一种分布式光伏集群优化调度方法和系统与流程

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种分布式光伏集群优化调度方法和系统。

背景技术：

随着化石能源枯竭、环境污染等问题日益严峻，大力发展清洁可再生能源已成为重要的能源战略。分布式光伏具备环境友好、可靠性高、能源利用率高等特点，近年随着分布式光伏发电技术的日趋成熟以及发电成本的逐渐下降，分布式光伏在电网中的渗透率不断提高，但分布式光伏大规模、集群化接入将对配电网的安全稳定及经济运行产生重大影响。其中由于分布式光伏集群接入配电网而造成的电压质量问题需特别关注。高渗透率的分布式电源集群并网会引起电压波动或者过电压导致其脱网，严重制约配电网消纳可再生能源发电的能力，浪费电网资源和可再生能源。针对分布式光伏大规模接入配电网所造成的过电压等问题，目前已有文献开展了面向配电网的有功调度、无功电压控制等研究，通过协调分布式光伏逆变器、传统无功调节设备、储能装置以实现配电网电压安全。但现有的针对单个分布式光伏的调控方法依赖于高精度的光伏及负荷预测数据，无法适应光伏出力及负荷需求的波动性及不确定性，此外由于分布式光伏在电网中的渗透率越来越高，传统优化方法需协调的控制设备数量增多，进而产生计算难度高、控制维数多、响应速度慢等问题。

模型预测控制是一种基于模型的有限时域闭环优化控制算法，具有易于建模、控制效果良好、鲁棒性强等优点，能够有效应对系统的非线性、时变性和不确定性。与传统的开环优化一次下发全部优化指令的优化方式不同，模型预测控制采用滚动优化策略，其机理为：在每一采样时刻，根据当前系统状态及测量信息，基于预测模型对未来状态的预测结果，在线求解一个有限时长的最优控制问题，得到当前时刻和未来时段内的控制行为，并只执行当前时刻的控制行为，在下一个采样时刻，根据前一时刻控制后的系统状态及新的测量信息，重复上述过程。现有技术中基于模型预测控制的电力系统调控方法研究均针对系统内的有功功率进行优化调度，不仅未考虑对分布式光伏逆变器中的无功功率以及传统电力系统中的无功调节装备进行调控，而且存在运行成本高，线路损耗大，分布式光伏并网能力差、控制效果差等问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中运行成本高，线路损耗大，分布式光伏并网能力差、控制效果差的不足，本发明提供一种分布式光伏集群优化调度方法和系统，主站对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；子站接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将短时间尺度优化调度结果分配给各光伏场站；光伏场站接收子站的分配结果，并将分配结果结合光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令；光伏单元执行所述短时间尺度的调度指令，得到执行结果，降低了运行成本和线路损耗，且提高了分布式光伏并网能力和控制效果。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，一种分布式光伏集群优化调度方法，包括：

主站对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；

子站接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将所述短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站；

所述光伏场站接收子站的分配结果，并将所述分配结果结合所述光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令；

所述光伏单元执行所述短时间尺度的调度指令，得到执行结果。

所述优化调度模型的构建，包括：

主站以配电网网损最小为第一优化目标，结合分布式光伏集群有功功率预测值及负荷功率预测值，构建基于第一时间间隔的的长时间尺度优化调度模型；

对所述长时间尺度优化调度模型滚动求解，得到未来多个第一时间间隔内的优化调度结果；

基于所述多个第一时间间隔内的优化调度结果预测未来多个第一时间间隔内的分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率；

基于第一个第一时间间隔时段内的调度指令，并以其优化结果作为短时间尺度优化调度的调节基点，并以配电网网损最小为第二优化目标，构建基于第二时间间隔的短时间尺度优化调度模型；

对所述短时间尺度优化调度模型滚动求解，得到未来多个第二时间间隔内分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量；

执行第一个第二时间间隔时段的调度指令；

基于所述短时间调度结果对长时间尺度优化调度结果进行修正；

所述第二时间间隔小于所述第一时间间隔，且能被第一时间间隔整除。

所述长时间尺度优化调度模型包括以所述第一优化目标构建的第一目标函数和第一约束条件；

所述短时间尺度优化调度模型包括以所述第二优化目标构建的第二目标函数和第二约束条件；

所述第一约束条件包括第一潮流约束、第一电压水平约束、第一支路容量约束、第一分布式光伏集群运行约束、有载调压变压器运行约束、第一静止无功补偿装置运行约束、补偿电容器组运行约束和第一储能装置运行约束；

所述第二约束条件包括第二潮流约束、第二电压水平约束、第二支路容量约束、第二分布式光伏集群运行约束、第二静止无功补偿装置运行约束和第二储能装置运行约束。

所述第一目标函数如下式：

其中，fl为长时间尺度下分布式光伏集群接入的配电网网损，t0为起始时间，δt为长时间尺度的第一时间间隔，m为长时间尺度的控制步长，n为节点总数，c(i)为以i为首节点的支路的末节点集合；rij为支路ij的电阻；为长时间尺度下t时刻支路ij电流的平方，其为以分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率为控制变量的函数。

所述第一潮流约束如下式：

式中，α(j)为以j为末节点的支路的首节点集合，β(j)为以j为首节点的支路的末节点集合；pij,t、qij,t分别为t时刻支路ij的有功功率和无功功率，pj,t、qj,t分别为t时刻节点j的有功功率和无功功率，pjk,t、qjk,t分别为t时刻支路jk的有功功率和无功功率，pcluster,j,t、qcluster,j,t分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率和无功功率，pload,j,t、qload,j,t分别为t时刻节点j处负荷的有功功率和无功功率，pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，qc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的无功功率，qsvc,j,t为t时刻节点j处静止无功补偿装置的无功功率；为长时间尺度下t时刻节点i的电压幅值，为长时间尺度下t时刻节点i的电压幅值的平方，为长时间尺度下t时刻节点j的电压幅值的平方；为长时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值，为长时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值的平方；xij为支路ij上有载调压变压器的阻抗；kij,t为t时刻支路ij上有载调压变压器的变比。

所述第一电压水平约束如下式：

式中，分别为长时间尺度下节点i的电压幅值下限和上限。

所述支路容量约束如下式：

式中，为长时间尺度下支路ij的电流幅值上限。

所述第一分布式光伏集群运行约束如下式：

式中，为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率预测值，分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率下限和上限。

所述有载调压变压器运行约束如下式：

kij,t＝k0+kij,n,tδkij

式中，k0为有载调压变压器的标准变比，kij,n,t为t时刻支路ij有载调压变压器的第n个调节档位，δkij为支路ij上有载调压变压器的调节步长，分别为支路ij有载调压变压器调节档位的下限和上限。

所述第一静止无功补偿装置运行约束如下式：

式中，分别为节点j处静止无功补偿装置的无功功率下限和上限。

所述补偿电容器组运行约束如下式：

式中，hc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的调节档位，且hc,j,t为整数，hmax为补偿电容器组的最大调节档位，qc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的无功功率，δqc,j为节点j处补偿电容器组每调一档的无功功率变化量。

所述第一储能装置运行约束如下式：

式中，esoc,j,t为t时刻节点j处储能装置的电量，esoc,j,t+δt为t+δt时刻节点j处储能装置的电量，为节点j处储能装置的充电限值；pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，为节点j处储能装置的最大充电功率，为节点j处储能装置的最大放电功率；ηch为储能装置的充电效率，ηdis为储能装置的放电效率；dch,j,t、ddis,j,t为0-1变量，所述储能装置充电时，dch,j,t＝1，ddis,j,t＝0；所述储能装置放电时，dch,j,t＝0，ddis,j,t＝1。

所述第二目标函数如下式：

其中，fs为短时间尺度下分布式光伏集群接入的配电网网损，t0为起始时间，δt为短时间尺度的第二时间间隔，n为短时间尺度的控制步长；为短时间尺度下t时刻支路ij电流的平方，其为以分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量为控制变量的函数。

所述第二潮流约束如下式：

式中，为短时间尺度下t时刻节点j的电压幅值的平方，为短时间尺度下t时刻节点i的电压幅值，为短时间尺度下t时刻节点i的电压幅值的平方；为短时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值；δpch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率增量，δpdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率增量，δqcluster,j,t为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率增量，δqsvc,j,t为t时刻节点j处静止无功补偿装置的无功功率增量。

所述第二电压水平约束如下式：

式中，分别为短时间尺度下节点i的电压幅值下限和上限。

所述第二支路容量约束如下式：

式中，为长时间尺度下支路ij的电流幅值上限。

所述第二分布式光伏集群运行约束如下式：

式中，为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率预测值，分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率下限和上限。

所述第二静止无功补偿装置运行约束如下式：

式中，分别为节点j处静止无功补偿装置的无功功率下限和上限。

所述第二储能装置运行约束如下式：

式中，esoc,j,t为t时刻节点j处储能装置的电量，esoc,j,t+δt为t+δt时刻节点j处储能装置的电量，为节点j处储能装置的充电限值；pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，为节点j处储能装置的最大充电功率，为节点j处储能装置的最大放电功率；ηch为储能装置的充电效率，ηdis为储能装置的放电效率；dch,j,t、ddis,j,t为0-1变量，所述储能装置充电时，dch,j,t＝1，ddis,j,t＝0；所述储能装置放电时，dch,j,t＝0，ddis,j,t＝1。

所述子站将所述短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站，如下式：

式中，qstation,a,t为t时刻第a个光伏场站所分配到的无功功率，suq,a,t为t时刻第a个光伏场站对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度，suq,b,t为t时刻第b个光伏场站对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度，b为分布式光伏集群中的光伏场站总数，qcluster,j,t为t时刻主站下发的第j个分布式光伏集群的短时间尺度优化调度结果。

所述光伏场站将所述分配结果分配给光伏场站中的各光伏单元，如下式：

式中，qpv,r,t为t时刻第r个光伏单元所分配到的无功功率，为t时刻第r个光伏单元无功功率最大可调容量，为t时刻第h个光伏单元无功功率最大可调容量，h为光伏场站中的光伏单元总数。

另一方面，本发明提供一种分布式光伏集群优化调度系统，包括：

主站，用于对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；

子站，用于接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将所述短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站；

光伏场站，用于接收子站的分配结果，并将所述分配结果结合所述光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令，所述光伏场站中的光伏单元执行所述短时间尺度的调度指令，得到执行结果。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的分布式光伏集群优化调度方法中，主站对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；子站接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将短时间尺度优化调度结果分配给各光伏场站；光伏场站接收子站的分配结果，并将分配结果结合光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令；光伏单元执行所述短时间尺度的调度指令，得到执行结果，降低了运行成本和线路损耗，且提高了分布式光伏并网能力和控制效果；

本发明提供的分布式光伏集群优化调度系统包括主站、子站和光伏场站，主站对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；子站接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将短时间尺度优化调度结果分配给各光伏场站；光伏场站接收子站的分配结果，并将分配结果结合光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令；光伏单元执行所述短时间尺度的调度指令，得到执行结果，降低了运行成本和线路损耗，且提高了分布式光伏并网能力和控制效果；

本发明提供的技术方案有效降低了控制维数及计算复杂度，提高了调度的有效性和可靠性；

本发明中的长时间尺度优化调度结果基于短时间尺度优化调度结果进行更新，提高调度的精确性和有效性；

本发明采用多时间尺度协调的控制方法，协调系统内慢速设备与快速设备动作，在提高优化调度准确性的同时保障了可控设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1中分布式光伏集群优化调度方法流程图；

图2是本发明实施例1中分布式光伏集群结构图；

图3是本发明实施例1中分布式光伏集群三层控制示意图；

图4是本发明实施例1中分布式光伏集群优化调度方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明实施例1提供了一种分布式光伏集群优化调度方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：

s101：主站对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；

s102：子站接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站；

s103：光伏场站接收子站的分配结果，并将分配结果结合光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令；

s104：光伏单元执行短时间尺度的调度指令，得到执行结果。

上述优化调度模型的构建，具体过程如下：

主站以配电网网损最小为第一优化目标，结合分布式光伏集群有功功率预测值及负荷功率预测值，构建基于第一时间间隔的的长时间尺度优化调度模型；

对长时间尺度优化调度模型滚动求解，得到未来多个第一时间间隔内的优化调度结果；

基于多个第一时间间隔内的优化调度结果预测未来多个第一时间间隔内的分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率；

基于第一个第一时间间隔时段内的调度指令，并以其优化结果作为短时间尺度优化调度的调节基点，并以配电网网损最小为第二优化目标，构建基于第二时间间隔的短时间尺度优化调度模型；

对短时间尺度优化调度模型滚动求解，得到未来多个第二时间间隔内分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量；

执行第一个第二时间间隔时段的调度指令；

基于短时间调度结果对长时间尺度优化调度结果进行修正；

上述第二时间间隔小于第一时间间隔，且能被第一时间间隔整除。

上述短时间尺度优化调度结果包括分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量。

上述的长时间尺度优化调度结果包括分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率。

上述子站的分配结果指的是每个光伏场站所分配到的无功功率。

分布式光伏集群包括光伏场站，光伏场站包括光伏单元，具体如图2所示，图2中的dg即光伏单元。分布式光伏集群三层控制示意图如图3所示，具体过程如下：

主站以分布式光伏集群、有载调压变压器、补偿电容器组、静止无功补偿装置、储能装置为控制对象，考虑光伏及负荷的波动性并计及可控设备的响应特性，基于区域分布式电源集群出力预测、负荷预测数据，主站下发短时间尺度优化调度结果给子站；

子站以分布式光伏集群内的场站为控制对象，其接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站，具体是按光伏场站无功功率对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度进行等比例分配；

光伏场站以分布式光伏发电单元为控制对象，接收子站的分配结果，并将分配结果分配给光伏场站中的各光伏单元，由于考虑为分布式光伏发电单元保留一定的可调裕度，光伏场站内无功功率分配的原则为按照根据光伏单元最大无功可调容量等比例分配无功功率。

上述的长时间尺度优化调度模型为保证配电网运行的经济性，以配电网网损最小为优化目标，基于分布式光伏及负荷的预测数据，以δt为时间间隔，滚动求解未来m·δt时间内配电网的优化调度结果，进而预测未来m·δt时间内有载调压变压器、补偿电容器组、静止无功补偿装置、储能装置及分布式光伏集群的有功或无功功率，但每次只执行第一个时段内的调度指令，并以长时间尺度优化调度结果作为短时间尺度优化调度的调节基点，为保持与长时间尺度整体的优化方向及分析计算的一致性，短时间尺度优化调度模型仍取配电网网损最小为优化目标，根据配电网当前运行状态及更小时间尺度的光伏及负荷的预测数据，以δt为时间间隔，滚动求解未来n·δt时间内静止无功补偿装置、储能装置及分布式光伏集群的有功或无功功率增量，仅执行第一个时段的调度指令，对长时间尺度优化调度结果进行更新。长时间尺度及短时间尺度优化控制均以配电网的实际运行状态为每一轮滚动优化的初始值，作为反馈，如图4所示。

上述的长时间尺度优化调度模型包括以第一优化目标构建的第一目标函数和第一约束条件；

上述的短时间尺度优化调度模型包括以第二优化目标构建的第二目标函数和第二约束条件；

第一约束条件包括第一潮流约束、第一电压水平约束、第一支路容量约束、第一分布式光伏集群运行约束、有载调压变压器运行约束、第一静止无功补偿装置运行约束、补偿电容器组运行约束和第一储能装置运行约束；

第二约束条件包括第二潮流约束、第二电压水平约束、第二支路容量约束、第二分布式光伏集群运行约束、第二静止无功补偿装置运行约束和第二储能装置运行约束。

第一目标函数如下式：

其中，fl为长时间尺度下分布式光伏集群接入的配电网网损，t0为起始时间，δt为长时间尺度的第一时间间隔，m为长时间尺度的控制步长，n为节点总数，c(i)为以i为首节点的支路的末节点集合；rij为支路ij的电阻；为长时间尺度下t时刻支路ij电流的平方，其为以分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率为控制变量的函数。

第一潮流约束如下式：

式中，α(j)为以j为末节点的支路的首节点集合，β(j)为以j为首节点的支路的末节点集合；pij,t、qij,t分别为t时刻支路ij的有功功率和无功功率，pj,t、qj,t分别为t时刻节点j的有功功率和无功功率，pjk,t、qjk,t分别为t时刻支路jk的有功功率和无功功率，pcluster,j,t、qcluster,j,t分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率和无功功率，pload,j,t、qload,j,t分别为t时刻节点j处负荷的有功功率和无功功率，pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，qc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的无功功率，qsvc,j,t为t时刻节点j处静止无功补偿装置的无功功率；为长时间尺度下t时刻节点i的电压幅值，为长时间尺度下t时刻节点i的电压幅值的平方，为长时间尺度下t时刻节点j的电压幅值的平方；为长时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值，为长时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值的平方；xij为支路ij上有载调压变压器的阻抗；kij,t为t时刻支路ij上有载调压变压器的变比。

第一电压水平约束如下式：

式中，分别为长时间尺度下节点i的电压幅值下限和上限。

支路容量约束如下式：

式中，为长时间尺度下支路ij的电流幅值上限。

第一分布式光伏集群运行约束如下式：

式中，为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率预测值，分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率下限和上限。

有载调压变压器运行约束如下式：

kij,t＝k0+kij,n,tδkij

式中，k0为有载调压变压器的标准变比，kij,n,t为t时刻支路ij有载调压变压器的第n个调节档位，δkij为支路ij上有载调压变压器的调节步长，分别为支路ij有载调压变压器调节档位的下限和上限。

第一静止无功补偿装置运行约束如下式：

式中，分别为节点j处静止无功补偿装置的无功功率下限和上限。

补偿电容器组运行约束如下式：

式中，hc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的调节档位，且hc,j,t为整数，hmax为补偿电容器组的最大调节档位，qc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的无功功率，δqc,j为节点j处补偿电容器组每调一档的无功功率变化量。

第一储能装置运行约束如下式：

式中，esoc,j,t为t时刻节点j处储能装置的电量，esoc,j,t+δt为t+δt时刻节点j处储能装置的电量，为节点j处储能装置的充电限值；pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，为节点j处储能装置的最大充电功率，为节点j处储能装置的最大放电功率；ηch为储能装置的充电效率，ηdis为储能装置的放电效率；dch,j,t、ddis,j,t为0-1变量，储能装置充电时，dch,j,t＝1，ddis,j,t＝0；储能装置放电时，dch,j,t＝0，ddis,j,t＝1。

第二目标函数如下式：

其中，fs为短时间尺度下分布式光伏集群接入的配电网网损，t0为起始时间，δt为短时间尺度的第二时间间隔，n为短时间尺度的控制步长；为短时间尺度下t时刻支路ij电流的平方，其为以分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量为控制变量的函数。

第二潮流约束如下式：

式中，为短时间尺度下t时刻节点j的电压幅值的平方，为短时间尺度下t时刻节点i的电压幅值，为短时间尺度下t时刻节点i的电压幅值的平方；为短时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值；δpch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率增量，δpdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率增量，δqcluster,j,t为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率增量，δqsvc,j,t为t时刻节点j处静止无功补偿装置的无功功率增量。

第二电压水平约束如下式：

式中，分别为短时间尺度下节点i的电压幅值下限和上限。

第二支路容量约束如下式：

式中，为长时间尺度下支路ij的电流幅值上限。

第二分布式光伏集群运行约束如下式：

式中，为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率预测值，分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率下限和上限。

第二静止无功补偿装置运行约束如下式：

式中，分别为节点j处静止无功补偿装置的无功功率下限和上限。

第二储能装置运行约束如下式：

式中，esoc,j,t为t时刻节点j处储能装置的电量，esoc,j,t+δt为t+δt时刻节点j处储能装置的电量，为节点j处储能装置的充电限值；pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，为节点j处储能装置的最大充电功率，为节点j处储能装置的最大放电功率；ηch为储能装置的充电效率，ηdis为储能装置的放电效率；dch,j,t、ddis,j,t为0-1变量，储能装置充电时，dch,j,t＝1，ddis,j,t＝0；储能装置放电时，dch,j,t＝0，ddis,j,t＝1。

上述的子站将短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站，如下式：

式中，qstation,a,t为t时刻第a个光伏场站所分配到的无功功率，suq,a,t为t时刻第a个光伏场站对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度，suq,b,t为t时刻第b个光伏场站对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度，b为分布式光伏集群中的光伏场站总数，qcluster,j,t为t时刻主站下发的第j个分布式光伏集群的短时间尺度优化调度结果。

上述光伏场站将分配结果分配给光伏场站中的各光伏单元，如下式：

式中，qpv,r,t为t时刻第r个光伏单元所分配到的无功功率，为t时刻第r个光伏单元无功功率最大可调容量，为t时刻第h个光伏单元无功功率最大可调容量，h为光伏场站中的光伏单元总数。

实施例2

本发明实施例2提供一种分布式光伏集群优化调度系统，包括主站、子站、光伏场站；下面分别对三者的功能进行详细介绍：

主站，用于对预先构建的优化调度模型进行计算，得到短时间尺度优化调度结果，并向子站下发；

子站，用于接收主站下发的短时间尺度优化调度结果，并将短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站；

光伏场站，用于接收子站的分配结果，并将分配结果结合光伏场站中的各光伏单元进行计算，得到短时间尺度的调度指令，光伏场站中的光伏单元执行短时间尺度的调度指令，得到执行结果。

上述的优化调度模型按照以下过程构建：

主站以配电网网损最小为第一优化目标，结合分布式光伏集群有功功率预测值及负荷功率预测值，构建基于第一时间间隔的的长时间尺度优化调度模型；

对长时间尺度优化调度模型滚动求解，得到未来多个第一时间间隔内的优化调度结果；

基于多个第一时间间隔内的优化调度结果预测未来多个第一时间间隔内的分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率；

基于第一个第一时间间隔时段内的调度指令，并以其优化结果作为短时间尺度优化调度的调节基点，并以配电网网损最小为第二优化目标，构建基于第二时间间隔的短时间尺度优化调度模型；

对短时间尺度优化调度模型滚动求解，得到未来多个第二时间间隔内分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量；

执行第一个第二时间间隔时段的调度指令；

基于短时间调度结果对长时间尺度优化调度结果进行修正；

上述第二时间间隔小于第一时间间隔，且能被第一时间间隔整除。

上述的长时间尺度优化调度模型包括以第一优化目标构建的第一目标函数和第一约束条件；

上述的短时间尺度优化调度模型包括以第二优化目标构建的第二目标函数和第二约束条件；

第一约束条件包括第一潮流约束、第一电压水平约束、第一支路容量约束、第一分布式光伏集群运行约束、有载调压变压器运行约束、第一静止无功补偿装置运行约束、补偿电容器组运行约束和第一储能装置运行约束；

第二约束条件包括第二潮流约束、第二电压水平约束、第二支路容量约束、第二分布式光伏集群运行约束、第二静止无功补偿装置运行约束和第二储能装置运行约束。

第一目标函数如下式：

其中，fl为长时间尺度下分布式光伏集群接入的配电网网损，t0为起始时间，δt为长时间尺度的第一时间间隔，m为长时间尺度的控制步长，n为节点总数，c(i)为以i为首节点的支路的末节点集合；rij为支路ij的电阻；为长时间尺度下t时刻支路ij电流的平方，其为以分布式光伏集群的无功功率、有载调压变压器的调节档位、静止无功补偿装置的无功功率、补偿电容器组的调节档位、储能装置的充电功率以及储能装置的放电功率为控制变量的函数。

第一潮流约束如下式：

式中，α(j)为以j为末节点的支路的首节点集合，β(j)为以j为首节点的支路的末节点集合；pij,t、qij,t分别为t时刻支路ij的有功功率和无功功率，pj,t、qj,t分别为t时刻节点j的有功功率和无功功率，pjk,t、qjk,t分别为t时刻支路jk的有功功率和无功功率，pcluster,j,t、qcluster,j,t分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率和无功功率，pload,j,t、qload,j,t分别为t时刻节点j处负荷的有功功率和无功功率，pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，qc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的无功功率，qsvc,j,t为t时刻节点j处静止无功补偿装置的无功功率；为长时间尺度下t时刻节点i的电压幅值，为长时间尺度下t时刻节点i的电压幅值的平方，为长时间尺度下t时刻节点j的电压幅值的平方；为长时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值，为长时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值的平方；xij为支路ij上有载调压变压器的阻抗；kij,t为t时刻支路ij上有载调压变压器的变比。

第一电压水平约束如下式：

式中，分别为长时间尺度下节点i的电压幅值下限和上限。

支路容量约束如下式：

式中，为长时间尺度下支路ij的电流幅值上限。

第一分布式光伏集群运行约束如下式：

式中，为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率预测值，分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率下限和上限。

有载调压变压器运行约束如下式：

kij,t＝k0+kij,n,tδkij

式中，k0为有载调压变压器的标准变比，kij,n,t为t时刻支路ij有载调压变压器的第n个调节档位，δkij为支路ij上有载调压变压器的调节步长，分别为支路ij有载调压变压器调节档位的下限和上限。

第一静止无功补偿装置运行约束如下式：

式中，分别为节点j处静止无功补偿装置的无功功率下限和上限。

补偿电容器组运行约束如下式：

式中，hc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的调节档位，且hc,j,t为整数，hmax为补偿电容器组的最大调节档位，qc,j,t为t时刻节点j处补偿电容器组的无功功率，δqc,j为节点j处补偿电容器组每调一档的无功功率变化量。

第一储能装置运行约束如下式：

式中，esoc,j,t为t时刻节点j处储能装置的电量，esoc,j,t+δt为t+δt时刻节点j处储能装置的电量，为节点j处储能装置的充电限值；pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，为节点j处储能装置的最大充电功率，为节点j处储能装置的最大放电功率；ηch为储能装置的充电效率，ηdis为储能装置的放电效率；dch,j,t、ddis,j,t为0-1变量，储能装置充电时，dch,j,t＝1，ddis,j,t＝0；储能装置放电时，dch,j,t＝0，ddis,j,t＝1。

第二目标函数如下式：

其中，fs为短时间尺度下分布式光伏集群接入的配电网网损，t0为起始时间，δt为短时间尺度的第二时间间隔，n为短时间尺度的控制步长；为短时间尺度下t时刻支路ij电流的平方，其为以分布式光伏集群的无功功率增量、静止无功补偿装置的无功功率增量、储能装置的充电功率增量以及储能装置的放电功率增量为控制变量的函数。

第二潮流约束如下式：

式中，为短时间尺度下t时刻节点j的电压幅值的平方，为短时间尺度下t时刻节点i的电压幅值，为短时间尺度下t时刻节点i的电压幅值的平方；为短时间尺度下t时刻支路ij的电流幅值；δpch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率增量，δpdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率增量，δqcluster,j,t为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率增量，δqsvc,j,t为t时刻节点j处静止无功补偿装置的无功功率增量。

第二电压水平约束如下式：

式中，分别为短时间尺度下节点i的电压幅值下限和上限。

第二支路容量约束如下式：

式中，为长时间尺度下支路ij的电流幅值上限。

第二分布式光伏集群运行约束如下式：

式中，为t时刻节点j处分布式光伏集群的有功功率预测值，分别为t时刻节点j处分布式光伏集群的无功功率下限和上限。

第二静止无功补偿装置运行约束如下式：

式中，分别为节点j处静止无功补偿装置的无功功率下限和上限。

第二储能装置运行约束如下式：

式中，esoc,j,t为t时刻节点j处储能装置的电量，esoc,j,t+δt为t+δt时刻节点j处储能装置的电量，为节点j处储能装置的充电限值；pch,j,t为t时刻节点j处储能装置的充电功率，pdis,j,t为t时刻节点j处储能装置的放电功率，为节点j处储能装置的最大充电功率，为节点j处储能装置的最大放电功率；ηch为储能装置的充电效率，ηdis为储能装置的放电效率；dch,j,t、ddis,j,t为0-1变量，储能装置充电时，dch,j,t＝1，ddis,j,t＝0；储能装置放电时，dch,j,t＝0，ddis,j,t＝1。

上述的子站将短时间尺度优化调度结果分配给分布式光伏集群中的各光伏场站，如下式：

式中，qstation,a,t为t时刻第a个光伏场站所分配到的无功功率，suq,a,t为t时刻第a个光伏场站对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度，suq,b,t为t时刻第b个光伏场站对分布式光伏集群并网点的无功电压灵敏度，b为分布式光伏集群中的光伏场站总数，qcluster,j,t为t时刻主站下发的第j个分布式光伏集群的短时间尺度优化调度结果。

上述光伏场站将分配结果分配给光伏场站中的各光伏单元，如下式：

式中，qpv,r,t为t时刻第r个光伏单元所分配到的无功功率，为t时刻第r个光伏单元无功功率最大可调容量，为t时刻第h个光伏单元无功功率最大可调容量，h为光伏场站中的光伏单元总数。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。