【技术实现步骤摘要】
基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法
[0001]本专利技术属于电力系统自动化领域，涉及一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法。
技术介绍
[0002]随着能源危机的日益严峻，可再生能源被大力发展并成为趋势，而光伏发电是其中的一种重要形式。目前接入配电网的分布式光伏发电系统一般是作为一个不可控电源运行于最大功率跟踪模式，随着配电网中分布式光伏渗透率不断提高时，由于光伏发电固有的随机性与间歇性，使得配电网潮流与供电电压频繁波动，电能质量恶化，供电可靠性降低，弃光现象日益严重，造成巨大的资源浪费，给配电网安全、经济、稳定运行带来诸多挑战。目前针对分布式光伏接入配电网带来的电压波动问题，主要采用的是调节变电站变压器分接头、投切并联电容器及在配电网中加装连续无功补偿装置SVC，进行调节。但是变压器分接头以及并联电容器频繁调节会大大降低设备使用寿命，并且难以对配电网电压实现平滑调节，易给配电网造成冲击，SVC等无功补偿设备安装成本较高，不适合大规模应用。并且当配网中的传统无功调节手段不能有效抑制电压波动时，又容易造成大规模弃光现象发生，易造成资源的浪费。
技术实现思路
[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法，抑制光伏发电高渗透率带来的电压失稳、潮流波动问题，同时可以降低配电网运行有功损耗，少弃光现象，实现分布式光伏友好接入，提高配电网运行的安全性与经济性。
[0004]本专利技术的一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法，包括如下步骤：>[0005]步骤1、对配电网稳态运行工作点进行局部线性化处理，求取对配电网电压水平影响最显著的有功调节节点与无功调节节点，并计算电压对节点注入功率的的灵敏度；
[0006]步骤2、以配电网中分布式光伏出力最大，以配电网稳态运行有功网损最小化及节点电压偏离额定值最小为目标，建立目标函数，并确定约束条件；
[0007]步骤3、通过改进的免疫双模态粒子群优化算法，求解分布式光伏自动发电控制优化模型，对配电网中光伏发电系统的有功和无功输出进行优化控制；
[0008]步骤4、通过获取满足所述约束条件的优化控制，得到分布式光伏功率指令、并联电容器投切数目指令以及SVC无功出力指令的调整输出量，若得不到满足所述约束条件的优化控制结果，则增加所述灵敏度次大的节点为调节节点，并返回步骤1再次优化。
[0009]步骤1中，对配电网稳态运行工作点进行局部线性化处理，求取对配电网电压水平影响最显著的有功调节节点与无功调节节点，对于具有N个节点的电力网络，令n＝N
‑
1,取平衡节点作为参考节点，将光伏节点增广到潮流方程式中，得2n个极坐标形式的牛顿法潮流修正方程式：
[0010][0011][0012]式中：为雅可比矩阵；Δθ和ΔV分别为节点电压相角、赋值修正矢量；V为n维节点电压幅值对角阵；B和G分别为节点导纳矩阵的实部与虚部，所述电压对节点注入功率的灵敏度的计算方法如下：
[0013]ΔV＝[(B+Q)(G
‑
P)
‑1(B
‑
Q)+(G+P)]‑1ΔP
‑
[(G
‑
P)(B+Q)
‑1(G+P)+(B
‑
Q)]‑1ΔQ。
[0014]步骤2中，所述目标函数的表达式为：
[0015][0016]式中：DG
n
为配电网中光伏接入节点；P
i,DG,pre
为节点i上所挂接的光伏有功出力预测值；P
i,DG
为节点i上分布式光伏有功出力值；Q
i,DG
为节点i上分布式光伏无功出力值；v
j
为节点j的电压幅值，为节点j电压幅值额定值；α为有功权重系数；β为无功权重系数。
[0017]步骤2中，所述约束条件包括功率平衡约束条件、节点电压约束、关口交换功率约束、分组电容器约束、SVC容量约束和分布式光伏模块运行约束；
[0018]所述功率平衡约束条件：配电网正常运行时，各节点有功与无功注入功率与节点电压满足功率平衡方程：
[0019][0020]式中：P
i
与Q
i
分别为节点i的有功和无功注入；为节点i的电压向量；为系统导纳矩阵对应元素；
[0021]所述节点电压约束：为保障配电网运行安全，保持所有节点的电压幅值在设定的范围内变化：
[0022][0023]式中：v
i
为节点i电压幅值；和分别为节点电压幅值的最大与最小值；
[0024]所述关口交换功率约束：为抑制光伏园区功率波动对上级电网的影响，园区配电网根节点交换功率需满足以下要求：
[0025][0026]式中：P1和Q1分别为从根节点流入配电网的有功和无功功率；P
1max
与P
1min
分别为调度中心设置的关口交换有功功率上、下界，和分别为调度中心设置的关口交换无功功率上、下界；
[0027]所述分组电容器约束：分组电容器是配电网重要的无功补偿设备，其投切状态是离散决策变量，采用二进制编码补充约束的形式将离散变量连续化，对于节点i，将离散档位的电容器分组投切转化为：
[0028][0029][0030][0031][0032]式中：Q
i,com
为节点i电容器组投运容量；为节点i电容器组每档位补偿量；为当前补偿容量；为一个介于0与1之间的数，通过将其控制为0、1变量，进而将t
i
控制为整数，如电容器档位扩展，需增加二进制编码位数；
[0033]所述SVC容量约束：由于SVC的容量限制，其无功出力需要保持在预设的范围：
[0034][0035]式中，和分别为节点i电容器组投运容量的最小和最大补偿量；
[0036]所述分布式光伏模块运行约束：
[0037][0038]式中，S
i,DG
为节点i的光伏模块容量，P
i,DG
为节点i上分布式光伏有功出力值，Q
i,DG
为节点i上分布式光伏无功出力值，为节点i上所挂接的光伏有功出力预测值。
[0039]步骤3中，通过改进的免疫双模态粒子群优化算法求解分布式光伏自动发电控制优化模型，所述改进免疫双模态粒子群优化算法的改进方式为：增加局部增强学习算子以协助部分最优微粒跳出局部极值点，所述增强学习算子计算公式为：
[0040][0041]式中：G
kd
为增强后的微粒；G
best
为当前代全局最优个体；m为限幅常数；t为代数；T为算法执行总代数；X
r1d
与X
r2d
为随机选取位置且不相同。
[0042]步骤4中，得到分布式光伏的功率指令、并联电容器投切数目指令及SVC无功出力指令的调整输出量的方法为：
[0043]根据所述改进免疫双模态粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对配电网稳态运行工作点进行局部线性化处理，求取对配电网电压水平影响最显著的有功调节节点与无功调节节点，并计算电压对节点注入功率的的灵敏度；步骤2、以配电网中分布式光伏出力最大，以配电网稳态运行有功网损最小化及节点电压偏离额定值最小为目标，建立目标函数，并确定约束条件；步骤3、通过改进的免疫双模态粒子群优化算法，求解分布式光伏自动发电控制优化模型，对配电网中光伏发电系统的有功和无功输出进行优化控制；步骤4、通过获取满足所述约束条件的优化控制，得到分布式光伏功率指令、并联电容器投切数目指令以及SVC无功出力指令的调整输出量，若得不到满足所述约束条件的优化控制结果，则增加所述灵敏度次大的节点为调节节点，并返回步骤1再次优化。2.根据权利要求1所述的一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法，其特征在于，步骤1中，对配电网稳态运行工作点进行局部线性化处理，求取对配电网电压水平影响最显著的有功调节节点与无功调节节点，对于具有N个节点的电力网络，令n＝N
‑
1,取平衡节点作为参考节点，将光伏节点增广到潮流方程式中，得2n个极坐标形式的牛顿法潮流修正方程式：正方程式：式中：为雅可比矩阵；Δθ和ΔV分别为节点电压相角、幅值修正矢量；V为n维节点电压幅值对角阵；B和G分别为节点导纳矩阵的实部与虚部，所述电压对节点注入功率的灵敏度的计算方法如下：ΔV＝[(B+Q)(G
‑
P)
‑1(B
‑
Q)+(G+P)]
‑1ΔP
‑
[(G
‑
P)(B+Q)
‑1(G+P)+(B
‑
Q)]
‑1ΔQ。3.根据权利要求1所述的一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法，其特征在于，步骤2中，所述目标函数的表达式为：式中：DG
n
为配电网中光伏接入节点，从一号节点至n号节点进行计算；P
i,DG,pre
为节点i上所挂接的光伏有功出力预测值；P
i,DG
为节点i上分布式光伏有功出力值；Q
i,DG
为节点i上分布式光伏无功出力值；v
j
为节点j的电压幅值，为节点j电压幅值额定值；α为有功权重系数；β为无功权重系数。4.根据权利要求3所述的一种基于无功电压灵敏度的分布式光伏调压方法，其特征在于，步骤2中，所述约束条件包括功率平衡约束条件、节点电压约束、关口交换功率约束、分组电容器约束、SVC容量约束和分布式光伏模块运行约束；所述功率平衡约束条件：配电网正常运行时，各节点有功与无功注入功率与节点电压满足功率平衡方程：
式中：P
i
与Q
i
分别为节点i的有功和无功注入；为节点i的电压向量；为系统导纳矩阵对应元素，为节点i的电压向量的幅值；所述节点电压约束：为保障配电网运行安全，保持所有节点的电压幅值在设定的范围内变化：式中：v
i
为节点i电压幅值；和分别为节点电压幅值的最大与最小值；所述关口交换功率约束：为抑制光伏园区功率波动对上级电网的影...
【专利技术属性】
技术研发人员：高博，张冲标，赵彦旻，陈金威，黄权飞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉善县供电公司，
类型：发明
国别省市：
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