申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2021-12-13

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN114123220B

主分类号：H02J3/16

分类号：H02J3/16;H02J3/18;G06Q10/0631;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.03.18#实质审查的生效;2022.03.01#公开

摘要：本发明公开了一种移动储能参与的主动配电网无功优化调度方法。考虑移动储能灵活部署的特性，将移动储能作为新的无功可控设备，建立了基于移动储能的主动配电网日前无功优化调度模型，并采用人工蜂群算法对模型进行求解。该模型不仅考虑了移动储能和其他无功可控设备的协调优化调度，还考虑了离散控制设备即并联电容器组和变压器分抽头的动作次数约束。通过该方法优化得到的调度方案有效解决了主动配电网中无功功率局部过量不足问题，减少了离散控制设备的动作次数，降低了电网电压越限风险，具有一定的理论价值和工程价值。

主权项：1.一种移动储能参与的主动配电网无功优化调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，主动配电网中各无功可控设备建模，包括移动储能、分布式电源、并联电容器组以及有载调压变压器分抽头；步骤2，考虑主动配电网的安全性和可靠性，以配电网的节点电压总偏移量最小为目标函数建立移动储能参与的无功优化调度模型；步骤3，对步骤2建立的无功优化调度模型进行静态潮流计算，制作并联电容器组和有载调压变压器分抽头的预动作时刻表，以满足离散控制设备的动作次数要求；步骤4，对步骤2中建立的无功优化调度模型采用人工蜂群算法进行求解，其中离散控制设备按照步骤3的预动作时刻表进行动作，最终得到移动储能和其他无功优化设备的日前优化调度策略；步骤1所述主动配电网中各无功可控设备建模，即构建主动配电网中各个无功可控设备的数学模型，包括移动储能、分布式电源、并联电容器组以及有载调压变压器分抽头，具体包括以下步骤：步骤1-1，构建移动储能的移动模型： 其中，I为移动储能的接入点集合；是一个0-1变量，表示第m个移动储能在第t时步是否接入节点i，若是则为1，否则为0；该式规定了每个移动储能装置在每个时步内只能接入一个节点； 其中，trij为移动储能在接入节点i和接入节点j之间的移动时间，T为一个调度周期，t为当前时刻；该式规定了移动储能从一个接入点移动到另一个接入点时需要满足的运行时间约束； 其中，M为移动储能个数集合，Num为每个接入节点所能接入的最大移动储能个数；该式说明每一个接入节点能够接入的移动储能个数是有限的；步骤1-2，当移动储能接入电网时，移动储能的出力模型和SoC模型分别为： 其中，和表示第m个移动储能在t时步输出的有功功率、无功功率；和为移动储能输出有功功率的上下限；和为移动储能输出无功功率的上下限；为移动储能最大视在功率； 其中，Et为当前时刻储能系统中所存储的电量；E为储能装置的额定容量；表示第m个移动储能在t时步的荷电状态,表示第m个移动储能在t+1时步的荷电状态，ηch和ηdis分别表示储能系统的充电效率和放电效率；SoCmin、SoCmax分别为储能荷电状态的上下限值；步骤1-3，构建分布式电源的数学模型： 其中，PDG,i为第i个分布式电源的有功出力，为第i个分布式电源有功出力的上限；QDG,i为第i个分布式电源的无功出力，为第i个分布式电源无功出力的上下限；SDG,i为分布式电源的视在功率；步骤1-4，构建并联电容器组的数学模型：QC,i＝NCQC00≤NC≤NC,max,NC∈Z其中，QC,i为并联电容器组的实际投切容量；QC0为单组电容器的容量；NC为电容器组实际投入组数；NC,max为电容器组的最大投切组数；步骤1-5，构建有载调压变压器分抽头的数学模型：ki＝k0+KiΔkiKi,min≤Ki≤Ki.max，i∈Ωk其中，Ωk为变压器节点集合；ki为第i台OLTC的变比，k0为OLTC的标准变比，Δki为调节步长，Ki为OLTC的调节档位；Ki.min和Ki.max分别为OLTC档位的单次调节上下限值；所述步骤1-4、1-5中的无功可控设备需要满足动作次数要求，其模型表示为： 其中，T为一个优化调度周期；和分别为并联电容器组在t时刻和t-1时刻的电容器投切容量；Nc,max为并联电容器组在一个调度周期内的最大动作次数；和分别为变压器分抽头在t时刻和t-1时刻的动作位置；Nk,max为变压器分抽头在一个调度周期内的最大动作次数；步骤2所述考虑主动配电网的安全性和可靠性，以配电网的节点电压总偏移量最小为目标函数建立移动储能参与的无功优化调度模型，具体包括以下步骤：步骤2-1，考虑主动配电网的运行安全性和稳定性，以一个调度周期内的节点电压总偏移值作为优化问题的目标函数，其表示为： 其中，T为一个调度周期，N为系统节点数；Vi,t表示i节点在第t个时步的实际电压值，Vref表示节点电压参考值，Vi,t和Vref均用标幺值表示；步骤2-2，无功优化过程中既需要对系统潮流进行约束，还需要对可控设备的控制变量以及系统状态变量进行约束，模型中的约束条件如下：1系统潮流约束 其中，PGi,t、QGi,t分别为t时刻节点i的发电机注入有功、无功功率；PLi,t、QLi,t分别为t时刻节点i的负荷有功、无功功率；PDG,t、QDG,t分别为t时刻节点i的分布式电源注入有功、无功功率；PMESS,i,t、QMESS,i,t分别为t时刻节点i的储能装置注入的有功、无功功率，放电为正，充电为负；QCi,t为t时刻节点i的并联电容器组的补偿容量；Vi,t为t时刻节点i的电压幅值；Gij、Bij分别为节点i、j之间的电导和电纳；θij,t为t时刻节点i、j之间的电压相角差；2移动储能约束储能移动约束： 储能出力约束： 储能SoC约束： 3变压器分抽头约束Ki,min≤Ki≤Ki.max，i∈Ωk 其中，Ωk为变压器节点集合，Ki为OLTC的调节档位；Ki.min和Ki.max分别为OLTC档位的单次调节上下限值；T为一个优化调度周期，和分别为变压器分抽头在t时刻和t-1时刻的动作位置；Nk,max为变压器分抽头在一个调度周期内的最大动作次数；4并联电容器组约束0≤NC≤NC,max,NC∈Z 其中，NC为电容器组实际投入组数；NC,max为电容器组的最大投切组数；T为一个优化调度周期；和分别为并联电容器组在t时刻和t-1时刻的电容器投切容量；Nc,max为并联电容器组在一个调度周期内的最大动作次数；5分布式电源出力约束 6状态变量约束 其中，Vi,t为t时刻节点i的电压幅值；为Vi,t的上下限值；步骤3所述对步骤2建立的模型进行静态潮流计算，制作并联电容器组和有载调压变压器分抽头的预动作时刻表，以满足离散控制设备的动作次数要求，具体包括以下步骤：步骤3-1，首先将一天的负荷按调度周期进行划分，得到T个时段的负荷分段，每个时段的负荷保持不变，并选取该时段负荷的平均数进行负荷表示；步骤3-2，不计动作次数约束，对建立的无功优化调度模型进行静态潮流计算，得到有载调压变压器和并联电容器组在每个时段的动作情况；步骤3-3，将静态潮流计算结果中离散控制设备在相邻时刻的投切变化量作为依据制定预动作时刻表，投切变化量越大，表明该时间段设备动作优先级越高；因此，根据设备在一个调度周期内的动作次数要求，确定有载调压变压器和并联电容器组的最优动作时刻，建立离散控制设备的预动作时刻表。

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