CN109066822A - 一种基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于电力电子变压器的多点分散式配电***运行策略,属于微电网并网协同运行技术领域。本方法在整个配电***稳态运行时,首先在调度中心进行优化计算得出配电***可控单元调度方法,然后利用电力电子变压器低压侧电压单独可调的特性控制直流微电网中各分布式单元调整出力功率,实现风光储互补优化运行以及对配电网进行削峰填谷。同时利用电力电子变压器压交流侧功率因数可调的特性,实时控制交流配电网的潮流,实现配电网潮流优化。本发明的方法结构简单、层次分明且易于实现,可以节约硬件通讯成本和简化***控制,充分发挥电力电子变压器在多个直流微电网并网的配电***运行中所起到的作用,该方法具有广泛的适应性和可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法,属于电网并网协同运行技术领域。
背景技术
为了解决分布式能源利用中出现的诸多问题,微电网受到研究者越来越多的重视。根据分布式电源和负载接入母线的不同,微电网分为交流微电网和直流微电网,直流微网结构简单,转换环节少,利于于分布式能源和负荷的接入,不存在无功和相位的问题,并且更易于进行电压控制,相对于交流微网具有一定的优势;直流微电网如果有大电网的有力支撑,则更易于维持微网内部的功率平衡,能够提高运行的稳定性。对于配电网来说,微电网将多种分布式资源进行整合然后集中并入,不仅能够降低可再生能源直接接入配电网带来的影响,并且各个微网之间相互协调运行,能够提高配电网运行的稳定性和供电的可靠性。因此,直流微电网接入配电网,组成多点分散式配电***运行将成为可再生能源利用的有效方式。
分布式能源和微电网的接入对配电网运行产生了重要影响,增加了配电网分析的复杂性。
而目前有关微电网并入主网运行的研究大都将微电网视为一个功率可控的并网单元,并没有深入的考虑到交流配电网所接微网的内部结构及其控制策略,直流微网中不仅有光伏(PV)单元、储能(BES)单元以及可控负荷,而且各类变流装置分布在源、储、荷各个环节,是包含多电源、多变换器的复杂***,采用主从控制将导致通信难度增大,并且对主控单元稳定性的有极高要求,通信线也会限制各单元之间的距离,如果主控单元或者通信线出现故障,则会导致整个直流微网***瘫痪;目前针对直流微电网对等控制的研究,主要是通过直流微电网和交流配电网。之间的并网换流器或者微网内各单元换流器控制直流母线电压,实现各单元功率分配,而这种控制方法往往不能避免直流母线和公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)处电能质量的问题。
PET(Power Electronic Transformer,PET)是一种随着电力电子技术发展而逐渐受到关注的新型配电变压装置。电力电子变压器具备交流接口和直流接口,同时有以下优点①可以灵活调节交流高压侧功率因数和电流;②能够保证直流低压侧输出电压恒定,因此能够稳定控制直流母线电压;③可控性高,并且多台电力电子变压器能够通过光纤联网。电力电子变压器的这些优点使得调度中心可通过过电力电子变压器对连接直流微电网和交流配电网的公共连接点进行能量管理,并且可以实时控制配电网的潮流。由此可见,电力电子变压器将在直流微网并网运行中发挥重要作用。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法,通过电力电子变压器对通过配电网连接多个直流微电网的多点分散式***进行能量管理与优化调度,针对直流微电网并网运行时微网内各单元采用主从控制面临通信压力过大,难以实现的问题,根据多点分散式配电***中交流配电网及其所连直流微网的结构特点和运行方式,将整个多点分散式配电***划分为配电***调度层、电压协同控制层进行能量管理。
本发明提出的基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法,包括以下步骤:
(1)建立一个多点分散式配电***的运行优化模型,该运行优化模型包括一个运行目标函数如下:
其中,将多点分散式配电***中通过电力电子变压器与交流配电网连接的直流微电网记为节点k,下标k为节点编号,n为交流配电网节点个数,L为一个调度周期中的调度时段数,t为调度时段的序号,Δt为调度时段的时长,c为购电价格,分别为节点k直流微电网中光伏发电***、储能电池的运行单价,分别为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***和储能电池发出的实际有功功率,为第t个调度时段多点分散式配电***中节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率,表示第t个调度时段节点k直流微电网中可控负荷实际削减的有功功率,为第t个调度时段节点k直流微电网中对可控负荷进行负荷削减的单位补偿费用,Pi(t)为第t个调度时段多点分散式配电***中节点i的负荷有功功率,Ui(t)、Uj(t)分别为第t个调度时段多点分散式配电***中节点i、节点j的电压,yij为节点i、节点j之间的导纳;
运行优化模型的约束条件包括:
潮流约束为:
交流配电网与上级电网交换的有功功率约束为:
交流配电网节点电压约束为:
交流配电网与直流微电网交换的有功功率约束为:
连接交流微电网和节点k直流微电网的电力电子变压器容量约束为:
节点k直流微电网功率平衡约束为:
节点k直流微电网中光伏发电***的功率约束为:
节点k直流微电网中储能电池充放电功率约束为:
节点k直流微电网中储能电池剩余电量需满足的能量约束为:
节点k直流微电网中储能电池的电量在调度周期开始与结束时刻保持一致的约束为:
Ek(L)=Ek(0)
节点k直流微电网中储能电池每个时刻剩余电量和充放电功率满足的关系为:
节点k直流微电网中储能电池充放电次数约束为:
节点k直流微电网中可控负荷约束为:
其中,集合u(j)为交流配电网中以j为末端节点的支路的首端节点集合,集合v(j)为交流配电网j为首端节点的支路的末端节点的集合,Pij(t)、Qij(t)分别为第t个调度时段支路ij首端有功功率和无功功率,Pj(t)和Qj(t)分别为第t个调度时段节点j的有功功率和无功功率净注入值,Iij(t)为第t个调度时段支路ij的电流幅值,rij和xij分别为支路ij的电阻和电抗,P0(t)为第t个调度时段从根节点流入交流配电网的有功功率,和分别为交流配电网与上级电网交换的有功功率的上限和下限,和分别为节点i的电压上限和下限,和分别为多点分散式配电***中的交流配电网与节点k直流微电网交换功率的最大值和最小值,为第t个调度时段多点分散式配电***中的交流配电网中与节点k直流微电网连接的电力电子变压器的无功功率,为多点分散式配电***中与节点k直流微电网连接的交流配电网电力电子变压器的容量,为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***的实际发出的有功功率,为第t个调度时段节点k直流微电网中储能电池充放电的有功功率,Pk(t)为第t个调度时段节点k直流微电网的负荷,为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***预测发出的有功功率,为节点k直流微电网中储能电池最大充电功率(小于0)、最大放电功率(大于0),Ek(t)为第t个调度时段节点k直流微电网中储能电池剩余的电量,Emax.k为节点k直流微电网储能电池的容量,SOC_lk和SOC_uk为节点k直流微电网中储能电池荷电状态的最小值和最大值,Ek(0)、Ek(L)为节点k直流微电网中一个调度周期开始、结束时储能电池的电量,ηB.k +、ηB.k -为节点k直流微电网中储能电池的放电效率、充电效率,为节点k直流微电网中储能电池一天之内放电总功率,λk为节点k直流微电网中储能电池的最大充放电次数,为节点k直流微电网中允许削减负荷的大小,为节点k直流微电网实际削减的负荷,μk为节点k直流微电网中的可控负荷的负荷削减系数(0≤μk≤1),体现了节点k直流微电网可控负荷的削减程度;
(2)求解上述步骤(1)的优化模型,得到各调度时段的调度指令,调度指令包括各调度时段电力电子变压器控制的交流配电网与直流微电网交换的有功功率指令、电力电子变压器向交流配电网发出的无功功率指令、电力电子变压器控制的直流低压侧电压指令、直流微电网中的光伏发电***发出的有功功率指令、直流微电网中储能电池充放电的有功功率指令以及直流微电网中可控负荷进行负荷削减的有功功率指令;
(3)根据上述步骤(2)的调度指令中的各调度时段电力电子变压器控制的交流配电网与直流微电网交换的有功功率指令、电力电子变压器控制的直流低压侧电压指令、直流微电网中的光伏发电***发出的有功功率指令、直流微电网中储能电池充放电的有功功率指令以及直流微电网中可控负荷进行负荷削减的有功功率指令,进行以下调度:
对调度指令中电力电子变压器控制的交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令进行判断,若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最小值,且节点k直流微电网中的光伏发电***所发出的有功功率充足,则进入控制模式1,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:其中为节点k直流微电网中光伏发电***额定容量,通过检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和与节点k直流微电网交换的有功功率,使其中表示节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率,表示节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率的最小值,使节点k直流微电网中的光伏发电***进入下垂控制模式,光伏电发电***发出有功功率,即同时使的储能电池充电,尽可能吸收光伏发发电***发出的有有功功率,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最小值,且节点k直流微电网中的光伏发电***所发出的有功功率相对不足,则进入控制模式2,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为: 并检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和节点k直流微电网交换的有功功率,使并使节点k直流微电网中的储能电池进入下垂充电模式,储能电池吸收有功功率,即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,利用可再生分布式能源,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令在最小值和最大值之间,即则进入控制模式3,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:通过检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入下垂控制模式,电力电子变压器控制控制交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率,使第k个直流微电网中的光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,储能电池按照直流母线反映的有功功率缺额进行充放电,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最大值,且节点k直流微电网中的光伏发电***发所发出的有功功率严重不足,则进入控制模式4,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和直流微电网交换的有功功率,即使储能电池进入下垂放电模式,储能电池发出有功功率,
即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最大值,且由于节点k直流微电网中的光伏发出有功功率严重不足,储能电池放电已达最大有功功率限制或者储能电池储电量不足,使得此时光伏发电***和储能电池放电发出的有功功率已经不能满足运行约束。则进入控制模式5,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:检测节点k直流微电网的直流母线电压,使节点k直流微电网中的可控负荷进行负荷削减,减少消耗的有功功率,即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,储能电池根据节点k直流微电网中负荷消耗的有功功率、交流配电网和节点k直流微电网交换的有功功率和光伏发电***发出的有功功率的差值进行放电。
本发明提出的基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法,其特点和优点是:
本发明方法利用电力电子变压器实现对直流微电网中各单元的对等控制,同时利用电力电子变压器对交流配电网进行实时潮流控制,实现交流配电网的潮流优化。是一种通过电力电子变压器对含多个直流微电网与交流配电网的多点分散式***进行能量管理与优化调度的方法。首先建立多点分散式配电***优化模型,并对其进行优化计算得出交流配电网和直流微网中各可调度单元的调度指令。然后根据优化计算结果,调整电力电子变压器直流低压侧电压作为控制信号,各直流微电网中的可控单元根据电压信号决定各自的运行状态,同时利用电力电子变压器功率因数可调的特性,对交流配电网进行潮流优化。从而得出整个含直流微网和交流配电网的多点分散式配电***优化调度方法。
本发明方法利用电力电子变压器对直流微网中各单元进行对等控制,避免了主从控制,降低了通信方面的压力,减少了设备安装成本,大大简化了直流微网的控制***的复杂性。同时电力电子变压器对交流微电网进行潮流优化,减小了配电网网损。
附图说明
图1为本发明提出的基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法流程框图。
图2为本发明方法涉及的的多点分散式配电***结构示意图。
图3为根据本发明方法的直流微电网运行控制图。
具体实施方式
本发明提出的基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法,其流程框图如图1所示,多点分散式配电***的结构如图2所示,该方法包括以下步骤:
(1)建立一个多点分散式配电***的运行优化模型,该运行优化模型包括一个运行目标函数如下:
其中,将多点分散式配电***中通过电力电子变压器与交流配电网连接的直流微电网记为节点k,下标k为节点编号,n为交流配电网节点个数,L为一个调度周期中的调度时段数,t为调度时段的序号,Δt为调度时段的时长,c为购电价格,分别为节点k直流微电网中光伏发电***、储能电池的运行单价,分别为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***和储能电池发出的实际有功功率,为第t个调度时段多点分散式配电***中节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率,表示第t个调度时段节点k直流微电网中可控负荷实际削减的有功功率,为第t个调度时段节点k直流微电网中对可控负荷进行负荷削减的单位补偿费用,Pi(t)为第t个调度时段多点分散式配电***中节点i的负荷有功功率,Ui(t)、Uj(t)分别为第t个调度时段多点分散式配电***中节点i、节点j的电压,yij为节点i、节点j之间的导纳;
运行优化模型的约束条件包括:
潮流约束为:
交流配电网与上级电网交换的有功功率约束为:
交流配电网节点电压约束为:
交流配电网与直流微电网交换的有功功率约束为:
连接交流微电网和节点k直流微电网的电力电子变压器容量约束为:
节点k直流微电网功率平衡约束为:
节点k直流微电网中光伏发电***的功率约束为:
节点k直流微电网中储能电池充放电功率约束为:
节点k直流微电网中储能电池剩余电量需满足的能量约束为:
节点k直流微电网中储能电池的电量在调度周期开始与结束时刻保持一致的约束为:
Ek(L)=Ek(0)
节点k直流微电网中储能电池每个时刻剩余电量和充放电功率满足的关系为:
节点k直流微电网中储能电池充放电次数约束为:
节点k直流微电网中可控负荷约束为:
其中,集合u(j)为交流配电网中以j为末端节点的支路的首端节点集合,集合v(j)为交流配电网j为首端节点的支路的末端节点的集合,Pij(t)、Qij(t)分别为第t个调度时段支路ij首端有功功率和无功功率,Pj(t)和Qj(t)分别为第t个调度时段节点j的有功功率和无功功率净注入值,Iij(t)为第t个调度时段支路ij的电流幅值,rij和xij分别为支路ij的电阻和电抗,P0(t)为第t个调度时段从根节点流入交流配电网的有功功率,和分别为交流配电网与上级电网交换的有功功率的上限和下限,和分别为节点i的电压上限和下限,和分别为多点分散式配电***中的交流配电网与节点k直流微电网交换功率的最大值和最小值,为第t个调度时段多点分散式配电***中的交流配电网中与节点k直流微电网连接的电力电子变压器的无功功率,为多点分散式配电***中与节点k直流微电网连接的交流配电网电力电子变压器的容量,为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***的实际发出的有功功率,为第t个调度时段节点k直流微电网中储能电池充放电的有功功率,Pk(t)为第t个调度时段节点k直流微电网的负荷,为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***预测发出的有功功率,为节点k直流微电网中储能电池最大充电功率(小于0)、最大放电功率(大于0),Ek(t)为第t个调度时段节点k直流微电网中储能电池剩余的电量,Emax.k为节点k直流微电网储能电池的容量,SOC_lk和SOC_uk为节点k直流微电网中储能电池荷电状态的最小值和最大值,Ek(0)、Ek(L)为节点k直流微电网中一个调度周期开始、结束时储能电池的电量,ηB.k +、ηB.k -为节点k直流微电网中储能电池的放电效率、充电效率,为节点k直流微电网中储能电池一天之内放电总功率,λk为节点k直流微电网中储能电池的最大充放电次数,为节点k直流微电网中允许削减负荷的大小,为节点k直流微电网实际削减的负荷,μk为节点k直流微电网中的可控负荷的负荷削减系数(0≤μk≤1),体现了节点k直流微电网可控负荷的削减程度;
(2)求解上述步骤(1)的优化模型,得到各调度时段的调度指令,调度指令包括各调度时段电力电子变压器控制的交流配电网与直流微电网交换的有功功率指令、电力电子变压器向交流配电网发出的无功功率指令、电力电子变压器控制的直流低压侧电压指令、直流微电网中的光伏发电***发出的有功功率指令、直流微电网中储能电池充放电的有功功率指令以及直流微电网中可控负荷进行负荷削减的有功功率指令;
(3)根据上述步骤(2)的调度指令中的各调度时段电力电子变压器控制的交流配电网与直流微电网交换的有功功率指令、电力电子变压器控制的直流低压侧电压指令、直流微电网中的光伏发电***发出的有功功率指令、直流微电网中储能电池充放电的有功功率指令以及直流微电网中可控负荷进行负荷削减的有功功率指令,进行以下调度,如图3所示:
对调度指令中电力电子变压器控制的交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令进行判断,若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最小值,且节点k直流微电网中的光伏发电***所发出的有功功率充足,则进入控制模式1,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:其中为节点k直流微电网中光伏发电***额定容量,通过检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和与节点k直流微电网交换的有功功率,使其中表示节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率,表示节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率的最小值,使节点k直流微电网中的光伏发电***进入下垂控制模式,光伏电发电***发出有功功率,即同时使的储能电池充电,尽可能吸收光伏发发电***发出的有有功功率,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最小值,且节点k直流微电网中的光伏发电***所发出的有功功率相对不足,则进入控制模式2,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为: 并检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和节点k直流微电网交换的有功功率,使并使节点k直流微电网中的储能电池进入下垂充电模式,储能电池吸收有功功率,即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,利用可再生分布式能源,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令在最小值和最大值之间,即则进入控制模式3,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:通过检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入下垂控制模式,电力电子变压器控制控制交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率,使第k个直流微电网中的光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,储能电池按照直流母线反映的有功功率缺额进行充放电,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最大值,且节点k直流微电网中的光伏发电***发所发出的有功功率严重不足,则进入控制模式4,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和直流微电网交换的有功功率,即使储能电池进入下垂放电模式,储能电池发出有功功率,
即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最大值,且由于节点k直流微电网中的光伏发出有功功率严重不足,储能电池放电已达最大有功功率限制或者储能电池储电量不足,使得此时光伏发电***和储能电池放电发出的有功功率已经不能满足运行约束。则进入控制模式5,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:
检测节点k直流微电网的直流母线电压,使节点k直流微电网中的可控负荷进行负荷削减,减少消耗的有功功率,即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,储能电池根据节点k直流微电网中负荷消耗的有功功率、交流配电网和节点k直流微电网交换的有功功率和光伏发电***发出的有功功率的差值进行放电。
Claims (1)
1.一种基于电力电子变压器的多点分散式配电***调度方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)建立一个多点分散式配电***的运行优化模型,该运行优化模型包括一个运行目标函数如下:
其中,将多点分散式配电***中通过电力电子变压器与交流配电网连接的直流微电网记为节点k,下标k为节点编号,n为交流配电网节点个数,L为一个调度周期中的调度时段数,t为调度时段的序号,Δt为调度时段的时长,c为购电价格,分别为节点k直流微电网中光伏发电***、储能电池的运行单价,分别为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***和储能电池发出的实际有功功率,为第t个调度时段多点分散式配电***中节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率,表示第t个调度时段节点k直流微电网中可控负荷实际削减的有功功率,为第t个调度时段节点k直流微电网中对可控负荷进行负荷削减的单位补偿费用,Pi(t)为第t个调度时段多点分散式配电***中节点i的负荷有功功率,Ui(t)、Uj(t)分别为第t个调度时段多点分散式配电***中节点i、节点j的电压,yij为节点i、节点j之间的导纳;
运行优化模型的约束条件包括:
潮流约束为:
交流配电网与上级电网交换的有功功率约束为:
交流配电网节点电压约束为:
交流配电网与直流微电网交换的有功功率约束为:
连接交流微电网和节点k直流微电网的电力电子变压器容量约束为:
节点k直流微电网功率平衡约束为:
节点k直流微电网中光伏发电***的功率约束为:
节点k直流微电网中储能电池充放电功率约束为:
节点k直流微电网中储能电池剩余电量需满足的能量约束为:
节点k直流微电网中储能电池的电量在调度周期开始与结束时刻保持一致的约束为:
Ek(L)=Ek(0)
节点k直流微电网中储能电池每个时刻剩余电量和充放电功率满足的关系为:
节点k直流微电网中储能电池充放电次数约束为:
节点k直流微电网中可控负荷约束为:
其中,集合u(j)为交流配电网中以j为末端节点的支路的首端节点集合,集合v(j)为交流配电网j为首端节点的支路的末端节点的集合,Pij(t)、Qij(t)分别为第t个调度时段支路ij首端有功功率和无功功率,Pj(t)和Qj(t)分别为第t个调度时段节点j的有功功率和无功功率净注入值,Iij(t)为第t个调度时段支路ij的电流幅值,rij和xij分别为支路ij的电阻和电抗,P0(t)为第t个调度时段从根节点流入交流配电网的有功功率,和分别为交流配电网与上级电网交换的有功功率的上限和下限,和分别为节点i的电压上限和下限,和分别为多点分散式配电***中的交流配电网与节点k直流微电网交换功率的最大值和最小值,为第t个调度时段多点分散式配电***中的交流配电网中与节点k直流微电网连接的电力电子变压器的无功功率,为多点分散式配电***中与节点k直流微电网连接的交流配电网电力电子变压器的容量,为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***的实际发出的有功功率,为第t个调度时段节点k直流微电网中储能电池充放电的有功功率,Pk(t)为第t个调度时段节点k直流微电网的负荷,为第t个调度时段节点k直流微电网中光伏发电***预测发出的有功功率,为节点k直流微电网中储能电池最大充电功率、最大放电功率,Ek(t)为第t个调度时段节点k直流微电网中储能电池剩余的电量,Emax.k为节点k直流微电网储能电池的容量,SOC_lk和SOC_uk为节点k直流微电网中储能电池荷电状态的最小值和最大值,Ek(0)、Ek(L)为节点k直流微电网中一个调度周期开始、结束时储能电池的电量,ηB.k +、ηB.k -为节点k直流微电网中储能电池的放电效率、充电效率,为节点k直流微电网中储能电池一天之内放电总功率,λk为节点k直流微电网中储能电池的最大充放电次数,为节点k直流微电网中允许削减负荷的大小,为节点k直流微电网实际削减的负荷,μk为节点k直流微电网中的可控负荷的负荷削减系数,负荷削减系数的取值为(0≤μk≤1);
(2)求解上述步骤(1)的优化模型,得到各调度时段的调度指令,调度指令包括各调度时段电力电子变压器控制的交流配电网与直流微电网交换的有功功率指令、电力电子变压器向交流配电网发出的无功功率指令、电力电子变压器控制的直流低压侧电压指令、直流微电网中的光伏发电***发出的有功功率指令、直流微电网中储能电池充放电的有功功率指令以及直流微电网中可控负荷进行负荷削减的有功功率指令;
(3)根据上述步骤(2)的调度指令中的各调度时段电力电子变压器控制的交流配电网与直流微电网交换的有功功率指令、电力电子变压器控制的直流低压侧电压指令、直流微电网中的光伏发电***发出的有功功率指令、直流微电网中储能电池充放电的有功功率指令以及直流微电网中可控负荷进行负荷削减的有功功率指令,进行以下调度:
对调度指令中电力电子变压器控制的交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令进行判断,若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最小值,且节点k直流微电网中的光伏发电***所发出的有功功率充足,则进入控制模式1,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:其中为节点k直流微电网中光伏发电***额定容量,通过检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和与节点k直流微电网交换的有功功率,使其中表示节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率,表示节点k直流微电网通过电力电子变压器与交流配电网交换的有功功率的最小值,使节点k直流微电网中的光伏发电***进入下垂控制模式,光伏电发电***发出有功功率,即同时使的储能电池充电,尽可能吸收光伏发发电***发出的有有功功率,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最小值,且节点k直流微电网中的光伏发电***所发出的有功功率相对不足,则进入控制模式2,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为: 并检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和节点k直流微电网交换的有功功率,使并使节点k直流微电网中的储能电池进入下垂充电模式,储能电池吸收有功功率,即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,利用可再生分布式能源,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令在最小值和最大值之间,即则进入控制模式3,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:
通过检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入下垂控制模式,电力电子变压器控制控制交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率,使第k个直流微电网中的光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,储能电池按照直流母线反映的有功功率缺额进行充放电,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最大值,且节点k直流微电网中的光伏发电***发所发出的有功功率严重不足,则进入控制模式4,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:
检测节点k直流微电网的直流母线电压,使连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器进入限流状态,限制交流配电网和直流微电网交换的有功功率,即使储能电池进入下垂放电模式,储能电池发出有功功率,
即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,可控负荷不进行负荷的削减;若交流配电网与节点k直流微电网交换的有功功率指令为最大值,且由于节点k直流微电网中的光伏发出有功功率严重不足,储能电池放电已达最大有功功率限制或者储能电池储电量不足,使得此时光伏发电***和储能电池放电发出的有功功率已经不能满足运行约束。则进入控制模式5,调整连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压,从而控制节点k直流微电网的直流母线电压,其中连接交流配电网与节点k直流微电网的电力电子变压器直流侧电压值为:
检测节点k直流微电网的直流母线电压,使节点k直流微电网中的可控负荷进行负荷削减,减少消耗的有功功率,即光伏发电***工作在最大功率跟踪状态,储能电池根据节点k直流微电网中负荷消耗的有功功率、交流配电网和节点k直流微电网交换的有功功率和光伏发电***发出的有功功率的差值进行放电。
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