一种分布式电源与调压一体化控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种分布式电源与调压一体化控制系统，包括：参数获取单元、调压系统和经济模型建立单元、一体化规划模型建立单元、分布式电源最佳接入容量获取单元。本发明能够在保证电压合格的情况下利用分布式电源的动态调节特性来控制分布式电源的功率因数，改善了配电网的经济效益，提高了接纳分布式电源的能力；利用多目标粒子群算法对优化模型进行求解，准确性高，经济性与实用性高。
【专利说明】
一种分布式电源与调压一体化控制系统
技术领域：
[0001] 本发明属于配电网运行配电规划技术领域，具体是涉及一种分布式电源与调压一 体化控制系统。
【背景技术】：
[0002] 间歇性分布式电源出力受环境气候影响，具有明显的间歇性、不确定性和波动性， 会影响电力系统的正常运行，且其影响程度与间歇性分布式电源的位置和容量密切相关。 随着分布式电源与负荷两者不确定的变化，电流呈双向流动，电压波动加大，电能质量尤为 突出，其中电压问题已成为抑制分布式电源大量接入的重要因素。因此具有灵活网架结构 和综合控制系统的主动配电网规划问题比传统配电网复杂的多，必须在规划阶段考虑控制 效果、负荷与电源的协调性，才能给出合理的优化并网方案。不同的主动配电网控制方法、 调度策略和实现手段的控制能力各异，且控制系统的复杂程度和支撑系统需求与系统造价 关系密切。
[0003] 目前，现有的对于主动配电网中分布式电源优化配置存在以下问题：一个是用最 优潮流仿真，没有考虑控制系统的能力和经济性，没有考虑电压控制能力，无法获取运行与 规划一体的实用方案;一个是运行仿真中只关注有功优化，默认无功能够调节，而且建立的 模型比较单一，准确性较差。
【发明内容】
：
[0004] 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中主动配电网中分布式电源优化 配置没有考虑控制系统的费用，没有考虑电压控制能力，无法获取运行与规划一体的实用 方案，建立的模型比较单一，准确性较差，从而提出一种分布式电源与调压一体化控制系 统。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
[0006] -种分布式电源与调压一体化控制系统，包括：
[0007] 参数获取单元，所述参数获取单元用于获取分布式电源的配电参数。
[0008] 调压系统和经济模型建立单元，所述经济模型建立单元用于根据所述配电参数建 立调压系统的技术框架和经济成本模型。
[0009] -体化规划模型建立单元，所述一体化规划模型建立单元用于建立以年综合费用 最小为第一目标函数、清洁能源发电占比最大为第二目标函数、电压合格率为约束条件的 一体化规划模型。
[0010] 分布式电源最佳接入容量获取单元，所述分布式电源最佳接入容量获取单元用于 根据多目标粒子群算法对所述一体化规划模型求解，获取分布式电源最佳接入容量。
[0011] 作为上述技术方案的优选，所述参数获取单元中：
[0012] 所述配电参数包括系统的电压等级、节点之间的电阻抗、节点之间的电容、配电网 的有功功率和无功功率、各节点之间的电压和相角。
[0013] 作为上述技术方案的优选，所述调压系统和经济模型建立单元中：
[0014] 所述调压系统为集中式调压系统，
[0015] 所述集中式调压系统的经济模型为：
[0016] Cvo.ce = CADMS+C area+Cl〇cal+Ctx
[0017]其中，C?.ce为集中式电压控制系统搭建费用，Cadms为能量管理系统成本，C area为区 域协调控制器成本，Clcic；al为本地自治控制器成本，Ctx为通信系统搭建费用。
[0018] 以10-15min为时间间隔进行实时集中式控制，主动配电网需要具有一定数据处理 能力，从数学角度看，利用优化的主动配电网集中式无功电压控制是一个多目标非线性规 划问题：
[0019]
[0020] 其中，Ud为离散控制变量，包括切换控制变量如分接头位置、并联电容和电抗器，Uc 为连续控制变量，包括配电网各分布式电源的有功功率和无功功率，X为间接控制的因变 量，包括配电网各节点电压和相角。
[0021 ]作为上述技术方案的优选，一体化规划模型建立单元中：
[0022]第一目标函数为：
[0023]
[0024] 满足年综合费用的约束:Cmin彡C彡Cmax，
[0025]其中，C。。为建设成本，Cop为运行成本，Ci.tr为为第i个分布式电源的接网费用，Ndg 为接入配电网的分布式电源个数，T1为新建线路的运行年限，α为银行利率，(^。^为集中式 电压控制系统搭建费用，A Plciss为时间T内总网损，λ为居民用电电价。
[0026]作为上述技术方案的优选，一体化规划模型建立单元中：
[0027]第二目标函数为：
[0028]
[0029]其中，δ为清洁能源发电占比，Τ为调度总时间，Ng为小水电数目，PDGt(t)为时段t第 η个小水电出力，N为总节点数，P&为t节点m的有功负荷，NB为配电网总支路数，/f4'为时段t 的j支路的有功损耗。
[0030] 作为上述技术方案的优选，一体化规划模型建立单元中：
[0031] 约束条件为：
[0032]
[0033]
[0034] 1G= {? I Umin^Ui^Umax}
[0035] 其中％为t时刻的电压合格率，ε为电压合格率下限，N为t时刻监测的节点，Ni为在 可行域内的节点，U为节点i的电压，U_和U max分别为电压的上限和下限。
[0036] 作为上述技术方案的优选，分布式电源最佳接入容量获取单元具体包括：
[0037] 最优解获取子模块，所述最优解获取子模块用于根据多目标粒子群算法对所述一 体化规划模型求解，得到Pareto最优解。
[0038] 分布式电源最佳接入容量获取子单元，所述分布式电源最佳接入容量获取子单元 用于计算所述Pareto最优解对应的分布式电源最佳接入容量。
[0039] 本发明的有益效果在于:本发明所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统， 能够在保证电压合格的情况下利用分布式电源的动态调节特性来控制分布式电源的功率 因数，改善了配电网的经济效益，提高了接纳分布式电源的能力;利用多目标粒子群算法对 优化模型进行求解，准确性高，经济性与实用性高。
【附图说明】：
[0040] 以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
[0041] 图1为本发明一个实施例的分布式电源与调压一体化控制系统示意图。
【具体实施方式】：
[0042] 如图1所示，本发明的分布式电源与调压一体化控制系统示意图，包括：
[0043]参数获取单元，所述参数获取单元用于获取分布式电源的配电参数。所述配电参 数包括系统的电压等级、节点之间的电阻抗、节点之间的电容、配电网的有功功率和无功功 率、各节点之间的电压和相角等。
[0044] 调压系统和经济模型建立单元，所述经济模型建立单元用于根据所述配电参数建 立调压系统的技术框架和经济成本模型。本实施例中，所述调压系统为集中式调压系统，
[0045] 所述集中式调压系统的经济模型为：
[0046] Cvo.ce = CADMS+C area+Cl〇cal+Ctx
[0047] 其中，C?.ce为集中式电压控制系统搭建费用，Cadms为能量管理系统成本，carea为区 域协调控制器成本，C lcic；al为本地自治控制器成本，Ctx为通信系统搭建费用。
[0048] 以10_15min为时间间隔进行实时集中式控制，主动配电网需要具有一定数据处理 能力，从数学角度看，利用优化的主动配电网集中式无功电压控制是一个多目标非线性规 划问题：
[0049]
[0050] 其中，Ud为离散控制变量，包括切换控制变量如分接头位置、并联电容和电抗器，uc 为连续控制变量，包括配电网各分布式电源的有功功率和无功功率，X为间接控制的因变 量，包括配电网各节点电压和相角。
[0051] -体化规划模型建立单元，所述一体化规划模型建立单元用于建立以年综合费用 最小为第一目标函数、清洁能源发电占比最大为第二目标函数、电压合格率为约束条件的 一体化规划模型。
[0052]第一目标函数为：
[0053]
[0054] 满足年综合费用的约束:Cmin彡C彡Cmax，
[0055] 其中，Cc。为建设成本，C〇P为运行成本，Ci.tr为为第i个分布式电源的接网费用，Ndg 为接入配电网的分布式电源个数，T1为新建线路的运行年限，α为银行利率，(^。^为集中式 电压控制系统搭建费用，A Plciss为时间T内总网损，λ为居民用电电价。
[0056] 第二目标函数为：
[0057]
[0058]其中，δ为清洁能源发电占比，Τ为调度总时间，Ng为小水电数目，PDGt(t)为时段t第 η个小水电出力，N为总节点数，P&为t节点m的有功负荷，NB为配电网总支路数，/f4为时段t 的j支路的有功损耗。
[0059]约束条件为：
[0060]
[0061]
[0062] 1G = 11 | Umin^sUi^sUmax；
[0063] 其中％为t时刻的电压合格率，ε为电压合格率下限，N为t时刻监测的节点，Ni为在 可行域内的节点，U为节点i的电压，U_和U max分别为电压的上限和下限。
[0064] 分布式电源最佳接入容量获取单元，所述分布式电源最佳接入容量获取单元用于 根据多目标粒子群算法对所述一体化规划模型求解，获取分布式电源最佳接入容量。分布 式电源最佳接入容量获取单元具体包括：
[0065] 最优解获取子模块，所述最优解获取子模块用于根据多目标粒子群算法对所述一 体化规划模型求解，得到Pareto最优解。
[0066] 分布式电源最佳接入容量获取子单元，所述分布式电源最佳接入容量获取子单元 用于计算所述Pareto最优解对应的分布式电源最佳接入容量。
[0067] 所述分布式电源调压具体控制流程为：首先确定电网系统结构，收集分布式电源 配电参数，考虑到系统的完整性，通过不同时间尺度控制配合，根据负荷预测、分布式电源 出力预测的结构，运用多目标粒子群算法求解0LTC的电压上下线和变电站低压母线电容器 组的动作电压，并综合考虑动作次数，其优化的结果通过人工调度下发，实时控制为电压控 制方式，利用分布式电源的动态调节特性来控制分布式电源的功率因素，平衡负荷和小水 电来水的预测误差。
[0068] 本实施例所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，包括:参数获取单元、调 压系统和经济模型建立单元、一体化规划模型建立单元、分布式电源最佳接入容量获取单 元。能够在保证电压合格的情况下利用分布式电源的动态调节特性来控制分布式电源的功 率因数，改善了配电网的经济效益，提高了接纳分布式电源的能力;利用多目标粒子群算法 对优化模型进行求解，准确性高，经济性与实用性高。
[0069] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，包括： 参数获取单元，所述参数获取单元用于获取分布式电源的配电参数； 调压系统和经济模型建立单元，所述经济模型建立单元用于根据所述配电参数建立调 压系统的技术框架和经济成本模型； 一体化规划模型建立单元，所述一体化规划模型建立单元用于建立以年综合费用最小 为第一目标函数、清洁能源发电占比最大为第二目标函数、电压合格率为约束条件的一体 化规划模型； 分布式电源最佳接入容量获取单元，所述分布式电源最佳接入容量获取单元用于根据 多目标粒子群算法对所述一体化规划模型求解，获取分布式电源最佳接入容量。2. 根据权利要求1所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，所述参 数获取单元中： 所述配电参数包括系统的电压等级、节点之间的电阻抗、节点之间的电容、配电网的有 功功率和无功功率、各节点之间的电压和相角。3. 根据权利要求1所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，所述调 压系统和经济模型建立单元中： 所述调压系统为集中式调压系统， 所述集中式调压系统的经济模型为： Cvo. ce - CADMS+Carea+Cl〇cal+Ctx 其中，C?. μ为集中式电压控制系统搭建费用，Cadms为能量管理系统成本，Care3aS区域协 调控制器成本，Clciral为本地自治控制器成本，Ctx为通信系统搭建费用； 以10-15min为时间间隔进行实时集中式控制，主动配电网需要具有一定数据处理能 力，从数学角度看，利用优化的主动配电网集中式无功电压控制是一个多目标非线性规划 问题：其中，Ud为离散控制变量，包括切换控制变量如分接头位置、并联电容和电抗器，u。为连 续控制变量，包括配电网各分布式电源的有功功率和无功功率，X为间接控制的因变量，包 括配电网各节点电压和相角。4. 根据权利要求1所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，一体化 规划模型建立单元中： 第一目标函数为：满足年综合费用的约束:CminS C彡Cmax， 其中，C?为建设成本，Cop为运行成本，Ci. tr为为第i个分布式电源的接网费用，Ndc为接入 配电网的分布式电源个数，Tl为新建线路的运行年限，α为银行利率，(^。^为集中式电压控 制系统搭建费用，APiciss为时间T内总网损，λ为居民用电电价。5. 根据权利要求4所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，一体化 规划模型建立单元中： 第二目标函数为：其中，S为清洁能源发电占比，T为调度总时间，Nc为小水电数目，PDCt(t)为时段t第η个小 水电出力，N为总节点数，节点m的有功负荷，Nb为配电网总支路数，Pf4为时段t的j支 路的有功损耗。6. 根据权利要求5所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，一体化 规划模型建立单元中： 约束条件为： IG= { I I Umin^Ui^Umax}其中nt为t时刻的电压合格率，ε为电压合格率下限，N为t时刻监测的节点，Ni为在可行 域内的节点，U1为节点i的电压，U_和Umax分别为电压的上限和下限。7. 根据权利要求1所述的一种分布式电源与调压一体化控制系统，其特征在于，分布式 电源最佳接入容量获取单元具体包括： 最优解获取子模块，所述最优解获取子模块用于根据多目标粒子群算法对所述一体化 规划模型求解，得到Pareto最优解； 分布式电源最佳接入容量获取子单元，所述分布式电源最佳接入容量获取子单元用于 计算所述Pareto最优解对应的分布式电源最佳接入容量。
【文档编号】H02J3/38GK105932685SQ201610261198
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司