基于集中-就地联合的配电网分布式电源运行控制方法

本发明属于分布式电源，尤其是一种基于集中-就地联合的配电网分布式电源运行控制方法。

背景技术：

1、随着分布式电源(distributed generators，dgs)大规模、高比例接入到配电网中，其对配电网的稳定运行提出诸多挑战。由于分布式电源间歇性和不确定性强，配电网运行波动性剧增，潮流流向更加多变，对配电网的经济安全运行造成了严重冲击，并导致配电网的优化与控制方式变得更加复杂。

2、对于分布式电源高比例接入下的配电网通常采用集中式控制的方式，统一调配可控资源，实现系统的全局最优，但这种方法量测数据量大、通讯负担重。为了降低通讯数据量，分散式控制方式利用对配电网的合理分区，通过相邻区域间边界信息的交互，实现系统运行的整体优化，但这种方法区域控制器之间仍需进行大量的信息通信，并需要多次迭代过程才能确定最终的优化方案。相较于集中式控制方式和分散式控制方式，就地控制方式只需利用就地信息即可完成本地可调资源的控制，其响应速度快，投资成本低，通讯数据量小，但由于不能充分利用配电系统中的可控资源，调节能力有限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于集中-就地联合的配电网分布式电源运行控制方法，通过建立多层级联合运行控制架构并利用配电系统中的可控资源，解决强不确定性环境下分布式电源的策略制定问题。

2、本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

3、一种基于集中-就地联合的配电网分布式电源运行控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1、根据选定的有源配电网，输入配电网拓扑结构和线路参数、源荷预测信息和分布式电源功率波动的典型场景及概率，设置当前时刻t＝0，控制总时长为t，集中控制时间步长为δt，就地控制时间步长为δt，就地控制步长计数器s＝1；

5、步骤2、依据步骤1中配电网拓扑结构和线路参数、源荷预测信息，建立配电网集中式多手段协同优化模型，该模型包括：设定电压偏差和网络损耗综合最小为目标函数，分别考虑配电网运行约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、分布式电源逆变器运行约束；

6、步骤3、对步骤2得到的配电网集中式多手段协同优化模型进行求解，得到配电网日前δt尺度下的控制策略，该控制策略包括：分布式电源逆变器的无功出力日前优化值、有载调压变压器的控制策略、电容器组的控制策略的控制策略、分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值；

7、步骤4、依据步骤3得到的分布式电源逆变器的无功出力日前优化值和分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值，对各分布式电源构建就地控制曲线；

8、步骤5、依据步骤4中各分布式电源构建就地控制曲线以及步骤1中分布式电源功率波动的典型场景及概率，每隔δt构建基于分布鲁棒的分布式电源就地控制曲线参数整定模型，包括：设定分布式电源逆变器并网点电压与分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值差异最小为目标函数，分别考虑场景概率约束、基于线性潮流的配电网运行约束、分布式电源运行约束、分布式电源就地控制曲线约束，得到整定后的分布式电源就地控制曲线；

9、步骤6、依据步骤5得到的整定后的分布式电源就地控制曲线，分布式电源逆变器在时间δt内根据就地电压量测快速调整无功出力；更新s＝s+1，t＝t+δt，判断s是否大于就地控制步数δt/δt，是则进入步骤7，否则重复步骤6；

10、步骤7、判断t是否大于控制总时长t，是则结束控制过程，否则置s＝1，返回步骤4。

11、进一步，所述输入配电网拓扑结构和线路参数包括负荷接入位置及大小、分布式电源接入位置及容量；所述源荷预测信息包括负荷功率预测信息和分布式电源有功出力预测信息。

12、进一步，所述步骤2设定的目标函数表示为：

13、min f＝wαfl+wβfv

14、

15、

16、式中，f为配电网集中式多手段协同优化模型目标函数，fl为配电网网络损耗，fv为系统电压偏差，wα、wβ分别为fl和fv的权重系数，it,ij为t时刻节点i和节点j之间的线路电流，vt,i为t时刻节点i的电压幅值，为vt,i的期望电压区间，rij为节点i和节点j间线路电阻，ωn和ωb分别为配电网节点集和线路集，t控制总时长；

17、所述的配电网运行约束表示为：

18、

19、

20、

21、

22、

23、

24、式中，pt,ij和qt,ij分别为t时刻节点i流向节点j的有功功率和无功功率，pt,ji和qt,ji分别为t时刻节点j流向节点i的有功功率和无功功率，pt,ik和qt,ik分别为t时刻节点i流向节点k的有功功率和无功功率，pt,i、qt,i分别为t时刻节点i注入的有功功率总和和无功功率总和，和分别为t时刻节点i的分布式电源注入的有功功率和负荷消耗的有功功率，分别为t时刻节点i的分布式电源逆变器注入的无功功率、电容器组注入的无功功率、负荷消耗的无功功率，vt,i为t时刻节点i的电压幅值，vt,j为t时刻节点j的电压幅值，vmin和vmax分别为最小允许电压值和最大允许电压值，it,ij为t时刻节点i流向节点j的电流幅值，imax为线路最大允许电流值，rij和xij分别为为节点i和节点j间线路电阻和电抗，ωb为配电网线路集；

25、所述的分布式电源逆变器表示为：

26、

27、

28、式中，分别为接于节点i的分布式电源逆变器在t时刻的有功功率出力、无功功率出力、容量，和分别为分布式电源逆变器无功功率出力的上下限；

29、所述的有载调压变压器运行约束表示为：

30、vt,i＝kt,ijvt,j

31、kt,ij＝kij,0+kt,ijδkij

32、

33、

34、式中，vt,i为t时刻节点i的电压幅值，vt,j为t时刻节点j的电压幅值，kt,ij和kt,ij分别为t时刻连接节点i、节点j的有载调压变压器的分接头运行档位和变压比，kt-1,ij为t-1时刻连接节点i、节点j的有载调压变压器分接头运行档位，δkij、kij,0分别为连接节点i、节点j的有载调压变压器的分接头最高档位、每档变压比调节量、初始变压比，δoltc,max为有载调压变压器分接头累计档位变化限值，t控制总时长，为整数集合；

35、所述的电容器组运行约束表示为：

36、

37、

38、

39、式中，和分别为t时刻连接于节点i的电容器组提供的无功功率总和和投入运行组数，为t-1时刻连接于节点i的电容器组投入运行组数，分别为连接于节点i的电容器组的可供优化配置的电容器总组数、每组提供的无功功率、累计动作变化限值，t控制总时长，为整数集合。

40、进一步，所述步骤4构建的就地控制曲线表示为：

41、

42、式中，为接于节点i的分布式电源逆变器的待整定曲线参数，δi为接于节点i的分布式电源逆变器的待整定死区半长，为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值，分别为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器的无功调整量的上下限，为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器的无功出力日前优化值。

43、进一步，所述步骤5构建的基于分布鲁棒的分布式电源就地控制曲线参数整定模型表示为：

44、

45、

46、γ′l≥0,γ″l≤0,l＝1,2,…,nω

47、式中，l为场景索引，nω为分布式电源功率波动的典型场景总数，为第l个典型场景的初始概率，和分别为第l个典型场景的概率变化上限和下限，为第l个典型场景下的目标函数值，z、γ'l、γ″l为辅助变量。

48、进一步，所述步骤5设定的分布式电源逆变器并网点电压与分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值差异最小为目标函数表示为：

49、

50、式中，为第l个典型场景下的目标函数值，为配电网第k个区域的节点集，vt,i为t时刻节点i的电压幅值，为t时刻第i个分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值。

51、进一步，所述步骤5中的场景概率约束表示为：

52、

53、

54、

55、式中，ρl为第l个典型场景的概率，为第l个典型场景的初始概率，ηl为第l个典型场景的概率变化，和分别为第l个典型场景的概率变化上限和下限，nω为分布式电源功率波动的典型场景总数。

56、进一步，所述步骤5中的基于线性潮流的配电网运行约束表示为：

57、

58、

59、vt,i＝vt,j+2(rijpt,ij+xijqt,ij)

60、

61、vmin≤vt,i≤vmax

62、式中，pt,ij和qt,ij分别为t时刻节点i流向节点j的有功功率和无功功率，pt,ji和qt,ji分别为t时刻节点j流向节点i的有功功率和无功功率，pt,ik和qt,ik分别为t时刻节点i流向节点k的有功功率和无功功率，pt,i、qt,i分别为t时刻节点i注入的有功功率总和和无功功率总和，和分别为t时刻节点i的分布式电源注入的有功功率和负荷消耗的有功功率，分别为t时刻节点i的分布式电源逆变器注入的无功功率、电容器组注入的无功功率、负荷消耗的无功功率，vt,i为t时刻节点i的电压幅值，vt,j为t时刻节点j的电压幅值，vmin和vmax分别为最小允许电压值和最大允许电压值，rij和xij分别为为节点i和节点j间线路电阻和电抗，为配电网第k个区域的线路集。

63、进一步，所述步骤5中的分布式电源运行约束表示为：

64、

65、

66、

67、式中，ψ(·)为分布式电源的校正控制曲线，分别为接于节点i的分布式电源逆变器在t时刻的有功功率出力和容量，和分别为分布式电源逆变器无功功率出力的上下限，为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器的无功出力日前优化值，δqt,i为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器的无功调整量，为t时刻节点i的电压量测值。

68、进一步，所述步骤5中的分布式电源就地控制曲线约束表示为：

69、

70、

71、

72、

73、式中，为接于节点i的分布式电源逆变器的待整定曲线参数，δi为接于节点i的分布式电源逆变器的待整定死区半长，为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器并网点的电压日前优化值，分别为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器的无功调整量的上下限，分别为接于节点i的分布式电源逆变器在t时刻的有功功率出力和容量，为t时刻接于节点i的分布式电源逆变器的无功出力日前优化值。

74、本发明的优点和积极效果是：

75、本发明针对配电网中高比例分布式电源的运行控制问题，构建一种集中-就地联合的控制框架，在集中阶段中，以长时间尺度构建集中式模型，实现有载调压变压器、分布式电源、电容器组等多类型控制手段的协调，获得分布式电源在长时间尺度上的出力点；在就地阶段，将点策略扩展为就地控制曲线形式，快速响应电网的电压波动，本发明充分考虑分布式电源的不确定性，在就地阶段构建分布鲁棒优化模型，整定曲线参数，提升控制曲线的鲁棒性，解决了强不确定性环境下分布式电源的策略制定问题。