一种基于重加权加速Lagrangian的交直流微电网分布式调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网能量优化调度技术领域，尤其设及一种含风机、太阳能光伏电 池、传统柴油机和储能设备的交直流混合微电网分布式自律经济调度方法。
【背景技术】
[0002] 21世纪末，可再生能源将在世界能源结构中起主导作用。可再生能源的发展同时 引起了微电网的发展，微电网可W经济、高效的实现对用户的多样化且高可靠性供电的要 求，作为电网的一种有益的补充。由于光伏电池初始产生直流电，且办公和住宅楼宇用电多 为直流负荷，将光伏和储能组成直流微电网给直流负荷供电，省略了许多变换环节，提高了 电网的经济性和可靠性。因此，结合交流微网和直流微网各自优点的交直流混合微电网开 始受到重视。研究交直流混合微电网的优化调度技术，能够在确保系统满足高供电可靠性 需求的同时，实现系统运行总成本最小。
[0003] 交直流混合微电网最优潮流问题除了考虑交流母线潮流平衡约束和直流母线的 潮流平衡约束外，还包括AC-DC变换环节的潮流约束。运些给交直流混合微电网的能量调 度问题带来了大量的非线性约束。因此，将混合微电网中交流部分和直流部分解禪，并分别 对各个部分的非线性约束进行合理凸松弛，采用分布式协调迭代的方法，对交直流混合微 电网调度分布式优化的研究具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种面向交直流混合微电网能量经济调度 的分布式优化技术，该技术基于局域重加权Lagrangian分布式优化方法求解交直流混合 锥最优潮流问题，确保系统在稳定可靠运行基础上实现总运行成本最小。
[0005] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案具体包括W下几个步骤：
[0006] 1)交直流混合微电网中交流支路与直流支路的潮流解禪；
[0007] 步骤1)所述的交直流混合微电网主要由交流（AC)微网、直流值C)微网W及ACDC 换流器组成，如图1所示例的交直流混合微电网中，1#DC微网的节点b通过ACDC换流器与 交流微网的节点al相连，2#DC微网的节点C通过ACDC换流器与交流微网的节点曰2相连。
[0008] 所述的ACDC换流器支路化，al)的稳态物理模型如图2所示，其中Vgi表示交流母 线电压，Vgb表示换流器输出电压，Vb表示直流母线电压，Ib表示直流母线电流，R+巧表示换 流器等效电抗，Pg和Q.分别表示交流系统与换流器之间传输的有功和无功功率，Pd和Qd分 别表示换流器输出的有功和无功功率。假设ACDC换流器本身的运行是完全平衡对称且令 R= 0,即不考虑换流器内部的耗损，则ACDC换流器的潮流方程为：
[0009] Ps= P d (1)
[0010] a=热-(皆+公水八I 轉
[0011] 式中，Pd=VJb表示换流器直流母线传输的有功功率；Vgb=kMVb表示直流母线电 压与换流器输出电压的关系且= 为直流电压利用率;M为调制系数。
[0012] 换流器采用定直流电压和交流无功功率的控制方式，在换流器支路化，al)处将 混合微电网潮流分解为AC微网与DC微网部分，如图3所示。解禪后，AC微网中连接换流 器的节点al处添加了虚拟辅助有功负载和虚拟辅助无功发电机，在交直流混合微电网做 全网潮流分析时，有功功率满足公式（1)，虚拟辅助无功发电机的输出无功Qb恒定且满足公 式（2)，DC微网中连接换流器的节点b处电压恒定。
[0013] 根据换流器支路的潮流解禪方法，图1所示的交直流混合微电网，解禪为=部分， AC微网为子系统曰，1#DC微网为子系统b，2#DC微网为子系统C，如图4所示，AC微网与DC 微网解禪后连接通信线路（如图4中子系统之间的实线），表示在各个子系统微网内部进行 优化调度时，交流部分与直流部分需要交换信息。
[0014] 2)建立交直流混合锥最优潮流模型；
[0015] 步骤2)中所述的交直流混合锥最优潮流W电网有功损耗和运行成本最小为目标 函数，即：
[0016] Zo=E ；(/>,(0) G) 占rel'ii'jkVnXWa
[0017] 式中T表示运行优化周期；w。和Wd分别表示交直流混合微电网中AC微网和DC 微网的支路集；（i，j)表示配电网中从节点i(相比于节点j距离根节点较近）指向节点j 的支路；Cj0表示节点j的电源运行成本函数A(t)表示节点j在t时刻注入的有功功率； 丫表示权重因子化.，表示支路（i，如的电阻；Wi, (t)和Ii, (t)分别为定义的两个支路附加 变量，满足W下等式：
[001引 Wij(t) := 0. 5* (IVi(t) 12+1Iij(t) 12)，Iij(t) := 0. 5* (IVi(t) 12-1Iij(t) 12) (4)
[001引式中，表示在t时刻支路（i,如上流过的电流；Vi(t)表示在t时刻支路 (i，j)母节点i的电压；符号I?I表示求解变量幅值的算子。因此（Wi，(t)-li,(t))Ri,= I。(t) |2Rw即为支路（i，j)的有功损耗。
[0020] 步骤2)中所述的交直流混合锥最优潮流模型包含AC微网线性锥潮流约束、DC微 网线性锥潮流约束、电网安全运行电压水平约束、馈线电流容量约束、机组出力约束、储能 设备能量约束及ACDC换流器支路潮流约束，具体如下：
[0021] 2. 1)所述的AC微网线性锥潮流约束包含两部分：交流支路潮流线性等式约束和 潮流二阶锥不等式约束。所述的交流支路潮流线性等式约束表示为：
[002引巧yW- 斯--!ijW) = P巨甲巨r巧） 化妇'臣平化 這斯-姑斯，(6) 左:(/，-左)色恥
[0023] M-Jr)+!,jiO-vXrj-liR,+X,J)(,v"(f)-/^.(〇)=0 .v(i,j}e%,f eT(7)
[0024] M''yW + 0) = v,(f)，V(y')eA，化r(灣
[00巧]式中，W。表示交直流混合微电网中AC微网的支路集；Xii表示支路（i，j)的电抗； V郝V,表示分别表示支路（i，如节点i和j的电压幅值的平方，即V1=Iv1(t) 12和V,=Vj(t) 12;PIj(t)和Qii(t)分别表示在t时刻在支路（i，如母节点i端流过该支路的有功功 率和无功功率；Pi(t)和Qi(t)表示在t时刻节点j注入的净负荷有功功率和无功功率，其 中分布式电源发电功率可看做是负的负载功率，即 'Pj{f) =PP巧(f)-PjEif) '(:、
[0026] J,、，雌余馬，化'r 饼
[0027]式中，PiD(t)和QiD(t)分别表示在t时刻节点j处交流负载消耗的有功和无功功 率；Pw(t)表示在t时刻节点j处分布式电源输出的有功功率；Pie(t)和qie(t)表示在t时 刻节点j处柴油机输出的有功和无功功率；q，e(t)表示在t时刻节点j处无功补偿装置输 出的无功功率。
[0028] 所述的支路潮流二阶锥不等式，如下所示：
[002引八巧,.(f妒+(&W+知(r)^<M"W，v(/.y)eT",/er (10)
[0030] 2. 2)所述的DC微网线性锥潮流约束包含两部分：直流支路潮流线性等式约束和 潮流二阶锥不等式约束。所述的直流支路潮流线性等式约束表示为：
[0031 ]巧脚-片仁)-馬(、,',/(')-/"'(/))= Pj'(')，V('.'J)G兩,'e r (U)
[003引"亩(/)+/'成-仁斯-2馬卸f)+碱"'。'杉)-/,)'(/))= 0，V{/,./')e巨r(12)
[003引 W女(/) + ? W = V,.(/)，(；1：3)
[0034]式中，Wd表示交直流混合微电网中DC微网的支路集；V1和Vi表示分别表示支路 (i，_]')节点i和j的直流电压的平方，即Vi= |Vi(t) |2和V产Iv^t) |2;Pu(t)分别表示在 t时刻在支路（i，j)母节点i端流过该支路的有功功率；Pi(t)表示在t时刻节点j注入的 净负荷有功功率，其中分布式电源发电功率可看做是负的负载功率，即
[0035] Pj{() = P巧{t)-Pjolf)-PpAf)，'^(U)G*b，feT(；14)
[003引式中，PiD(t)表示在t时刻节点j处直流负载消耗的有功功率；Pw(t)在t时刻节 点j处分布式电源注入的有功功率；P，e(t)表示在t时刻节点j处分布式储能作为可控负 荷所提供的有功功率。
[0037] 所述的支路潮流二阶锥不等式，如下所示：
[0038]八巧,'(亦+(/"'(邱;^"'"仁)，V(/J)巧,(1句
[0039] 2. 3)所述的电网安全运行电压水平约束，表示为：
[0040] |^歴,|2《，,,'(')：：|K,n?f，v(''J)6^，:'6r 狂騎
[00川 y7)
[004引式中，和Vamax分别为AC微网中节点j电压的上下限；Vdmin和V曲X分别为DC微 网中节点j电压的上下限。
[0043] 2. 4)所述的馈线电流容量约束，表示为：
[0044] 非"'論f，々'(/，加夺。:八^1則
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