shí)時(shí)階段甜寸 刻從市場(chǎng)的購(gòu)電量；/%T 為實(shí)時(shí)階段第i臺(tái)分布式電源在甜寸刻的發(fā)電量；A偽 實(shí)時(shí)階段甜寸刻的實(shí)時(shí)電價(jià)；Pm為輔助市場(chǎng)的無功電價(jià)；洶T^?為配電公司從輔助市場(chǎng)購(gòu) 買的無功功率； 所述潮流約束為：
式中i、/W人沒i分別為節(jié)點(diǎn)i注入的電網(wǎng)有功功率、分布式電源的有功出 力以及負(fù)荷的有功需求量；^_riJi、Wi、說i分別為節(jié)點(diǎn)i注入的電網(wǎng)無功功率、 分布式電源的無功出力、無功補(bǔ)償器的補(bǔ)償容量以及負(fù)荷的無功需求量；/,7為節(jié)點(diǎn)i、J之 間的電導(dǎo)；％為匕的相角；L分別為節(jié)點(diǎn)i、J前電壓相角； 所述電壓約束為：
式中：匕in、匕ax分別為節(jié)點(diǎn)i的電壓上、下限值； 所述無功補(bǔ)償器容量約束：
式中：況'imax、況'imin分別為安裝在節(jié)點(diǎn)i處的無功補(bǔ)償裝置的容量上、下限。
[0013]所述分布式電源無功出力約束：
式中：di為第/臺(tái)分布式電源的無功出力；dimax、dimin分別為第i臺(tái)分布 式電源無功出力的上、下限。
[0014]有益效果：本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 目前的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)方法中，只包含日前一個(gè)階段或日前和實(shí)時(shí)兩個(gè)階段的調(diào) 度，其中，一個(gè)階段的調(diào)度過于簡(jiǎn)單，兩個(gè)階段的調(diào)度時(shí)間跨度太大，都不適應(yīng)于接入大規(guī) 模分布式電源的配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行。并且現(xiàn)有的配電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)方案中，沒有解決分 布式電源有功、無功出力耦合的問題，直接將分布式電源有功、無功出力納入實(shí)時(shí)調(diào)度會(huì)降 低求解效率，大大增加計(jì)算時(shí)間。本發(fā)明提供的技術(shù)方案在日前和實(shí)時(shí)階段之間增加了日 內(nèi)滾動(dòng)調(diào)度階段，減小了配電網(wǎng)調(diào)度的時(shí)間跨度，通過日內(nèi)滾動(dòng)調(diào)度階段的過渡和修正，可 以提高配電網(wǎng)調(diào)度的準(zhǔn)確性，更加貼合配電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際。此外在滾動(dòng)調(diào)度階段可以實(shí)現(xiàn)有 功、無功出力的解耦，確定分布式電源的無功出力范圍，從而在實(shí)時(shí)調(diào)度階段分別對(duì)有功、 無功出力進(jìn)行優(yōu)化，提高了求解效率，適合大規(guī)模配電網(wǎng)的計(jì)算需求。
【附圖說明】[0015] 圖1為本發(fā)明技術(shù)方案提供的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行深入地詳細(xì)說明。
[0017] 本發(fā)明方法的一種實(shí)施例中，具體步驟如下： 步驟1)基于短期負(fù)荷、可再生能源出力預(yù)測(cè)，采用日內(nèi)滾動(dòng)階段調(diào)度，對(duì)配電網(wǎng)日前調(diào) 度階段確定的分布式電源有功出力進(jìn)行滾動(dòng)修正；日內(nèi)滾動(dòng)階段調(diào)度的調(diào)度周期為1~2小 時(shí)，可針對(duì)實(shí)際配電網(wǎng)調(diào)度在該范圍內(nèi)合理選擇。
[0018] 步驟2)根據(jù)滾動(dòng)階段最新確定的分布式電源有功出力，結(jié)合各類型分布式電源的 有功、無功耦合特性，確定分布式電源的無功出力范圍，實(shí)現(xiàn)有功、無功解耦； 步驟3)在配電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度階段，基于超短期負(fù)荷、可再生能源預(yù)測(cè)，對(duì)分布式電源的有 功出力和滾動(dòng)調(diào)度階段確定的無功出力范圍內(nèi)對(duì)分布式電源無功出力進(jìn)行調(diào)度。
[0019] 其中，所述配電網(wǎng)日前調(diào)度階段以配電網(wǎng)日前運(yùn)行成本最小為調(diào)度目標(biāo)，以日前 功率平衡約束、日前系統(tǒng)備用約束、日前分布式電源出力約束、日前分布式電源爬坡約束、 日前市場(chǎng)購(gòu)電約束為約束條件進(jìn)行調(diào)度。
[0020] 配電網(wǎng)日前運(yùn)行成本最小的調(diào)度目標(biāo)為：
式中：f為配電網(wǎng)日前運(yùn)行的總成本；A功時(shí)間間隔；功調(diào)度周期；偽配電網(wǎng)內(nèi) 接入的分布式電源數(shù)量；a,、九、分別為第i臺(tái)分布式電源的二次出力成本系數(shù)；t 為日前第i臺(tái)分布式電源在甜寸刻發(fā)出的功率；P/WA偽日前甜寸刻的市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)； &偽日前財(cái)刻的市場(chǎng)購(gòu)電量。
[0021] 所述日前功率平衡約束為：
式中為次日甜寸刻配電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的功率需求值； 所述日前系統(tǒng)備用約束為：
式中：/fcaxi為第i臺(tái)分布式電源的最大出力；/fcax^?為從電力市場(chǎng)購(gòu)電的上限值； 所述日前分布式電源出力約束為：
式中：/Mni為第i臺(tái)分布式電源的最小出力；戰(zhàn)偽第i臺(tái)分布式電源在財(cái)刻的 啟停狀態(tài)，1表示啟動(dòng)，〇表示關(guān)停； 所述日前