含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，包括以下步骤：步骤1，优化计算初始参数；步骤2，采集各个分布式电源接入用户的信息，根据目标函数要求采用分布式算法进行优化计算；步骤3，根据优化结果调整本地分布式电源发电量，得到精确优化结果；步骤4，根据精确优化结果拟合本地最优点的变化曲线，根据这一曲线的特征趋势计算最优点预测值，并根据预测值进行不受调度的本地调整。本发明专利技术结合优化点的特征规律进行分析，利用控制和调度的“惯性”，在保持控制与优化的准确性和快速性的前提下，节约了通信和管理成本。

Distributed energy optimal control method in power grid with uncertainty

【技术实现步骤摘要】
含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法
本专利技术涉及一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，属于电网控制

技术介绍
随着新能源尤其是分布式光伏电源在电网中的大量接入，电网潮流特征发生了改变，必须对电网中接入的分布式电源进行有效管理及调度。此外，还要考虑电网的运行成本，追求用户成本的尽可能低廉。因此，在当今电网的不断发展和分布式电源大量接入的大背景下，对电网用户成本的考虑成为运营与调度需要考虑的重要问题。专利号为201810024408.0的中国专利：“一种含分布式电源配电网遗传算法优化方法”，公开了一种含分布式电源配电网遗传算法优化方法，该专利将有功优化的目标函数和无功优化的目标函数联立构建多目标优化函数，并采用遗传算法对多目标优化函数进行优化计算，设计了一种基于电压偏差和有功网损的含分布式电源配电网的优化算法，可直接实现多目标函数的优化，系统规模越大时，优化效果越好。但该专利仅能够实现对电能质量的调度管理，没有考虑用户及运营方的成本等经济问题。专利号为201611026729.1的中国专利：“一种分布式电源能效优化方法及系统”，公开了一种分布式电源能效优化方法及系统，从日前和日内两个时间尺度进行调度控制，分别对这两个阶段进行建模、优化。将负荷分为不可控负荷、可平移负荷和可削减负荷，优化模型以调度周期内的储能成本、与上级电网交互成本及负荷成本之和最小为目标，综合考虑分布式电源、储能与多元负荷的特性，增强三者之间的互动联系，实现发电侧和负荷侧的良性互动，在充分利用可再生能源的同时，提高能源综合利用效率。该专利虽然考虑了成本问题，但只是考虑了储能成本、交互成本和负荷成本，并没有在调度层面考虑通信成本和管理成本。包括光伏发电在内的分布式能源由于其发电具有强烈的波动性和不确定性，优化方法和调度策略要尽可能快速准确跟踪网络波动，但限于整个电网的网络通信成本和管理成本，这种调度与管理又不能够过于频繁，为此还必须结合优化点的特征规律进行分析，利用控制和调度的“惯性”，在保持控制与优化的准确性和快速性的前提下，尽可能节约通信和管理成本。
技术实现思路
针对以上方法存在的不足，本专利技术提出了一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其结合优化点的特征规律进行分析，利用控制和调度的“惯性”，在保持控制与优化的准确性和快速性的前提下，能够节约通信和管理成本。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：本专利技术实施例提供的一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，包括以下步骤：步骤1，优化计算初始参数；步骤2，采集各个分布式电源接入用户的信息，根据目标函数要求采用分布式算法进行优化计算；步骤3，根据优化结果调整本地分布式电源发电量，得到精确优化结果；步骤4，根据精确优化结果拟合本地最优点的变化曲线，根据这一曲线的特征趋势计算最优点预测值，并根据预测值进行不受调度的本地调整。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤1中，所述初始参数包括电网的线路参数、各个分布式电源接入节点的分布式能源功率调节范围、各个分布式电源接入节点的电压期望控制范围、分布式电源接入用成本函数的参数和电压控制函数的参数。作为本实施例一种可能的实现方式，步骤2和步骤3每隔T秒执行一次。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤4中，在当前tnow时刻，根据前m次精确优化结果，拟合出tnow-m×T至tnow时刻这一时段内本地最优点的变化曲线，根据这一曲线的特征趋势，计算tnow至tnow+T时间段内的最优点预测值，并根据预测值在tnow至tnow+T时间段内进行不受调度的本地调整。作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤2的具体过程为：一个具有N+1个节点的电网络，用集合表示为NU{0}，其中N:＝{1,…,N}，节点0表示公共耦合节点或者变电站，电网线路用集合表示为ε；Vit∈C代表节点i在t时刻的线对地电压并定义单位为kV；定义和分别为位于节点i的一个分布式电源注入的有功功率和无功功率，单位为kW，kVar；定义为t时刻位于节点i分布式电源注入的有功功率和无功功率的可行集；定义为时间t时一个分布式能源系统的最大有功功率，单位为kW，定义ηi为分布式能源系统的视在额定容量，单位为kVA；分布式能源系统的容量集合为：考虑一个成本函数单位为元，和分别表示电网运营方在时间t时刻所产生的对有功功率和无功功率的反馈信号，单位为元/kW、元/kVar；目标函数如下：定义：考虑另一个成本函数单位为元，该函数表示时间t时刻的电压偏移对应的成本；下列目标函数能够追求用户端和电网运营方都目标最优：其中，γt∈R+是用户目标和运营方目标之间进行权衡的参数，无量纲；vt和是表示电压上下限的向量，单位为kV；R与X为电网线性潮流算法中的有功和无功功率系数矩阵，单位为kV/kW、kV/kVar，a为常数，单位为kV；简记反馈信号集合si＝[αi,βi]T，各节点用户负荷zi＝[pi,qi]T，单位为kW，KVar。作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤3的具体过程为：各节点用户在精确优化步骤中需要根据反馈信号进行调整的计算过程为：电网运营方的调度中心在精确优化步骤中需要进行的计算过程为：其中φ>0是一个预定义的常数参数，ε1和ε2表示步长，μ和是便于计算和公式表达的中间变量；电压与用户负荷值通过量测与通信获得，k为单次优化问题求解过程的迭代次数；上述算法进行迭代直到迭代结果收敛于某一预定义的范围，或提前设置好迭代次数k。作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤4的具体过程为：首先使用当前时刻前m次精确优化结果，进行多项式曲线拟合，设拟合曲线方程为n阶多项式，n可根据m的选择进行调整；n阶多项式为y＝anxn+an-1xn-1+...+a1x+a0(14)曲线横坐标为时间，写作向量即X＝[1,2,...,m](15)曲线纵坐标为前m次精确优化结果，写作向量即Y＝[y1,y2,...,ym](16)用矩阵形式表示为Y＝X0A(17)其中，A＝[an,an-1,...,a0]T(19)式(17)等价于：即：得到系数A即可得到拟合的曲线，然后任取x∈(m,m+1)带入式(14)，即可计算出时间段tnow至tnow+T内的基于前序优化结果的特征规律进行分析预测的结果。本专利技术实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：本专利技术实施例的技术方案的一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，对分布式能源进行优化控制，在有较高的计算和控制速度的前提下，能保证较高的优化精度，可以缓解因引入分布式电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：/n步骤1，优化计算初始参数；/n步骤2，采集各个分布式电源接入用户的信息，根据目标函数要求采用分布式算法进行优化计算；/n步骤3，根据优化结果调整本地分布式电源发电量，得到精确优化结果；/n步骤4，根据精确优化结果拟合本地最优点的变化曲线，根据这一曲线的特征趋势计算最优点预测值，并根据预测值进行不受调度的本地调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，优化计算初始参数；
步骤2，采集各个分布式电源接入用户的信息，根据目标函数要求采用分布式算法进行优化计算；
步骤3，根据优化结果调整本地分布式电源发电量，得到精确优化结果；
步骤4，根据精确优化结果拟合本地最优点的变化曲线，根据这一曲线的特征趋势计算最优点预测值，并根据预测值进行不受调度的本地调整。


2.根据权利要求1所述的含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其特征是，在步骤1中，所述初始参数包括电网的线路参数、各个分布式电源接入节点的分布式能源功率调节范围、各个分布式电源接入节点的电压期望控制范围、分布式电源接入用成本函数的参数和电压控制函数的参数。


3.根据权利要求2所述的含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其特征是，步骤2和步骤3每隔T秒执行一次。


4.根据权利要求3所述的含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其特征是，在步骤4中，在当前tnow时刻，根据前m次精确优化结果，拟合出tnow-m×T至tnow时刻这一时段内本地最优点的变化曲线，根据这一曲线的特征趋势，计算tnow至tnow+T时间段内的最优点预测值，并根据预测值在tnow至tnow+T时间段内进行不受调度的本地调整。


5.根据权利要求1-4任意一项所述的含不确定性功率电网中的分布式能源优化控制方法，其特征是，所述步骤2的具体过程为：
一个具有N+1个节点的电网络，用集合表示为NU{0}，其中N:＝{1,…,N}，节点0表示公共耦合节点或者变电站，电网线路用集合表示为ε；Vit∈C代表节点i在t时刻的线对地电压并定义定义和分别为位于节点i的一个分布式电源注入的有功功率和无功功率；
定义为t时刻位于节点i分布式电源注入的有功功率和无功功率的可行集；定义为时间t时一个分布式能源系统的最大有功功率，定义ηi为分布式能源系统的视在额定容量；
分布式能源系统的容量集合为：



考虑一个成本函数和分别表示电网运营方在时间t时刻所产生的对有功功率和无功功率的反馈信号；
目标函数如下：






...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，张志轩，房俏，李克强，张鹏飞，周宁，李山，麻常辉，王亮，刘文学，马欢，邢鲁华，赵康，安沫霖，蒋哲，李文博，杨冬，张冰，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37