br>[0100] 应用本发明所提的微电网实时无功电压控制方法，需要首先获取微电网系统的基 本参数、微电源的基本参数W及微电网系统的运行参数，包括：
[0101] 微电网的拓扑结构与线路参数；
[0102] 直接并网型微电源的运行功率因数范围、逆变器接口型微电源逆变器的基本参 数；
[0103] 微电网运行的节点电压上下限、系统中实时的负荷W及微电源实时的有功出力数 据。
[0104] 第1步:获取微电网在线实时监测或实时有功调节后微电源有功信息，近似计算微 电源在当前有功出力下的无功出力上限，计算包括：
[0105] 1)根据逆变器自身参数，由不等式（1)和(2)计算微电源在功率平面的有功、无功 功率运行区域。
[0108] 式中：P、Q、Vs为逆变器的运行参数，分别表示逆变器输出的有功功率、无功功率和 端口电压;Ismax、Vsmax、X为逆变器的设备参数，分别表示逆变器允许流过的最大电流、最大交 流调制电压和桥臂等值电抗。
[0109] 分别令Vs = Vmin和Vs = Vmax可W得到附图2所示的点画曲线包围的区域和实曲线包 围的区域;其中左图所示为蓄电池和超级电容器具有四象限运行能力的接口逆变器功率运 行区域，右图所示为具有两象限的运行能力的接口逆变器功率运行区域。
[0110] 2)对附图2所示的功率圆边界，忽略逆变器端口电压的影响，只计及微电源有功出 力的影响，采用分段线性化的思想近似计算无功出力上限，如附图2中的灰色实线所示，具 体的分段表达式如式(3)和式(4)所示：
[0113] 其中：ai~a6，bi~b6为待计算系数，将（1)和（2)转换为等式，代入Vs = Vmin和Vs = Vma冰解相应的方程，可W得到附图帥化，91)、化，92)和口3的值，代入(3)和(4)即可确定曰1 ~ae，bi ~be。
[0114] 3)代入当前微电源有功出力值，计算微电源无功出力上限。
[0115] 在此计算后，根据实际机组的启停状态进行无功出力上限修正。对于蓄电池和超 级电容器等储能元件，在整个过程中始终处于运行状态，当其有功出力为0时，能够最大限 度的发出无功功率;对于风电、光伏等半控型微电源和微型燃气轮机、燃料电池等全控型微 电源，当其有功出力为加寸，认为机组停运，不能提供无功功率，需要将其无功出力上限设为 0。
[0116] 第2步:建立无功优化的数学模型，其目标函数和约束条件分别为：
[0117] 1)结合微电网线路短、潮流小、网损小的特点，考虑微电源无功出力均衡度作为目 标函数，使得分散在微电网系统中的微电源都留有一定的调节能力，W应对微电网中由于 风、光、荷的随机波动造成的电压偏移。其数学模型为所有微电源无功裕度的方差最小，如 式(5)所示：
[0118]
:(:5)
[0119] 式中:Μ为微电网中可调无功源的数量，Qupi表示第i个无功源在当前无功出力下的 上调裕度，可由式(6)计算的得到。
[0120]
化）
[0121] 其中：Qimax为第i个无功源的无功出力上限，可由式(3)或(4)计算得到。
[0122] 2)参考大电网的无功优化问题，本发明中考虑到的约束条件包括交流潮流约束、 节点电压和微电源的无功出力约束，具体如式(7)~(9)所示：
[0123]
C7)
[0124] Vimin < Vi < Vimax ?^Ν (8)
[0125] Qimin<A<Qimax iel (9)
[0126] 式中：N为微电网中的节点数，Μ为微电网中的微电源数，Pi和化分别为节点i的净注 入有功和无功功率，Gij和Bij分别为导纳阵中的实部和虚部元素，0ij为节点i和j之间的相角 差。Vimin和Vimax分别为节点i电压运行的上下限值，Qimin和化max分别为无功源i无功出力的下 上限值。
[0127] 在求解上述的优化问题过程中，选择微电源的无功出力为控制变量;其余各未知 量，包括微电源的节点电压和节点间的相角差为状态变量。但该问题中式(7)的等式约束往 往使问题的可行域为一个非凸集合，使得优化问题难W求解，需要对此进行转换。
[0128] 第3步:计算节点电压(状态变量)对微电源无功出力（控制变量)在某一稳定行点 的灵敏度系数矩阵，包括：
[0129] 1)根据微电网的负荷信息W及微电源的无功出力上限对无功负荷进行预安排，每 个无功源的无功出力按照式（10)确定，体现了按照无功出力上限均衡分配无功负荷的原 贝1J，但是在预安排中并未考虑到微电网中的无功损耗。
1U1
[0130]
[0131] 式中：Qimax为无功源i无功出力的上限值，终为微电源i预给定的无功注入，经L为 节点j的无功负荷，N为节点数，Μ为微电源数。
[0132] 2)基于微电源的有功出力和预给定的无功出力，解式(7)得到当前稳定运行点，将 待优化求解的控制变量和状态变量用当前稳定运行点和修正量表示，如式(11)所示
[0133]
(Π )
[0134] 式中：u为微电源注入无功功率(控制变量)组成的列向量，X为节点电压(状态变 量)组成的列向量，等式右边第一项为当前稳定运行点值，第二项为待求解修正量。
[0135] 3)计算灵敏度系数矩阵，将式(7)改写成f(x，u) =0,然后将其在当前稳定运行点 线性化得到式(12)所示的线性化关系
[0136] Δ X = Sxu A U (12)
[0137] 式中：Sxu为状态变量对控制变量的灵敏度系数矩阵。通过对方程和变量进行适当 的排序，灵敏度系数矩阵可由式(13)计算得到
[013 引
U3)
[0139] 其中：分块子矩阵Ji~J4对应着不同的含义，Ji为方阵，表示平衡节点有功与所有 发电机节点无功注入方程对平衡节点注入有功与所有发电机节点电压的偏导数;J2为上述 方程对其余状态变量的偏导数;J4为方阵，表示已知节点注入功率方程对非电源节点电压 和非平衡节点相角的偏导数;J3为上述方程对其余变量的偏导数值;J5和J6中的元素为确定 值，J5中第一行元素全为0,剩余部分为对角元为1的对角阵，J6中的元素全为0。
[0140] 第4步:将难W求解的非凸无功优化模型转化成标准的二次规划子问题，进行迭代 求解，包括：
[0141] 1)利用第3步计算得到的灵敏度系数矩阵，消去优化模型中的状态变量，将模型改 写为仅含控制变量修正项的二次规划子问题。
[0142] 改写后等价模型如式（14)~（16):
[0146]目标函数中Η为海森矩阵，f为一次项系数向量，分别由式(17)和式(18)计算。
[0149] 式中：Vimin表示节点i的电压下限值，Vimax节点i的电压上限值.公min无功源i的无功 出力下限，公"&^无功源1的无功出力上限;￥1*^表示节点1在第3步潮流计算的电压，货表示无 功源i在第3步潮流计算的无功出力。
[0150] 2)求解1)中式（14)~（16)设及的二次规划子问题，得控制变量的修正量Au，利用 式(11)修正控制变量u。
[0151] 3)判断是否满足式（19)的收敛条件，如果不满足收敛条件，将2)中修正后的U代入 第3步中重新进行潮流计算，进行新一次迭代;如果满足收敛条件执行4)。
[0152] ||AuM〇〇<1〇-6 (19)
[0153] 4)针对2)中得到的修正后的U进行潮流计算，在此潮流计算的基础上，统计得到微 电网的节点电压，微电源注入功率和微电源无功出力均衡度。
[0154] 综上所述，本发明分析了不同有功出力工况下的微电源提供无功功率的能力，建 立了与有功出力相关的微电源无功出力上限的分段线性化模型;建立了一种考虑微电源无 功出力均衡度的优化模型，本发明所提的微电源无功出力均衡度，是指按照在给定有功出 力工况下的微电源无功出力上限均分微电网中总的无功负荷;该模型能够有效地均衡微电 源的无功出力，确保分散于微电网中的微电源都留有一定的调节裕度，配合逆变器的工作 特性，能够很好地应对微电网由于风、光、荷的随机波动造成的电压偏移，提高了微电网系 统的安全稳定运行能力；在对于模型的求解方法上，采用灵敏度分析的方法将所建的计算 难度大的非凸数学优化模型转化为一系列标准的二次规划子问题，实现了对模型的快速求 解，满足了实时控制对求解快速性的需求。所建立的考虑微电源无功出力均衡度优化模型 和求解方法为微电网的实时无功电压控制提供了理论依据与技术指导。
【主权项】
1. 考虑微电源无功出力均衡度的微电网实时电压控制方法，其特征在于，包括： 步骤1:对微电网中的微电源分类，分为直接并网型微电源和逆变器接口型微电源； 对于直接并网型微电源，按照给定功率因数来确定其无功功率范围； 对于逆变器接口型微电源，建立不同有功出力工况下，通用的微电源无功出力上限分 段线性数学模型;拟合逆变器无功出力上限值； 步骤2:在在线监测或实时有功控制给定微电网系统中实时有功数据基础上，建立考虑 微电源无功出力均衡度的实时电压调节优化模型； 步骤3:采用灵敏度分析的方法，将所提无功优