一种含高渗透率分布式电源微电网群群内自控方法与流程

本发明属于微电网运行优化领域，涉及一种含高渗透率分布式电源微电网群群内自控方法。
背景技术：
：分布式电源以其资源丰富、接入方式灵活、清洁无污染等优势得到广泛关注以及迅猛的发展，分布式电源通常是指发电功率在几千瓦至几兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。分布式电源的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源，提高能源的利用效率。但同时，具有较强的间歇性、随机性和波动性，分布式电源接入中压或低压配电网，也将改变配电网传统运行模式，对配电网的安全产生较大的影响。传统的配电网源网荷优化调度多采用单一式分布式电源的优化调度方法，即每个分布式电源作为一个调度对象。但是随着大量的分布式电源接入配电网，调度对象众多，优化调度较为复杂。分布式电源的集中控制形式上是对区域内分布式电源进行整合，但区别于虚拟电厂内部电源的多样性，集中控制对象一般为同种类型或出力特性近似的分布式电源，同时分布式电源区域集中控制强调对电源本体的协调控制。采用聚类集中控制的优化调度方法可以有效的减少调度对象，提高计算效率。技术实现要素：针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种更加符合实际情况、求解速度更高的含高渗透率分布式电源微电网群群内自控方法，其采用聚类集中控制的方法有效解决分布式电源调度对象过多的情况，以克服传统优化调度中效率较低的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含高渗透率分布式电源微电网群群内自控方法，其包括：步骤1)，根据分布式电源运行、出力特性响应控制调节的快慢特性及电压灵敏度特性，基于主导节点选择方法进行节点动态聚合，确定微电网群内聚合数量和种类；步骤2)，基于微电网群内节点的划分方法，建立以电压偏差最小、总网损最小和光伏弃光量最小为优化目标的多目标调度优化模型，达到微电网群群内自控目标。进一步的，所述步骤1)中，基于节点的可控性和可观性两个指标，对某个分区区域内所有节点的综合灵敏度进行计算，综合灵敏度最高的节点即为主导节点；综合灵敏度计算方程表示为：式中：表征节点i的可观性，为节点k对节点i的电压灵敏度，sa为该区域内所有节点集合；表征节点i的可控性，为无功电压灵敏度，sg为该区域内所有可控节点集合；β为权重系数，其值根据主导节点的可控性与可观性所占比重来确定。主导节点电压不仅要反映其所在区域内所有节点的电压水平，而且还要易于进行电压调控；即对于每个分区应该选取最具备可控能力，同时又能代表该区域电压水平的节点为主导节点。进一步的，所述电压灵敏度计算方程表示为：αik＝δvi/δvk由于节点电压无法直接改变，通过赋予该节点一个无功改变量以改变其节点电压，电压灵敏度计算方程改写为：αik＝(δvi/δqk)/(δvk/δqk)式中，δvi表示节点i电压变化量，δvk表示节点k电压变化量，δqk表示节点k无功变化量；无功电压灵敏度计算方程表示为：sij＝δvi/δqj，式中，δqj表示节点j无功变化量；由于电压灵敏度与无功电压灵敏度二者数量级不同，因此在实际运算中需对二者进行标准化计算再相加。进一步的，有功-电压灵敏度和无功-电压灵敏度计算公式为：式中，b、q、g、p分别表示节点电导、电纳、节点的有功功率、无功功率；根据灵敏度分析，各聚类对主导节点的无功电压灵敏度如下式所示：δvpilot＝vpilot-vlim，δvpilot＝[sc1…scn]·[δqc1…δqcn]t，式中：δvpilot为当前主导节点电压实侧电压与电压边界值之间的差值；vpilot表示主导节点电压实侧电压；vlim为主导节点电压边界值；scn为聚合数量n对主导节点的无功电压灵敏度；δqcn表示聚合数量n对主导节点无功调整的变化量。进一步的，所述步骤2)中，所述多目标调度优化模型如下：目标函数如下：式中：a、b、c为影响权重因数，a+b+c＝1；n为区域配电网内的节点数；ui和ui,ref分别为节点i的电压幅值和电压幅值期望值；集合v(i)表示区域配电网中以节点i为首端节点的支路的末端节点集合；rij为支路ij的电阻；iij为支路ij电流幅值；pi,pvpre为节点i处光伏电站预测有功出力；pi,pv为节点i处光伏电站经过控制后实际向电网提供的有功出力；节点平衡功率约束为：式中，集合u(j)为以节点j为末端节点的支路的首端节点集合；pij和qij分别为支路ij首端有功和无功功率；pj和qj分别为节点j注入电网的有功和无功功率；pj,pv和qj,pv分别表示光伏电站向节点j注入的有功和无功功率；pj,d和qj,d分别表示节点j处负荷的有功功率和无功功率；xij为支路ij的电抗；集合v(j)表示区域配电网中以节点i为首端节点的支路的末端节点集合；pjk和qjk分别为支路jk首端有功和无功功率。进一步的，所述步骤2)中，节点j的电压幅值uj，对于支路ij有下列约束：光伏有功无功出力约束为：0≤pi,pv≤pi,pvpre，式中：sj,pcsmax为节点j处可调的光伏电站pcs的最大容量；所述节点电压约束为：ujmin≤uj≤ujmax，式中：ujmin、ujmax分别为节点j电压幅值的上、下限。本发明具有的有益效果如下：与现有技术相比，本发明采用分布式聚类集中控制的方法来应对高渗透率地区分布式电源下点多面广、对微电网调度系统和通讯的要求很高的情况，本发明将分散接入的分布式电源依据出力和调节特性进行聚类划分，可有效减少调度节点，减少调控一二次设备投资，大幅降低调控成本；同时本发明采用多目标优化调度，相比传统的单目标优化调度，模型更具有实际意义。附图说明图1为本发明方法的流程示意图；图2为本发明实施例中修改后的ieee33配电系统图；图3为本发明实施例中主导节点电压变化曲线图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例对本发明进行深入地详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。图1是本发明的方法流程示意图，介绍了本发明的方法的基本步骤。本发明采用修改后的ieee33节点配电系统来详细说明本发明。其中负荷为恒功率pq类型，整个系统的负荷水平为有功功率3715kw、无功功率2300kvar。在5、7、13、17、19、24、26、29节点分别添加光伏发电系统。如附图2所示。本实施例将原标准算例中的负荷进行修改扩充，如附表1所示。根据实际光伏曲线给出光伏发电参数和光伏24小时典型出力，如附表2和附表3所示。本实施例在matlab环境下利用cplex算法包开发上述聚类划分和多目标调度优化模型，仿真时长为100s。综合灵敏度结果如附表4所示，聚类划分结果如附表5所示，主导节点电压变化曲线如附图3所示。表1ieee33节点参数表2光伏发电系统参数光伏发电系统接入节点装机容量pmpppv1b5600500pv2b7840800pv3b1311201100pv4b1714001300pv5b19600500pv6b24800700pv7b26600500pv8b29600500表3光伏24小时典型出力时间/h出力/pu时间/h出力/pu00130.922210140.9444520150.8333330160.666740170.333350180.1666760190.0666770.0520080.177821090.3333220100.5230110.6667240120.83333----表4综合灵敏度节点012345(pv1)6综合灵敏度-58.65-48.36-31.25-23.94-17.62.149.18节点7(pv2)8910111213(pv3)综合灵敏度10.9115.5919.4619.6619.9123.2725.23节点14151617(pv4)1819(pv5)20综合灵敏度26.1226.6828.2228.25-43.98-31.7-30.02节点21222324(pv6)2526(pv7)27综合灵敏度-28.53-25.82-18.25-13.563.4915.1212.14节点2829(pv8)303132----综合灵敏度16.5617.6120.1620.7721.15----表5节点划分结果聚合1pv1、pv2、pv5聚合2pv3、pv4聚合3pv6聚合4pv7、pv8本发明实施例提出的一种含高渗透率分布式电源微电网群群内自控方法，参考图1所示，包括：步骤1)，根据分布式电源运行、出力特性响应控制调节的快慢特性及电压灵敏度特性等，基于主导节点选择方法进行节点动态聚合，确定为微电网群内聚合数量和种类。步骤2)，基于群内节点的划分方法，建立以电压偏差最小、总网损最小和光伏弃光量最小为优化目标的多目标调度优化模型，达到微电网群群内自控目标。所述步骤1)中，主导节点电压不仅要反映其所在区域内所有节点的电压水平，而且还要易于进行电压调控。即对于每个分区应该选取最具备可控能力，同时又能代表该区域电压水平的节点为主导节点。基于节点的可控性和可观性两个指标，对某个分区区域内所有节点的综合灵敏度进行计算，综合灵敏度最高的节点即为主导节点。综合灵敏度计算方程可表示为：式中：表征节点i的可观性，为节点k对节点i的电压灵敏度，sa为该区域内所有节点集合；表征节点i的可控性，为无功电压灵敏度，sg为该区域内所有可控节点集合；β为权重系数，其值根据主导节点的可控性与可观性所占比重来确定。电压灵敏度计算方程可表示为：αik＝δvi/δvk，式中，δvi表示节点i电压变化量，δvk表示节点k电压变化量，δqk表示节点k无功变化量。然而，节点电压无法直接改变，故可通过赋予该节点很小的无功改变量以改变其节点电压。电压灵敏度计算方程可改写为：αik＝(δvi/δqk)/(δvk/δqk)，无功电压灵敏度计算方程可表示为：sij＝δvi/δqj，式中，δqj表示节点j无功变化量。由于电压灵敏度与无功电压灵敏度二者数量级不同，因此在实际运算中需对二者进行标准化计算再相加。而有功-电压灵敏度和无功-电压灵敏度计算公式为：根据灵敏度分析，各聚类对主导节点的无功电压灵敏度如下式所示：δvpilot＝vpilot-vlim，δvpilot＝[sc1…scn]·[δqc1…δqcn]t，式中：δvpilot为当前主导节点电压实侧电压与电压边界值之间的差值；vpilot表示主导节点电压实侧电压；vlim为主导节点电压边界值；scn为聚合数量n对主导节点的无功电压灵敏度；δqcn表示聚合数量n对主导节点无功调整的变化量。所述步骤2)中，所述目标函数如下：式中：a、b、c为影响权重因数，a+b+c＝1；n为区域配电网内的节点数；ui和ui,ref分别为节点i的电压幅值和电压幅值期望值；集合v(i)表示区域配电网中以节点i为首端节点的支路的末端节点集合；rij为支路ij的电阻；iij为支路ij电流幅值；pi,pvpre为节点i处光伏电站预测有功出力；pi,pv为节点i处光伏电站经过控制后实际向电网提供的有功出力。所述节点平衡功率约束为：式中，集合u(j)为以节点j为末端节点的支路的首端节点集合；pij和qij分别为支路ij首端有功和无功功率；pj和qj分别为节点j注入电网的有功和无功功率；pj,pv和qj,pv分别表示光伏电站向节点j注入的有功和无功功率；pj,d和qj,d分别表示节点j处负荷的有功功率和无功功率；xij为支路ij的电抗。uj为节点j的电压幅值，对于支路ij有下列约束：所述光伏有功无功出力约束为：0≤pi,pv≤pi,pvpre，式中：sj,pcsmax为节点j处可调的光伏电站pcs的最大容量。所述节点电压约束为：ujmin≤uj≤ujmax，式中：ujmin、ujmax分别为节点j电压幅值的上、下限。当前第1页12