配电网内分布式电源有功无功解耦的多阶段调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力市场环境下配电网优化调度领域，涉及一种配电网内分布式电源有功 无功解耦的多阶段调度方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，在可持续发展战略的影响下，环境恶化和能源短缺逐渐引起人们重视，分布式 电源因为其对环境的友好性，逐渐受到人们关注。此外，随着电力市场化进程的不断加快， 不仅用户对电能质量及用电可靠性的要求不断提高，而且电能需求的增长十分迅速，己经 远远高于计划的增长速度。因此，为了满足未来不断增长的电力需求，分布式电源作为可再 生的绿色能源，逐渐显现出其光明的应用前景。
[0003] 配电网在接入分布式电源之后，不仅改变了传统配电网辐射状的结构，同时也改 变了系统的潮流分布，这样在对配电系统的无功分布进行预测时就会出现各种的不合理， 就会出现无功过剩或者不足等状况，而无功又与系统电压直接相关，这样系统电压就会过 高或者过低。配电系统进行无功调节，在薄弱点注入一定量的无功，就可以升高电压，避免 出现电压崩溃等故障。这样就改善了电压质量，使电力系统能够安全稳定运行，而且能够有 效降低系统有功功率损耗、节约成本。
[0004] 光伏发电、燃料电池等通过逆变器并入电网的分布式电源以及微型燃气轮机、生 物质能发电系统等以励磁电压可调型同步发电机形式并入电网的分布式电源均具有一定 的无功容量，在向电网输送有功功率的同时，也能输送一定容量的无功功率。将分布式电源 的无功出力纳入配电网的优化运行中，能充分发挥分布式电源的无功补偿能力，有助于提 高配电网的运行水平。
[0005]
【发明内容】
： 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供配电网内分布式电源有功无功解耦的 多阶段调度方法，该方法能够实现电力市场环境下配电网对接入其中的分布式电源有功、 无功出力的有效调度，发挥分布式电源对配电网的支撑作用，降低配电系统运行成本，提高 系统运行的安全稳定性。 技术方案：本发明的配电网内分布式电源有功无功解耦的多阶段调度方法，包括下述 步骤： 步骤1)基于短期负荷、可再生能源出力预测，采用日内滚动阶段调度，对配电网日前阶 段调度确定的分布式电源有功出力进行滚动修正，得到修正后的分布式电源有功出力； 步骤2)根据所述步骤1)日内滚动阶段调度确定的修正后分布式电源有功出力，结合 各类型分布式电源的有功、无功耦合特性，确定分布式电源的无功出力范围，实现有功、无 功解耦； 步骤3)基于超短期负荷、可再生能源预测，对分布式电源的有功出力和所述步骤2)确 定的无功出力范围内的分布式电源无功出力进行配电网实时阶段调度。
[0006] 进一步的，所述步骤1)中的配电网日前阶段调度确定的分布式电源有功出力，是 以配电网日前运行成本最小为调度目标，以日前功率平衡约束、日前系统备用约束、日前分 布式电源出力约束、日前分布式电源爬坡约束、日前市场购电约束为约束条件进行调度得 到的。
[0007] 进一步的，所述配电网日前运行成本最小的调度目标为：
式中：f为配电网日前运行的总成本；A功时间间隔；功调度周期；伪配电网内 接入的分布式电源数量；a,、九、分别为第i台分布式电源的二次出力成本系数；t 为日前第i台分布式电源在甜寸刻发出的功率；P/WA伪日前甜寸刻的市场购电电价； 尽伪日前财刻的市场购电量； 所述日前功率平衡约束为：
式中为次日甜寸刻配电网内负荷的功率需求值； 所述日前系统备用约束为：
式中：/fcaxi为第i台分布式电源的最大出力；/fcax^?为从电力市场购电的上限值； 所述日前分布式电源出力约束为：
式中：/Mni为第i台分布式电源的最小出力；战伪第i台分布式电源在财刻的 启停状态，1表示启动，〇表示关停； 所述日前分布式电源爬坡约束为：
式中：I,、仏,分别为第i台分布式电源的爬坡上、下限； 所述日前市场购电约束为：
[0008] 进一步的，所述步骤1)中的日内滚动阶段调度，是以日内配电网运行成本最小为 调度目标，以滚动功率平衡约束、滚动分布式电源爬坡约束、滚动市场购电约束、滚动调度 对日前调度的修正约束为约束条件进行调度。
[0009] 进一步的，所述日内配电网运行成本最小的调度目标为：
式中：f为日内滚动阶段调度的配电网运行成本；为日内当前时刻；a,。、心、C,。分别 为滚动阶段修正后的分布式电源的二次成本系数；为滚动阶段甜寸刻的预测电价； 为滚动阶段甜寸刻从市场的购电量；为日前阶段调度确定的甜寸刻的市场购电 量； 所述滚动功率平衡约束为：
式中：A祝i,伪日内财刻分布式电源出力变化量；A祝&伪日内财刻的电网 购电量的变化量；AIA伪日内甜寸刻负荷的变化量； 所述滚动分布式电源爬坡约束为：
所述滚动市场购电约束为：
式中：/货At为日内甜寸刻确定的滚动阶段市场购电量； 所述滚动调度对日前调度的修正约束为：
式中为最新计划中第i台分布式电源在时段液]出力值；为日前计划 中分布式电源出力值；_为每台分布式电源在滚动调度阶段时的出力与最初的日前调度 计划之差的上限。
[0010] 进一步的，所述各类型分布式电源的有功、无功耦合特性包括： 1) 通过逆变器并网的分布式电源的有功、无功耦合特性如下式所示：
式中：|cL*代表分布式电源提供的最大无功功率；示分布式电源并网逆变器能 提供的最大视在功率；代表并网逆变器提供的有功功率； 2) 以同步发电机为核心的分布式电源的有功、无功耦合特性如下式所示：
式中：八0>别为分布式电源输出有功和无功；忍为空载电势；疋为分布式电源的同步 电抗；〖为机端电压。
[0011] 进一步的，所述配电网实时阶段调度以配电网实时运行成本最小为调度目标，以 潮流约束、电压约束、无功补偿器容量约束、分布式电源无功出力约束为约束条件进行调 度。
[0012] 进一步的，所述配电网实时运行成本最小的调度目标为：
式中为配电公司在实时阶段调度甜寸刻的运行优化成本；为实时阶段甜寸 刻从市场的购电量；/%T 为实时阶段第i台分布式电源在甜寸刻的发电量；A伪 实时阶段甜寸刻的实时电价；Pm为辅助市场的无功电价；汹T^?为配电公司从辅助市场购 买的无功功率； 所述潮流约束为：
式中i、/W人沒i分别为节点i注入的电网有功功率、分布式电源的有功出 力以及负荷的有功需求量；^_riJi、Wi、说i分别为节点i注入的电网无功功率、 分布式电源的无功出力、无功补偿器的补偿容量以及负荷的无功需求量；/,7为节点i、J之 间的电导；％为匕的相角；L分别为节点i、J前电压相角； 所述电压约束为：
式中：匕in、匕ax分别为节点i的电压上、下限值； 所述无功补偿器容量约束：
式中：況'imax、況'imin分别为安装在节点i处的无功补偿装置的容量上、下限。
[0013]所述分布式电源无功出力约束：
式中：di为第/台分布式电源的无功出力；dimax、dimin分别为第i台分布 式电源无功出力的上、下限。
[0014]有益效果：本发明和现有技术相比，具有以下优点： 目前的配电网优化调度技术方法中，只包含日前一个阶段或日前和实时两个阶段的调 度，其中，一个阶段的调度过于简单，两个阶段的调度时间跨度太大，都不适应于接入大规 模分布式电源的配电网的实际运行。并且现有的配电网实时调度技术方案中，没有解决分 布式电源有功、无功出力耦合的问题，直接将分布式电源有功、无功出力纳入实时调度会降 低求解效率，大大增加计算时间。本发明提供的技术方案在日前和实时阶段之间增加了日 内滚动调度阶段，减小了配电网调度的时间跨度，通过日内滚动调度阶段的过渡和修正，可 以提高配电网调度的准确性，更加贴合配电网运行实际。此外在滚动调度阶段可以实现有 功、无功出力的解耦，确定分布式电源的无功出力范围，从而在实时调度阶段分别对有功、 无功出力进行优化，提高了求解效率，适合大规模配电网的计算需求。
【附图说明】[0015] 图1为本发明技术方案提供的方法流程图。
【具体实施方式】[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和说明书附图 对本发明进行深入地详细说明。
[0017] 本发明方法的一种实施例中，具体步骤如下： 步骤1)基于短期负荷、可再生能源出力预测，采用日内滚动阶段调度，对配电网日前调 度阶段确定的分布式电源有功出力进行滚动修正；日内滚动阶段调度的调度周期为1~2小 时，可针对实际配电网调度在该范围内合理选择。
[0018] 步骤2)根据滚动阶段最新确定的分布式电源有功出力，结合各类型分布式电源的 有功、无功耦合特性，确定分布式电源的无功出力范围，实现有功、无功解耦； 步骤3)在配电网实时调度阶段，基于超短期负荷、可再生能源预测，对分布式电源的有 功出力和滚动调度阶段确定的无功出力范围内对分布式电源无功出力进行调度。
[0019] 其中，所述配电网日前调度阶段以配电网日前运行成本最小为调度目标，以日前 功率平衡约束、日前系统备用约束、日前分布式电源出力约束、日前分布式电源爬坡约束、 日前市场购电约束为约束条件进行调度。
[0020] 配电网日前运行成本最小的调度目标为：
式中：f为配电网日前运行的总成本；A功时间间隔；功调度周期；伪配电网内 接入的分布式电源数量；a,、九、分别为第i台分布式电源的二次出力成本系数；t 为日前第i台分布式电源在甜寸刻发出的功率；P/WA伪日前甜寸刻的市场购电电价； &伪日前财刻的市场购电量。
[0021] 所述日前功率平衡约束为：
式中为次日甜寸刻配电网内负荷的功率需求值； 所述日前系统备用约束为：
式中：/fcaxi为第i台分布式电源的最大出力；/fcax^?为从电力市场购电的上限值； 所述日前分布式电源出力约束为：
式中：/Mni为第i台分布式电源的最小出力；战伪第i台分布式电源在财刻的 启停状态，1表示启动，〇表示关停； 所述日前