專利名稱：多時間尺度的主動配電網(wǎng)dg協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能配電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)τ谥鲃优潆娋W(wǎng)分布式發(fā)電的協(xié)調(diào)控制，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于主動配電網(wǎng)的多時間尺度DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
主動配電網(wǎng)以其靈活、兼容以及優(yōu)化等特性，是未來智能配電網(wǎng)實現(xiàn)對大量接入的分布式發(fā)電單元(DG, Distributed Generation)進(jìn)行主動管理的有效解決方案。但是DG參與配網(wǎng)調(diào)度運行的需求以及可再生能源發(fā)電的間歇性和不確定性給主動配電網(wǎng)的DG協(xié)調(diào)控制帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前，對于接入電網(wǎng)的DG的控制技術(shù)主要集中在兩個方面:(I)單一 DG的并網(wǎng)控制技術(shù)，包括DG的PQ解耦控制、PV控制以及Droop控制，這些技術(shù)都是針對單一 DG的并網(wǎng)控制，且不受配網(wǎng)調(diào)度的約束；(2)微網(wǎng)控制技術(shù)，從系統(tǒng)性的角度出發(fā)，將分布式發(fā)電、負(fù)荷、儲能裝置以及控制裝置等結(jié)合，形成一個單一可控的單元，同時向用戶提供電能和熱能。但是微網(wǎng)控制也存在一定的局限性，首先表現(xiàn)在其整體單一可控性，整個微網(wǎng)控制區(qū)域必須處于相對集中的范圍，其次微網(wǎng)控制更加強(qiáng)調(diào)控制區(qū)域內(nèi)部的自治，沒有與電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括:主動配電網(wǎng)全局最優(yōu)控制子系統(tǒng)，面向整個主動配電網(wǎng)，用于在長時間尺度下對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元實現(xiàn)全局優(yōu)化控制，確保主動配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性；主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制子系統(tǒng)，面向主動配電網(wǎng)的控制子區(qū)域，用于在短時間尺度下，實時協(xié)調(diào)控制所述控制子區(qū)域內(nèi)的各個DG，以緩解負(fù)荷擾動及環(huán)境變化造成對長時間尺度下主動配電網(wǎng)DG全局優(yōu)化控制的偏差。所述主動配電網(wǎng)全局最優(yōu)控制子系統(tǒng)通過長時間尺度下對整體的主動配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化運行計算，得出每個DG的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略以及各個控制子區(qū)域與主干線的功率交換局部目標(biāo)值實現(xiàn)對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元的全局優(yōu)化控制。所述每個DG的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略以及各個控制子區(qū)域與主干線的功率交換局部目標(biāo)值是基于最優(yōu)潮流算法得到的；其中，所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略的目標(biāo)是盡可能提高分布式能源的利用率并且盡可能降低分布式能源的發(fā)電成本。所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略的目標(biāo)通過一目標(biāo)函數(shù)表示，所述目標(biāo)函數(shù)為:f (x) =Pfeeder+kXCder其中，Pfeetto表示的是變電站饋線出口有功功率，CdOT表示的是饋線上所有分布式in
能源的綜合發(fā)電成本，其計算公式為, Pi表示第i個分布式電源的有功
出力，Ci表示第i個分布式能源的單位有功出力成本，k是妥協(xié)系數(shù)，用以調(diào)節(jié)妥協(xié)模型中兩個目標(biāo)的相對權(quán)重。所述主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制子系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為:k,X Δ Pfeeder+ Δ Parea^i=O其中， Λ Pfeeder表示饋線與變電站的功率交換偏差，Δ Parea^i表示自治區(qū)域與饋線的功率交換偏差，ki是區(qū)域i參與的功率協(xié)調(diào)系數(shù)。本發(fā)明還提供了一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，包括以下步驟:建立一個長時間尺度下的主動配電網(wǎng)，將該主動配電網(wǎng)劃分為多個短時間尺度的控制子區(qū)域；為所述主動配電網(wǎng)建立一個主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)，并根據(jù)該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)求出主動配電網(wǎng)的各分布式發(fā)電單元的最優(yōu)控制方式；建立一個子控制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)，所述子控制區(qū)域通過對其內(nèi)各DG的自治控制使其始終滿足所述子控制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)。較佳地，將該主動配電網(wǎng)劃分為多個控制子區(qū)域的方式包括:將主干線上的每條分支線路劃分為一個獨立的控制子區(qū)域或?qū)⒅鞲删€上同一節(jié)點上的所有DG組成一個獨立的控制子區(qū)域。較佳地，所述主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)以提高分布式能源的利用率并且盡可能降低分布式能源的發(fā)電成本為目標(biāo)得到的。較佳地，所述主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為:f (X) =Pfeeder+kXCder其中Pfeedw表示的是變電站饋線出口有功功率，Cdw表示的是饋線上所有分布式能
源的綜合發(fā)電成本，其計算公式為(, Pi表示第i個分布式電源的有功出
力，Ci表示第i個分布式能源的單位有功出力成本，k是妥協(xié)系數(shù)，用以調(diào)節(jié)妥協(xié)模型中兩個目標(biāo)的相對權(quán)重。較佳地，所述主動配電網(wǎng)的分布式能源不向上一級供電變電站倒送功率，即Ci不為負(fù)值。較佳地，所述子控制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為IciX Λ Pfeeder+ Δ Pa^i=O,式中Λ PfMdOT表示饋線與變電站的功率交換偏差，Δ Parea^i表示自治區(qū)域與饋線的功率交換偏差，h是區(qū)域i參與的功率協(xié)調(diào)系數(shù)。較佳地，其實現(xiàn)了短時間尺度下的各控制子區(qū)域內(nèi)DG的實時閉環(huán)控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:1、本發(fā)明實現(xiàn)對接入主動配電網(wǎng)的分布式能源全局優(yōu)化與局部自治相協(xié)調(diào)使得網(wǎng)絡(luò)處于更加優(yōu)化的運行狀態(tài)，對分布式能源的利用也更多；2、本發(fā)明考慮了不同時間尺度的影響，增強(qiáng)了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性以及優(yōu)化運行的
魯棒性；3、本發(fā)明對于分布式發(fā)電單元的協(xié)調(diào)控制，使得網(wǎng)絡(luò)對于分布式能源更加開放，更利于分布式能源的推廣應(yīng)用。當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的考慮多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制框架示意圖；圖2是主動配電網(wǎng)子控制區(qū)域劃分示意圖；圖3是主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制示意圖。
具體實施例方式下方結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。本發(fā)明提供了本發(fā)明提供了一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括:主動配電網(wǎng)全局最優(yōu)控制子系統(tǒng)，面向整個主動配電網(wǎng)，用于在長時間尺度下對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元實現(xiàn)全局優(yōu)化控制，確保主動配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性；主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制子系統(tǒng)，面向主動配電網(wǎng)的控制子區(qū)域，用于在短時間尺度下，實時協(xié)調(diào)控制所述控 制子區(qū)域內(nèi)的各個DG，以緩解負(fù)荷擾動及環(huán)境變化造成對長時間尺度下主動配電網(wǎng)DG全局優(yōu)化控制的偏差。其中，所述主動配電網(wǎng)全局最優(yōu)控制子系統(tǒng)通過長時間尺度下對整體的主動配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化運行計算，得出每個DG的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略以及各個控制子區(qū)域與主干線的功率交換局部目標(biāo)值實現(xiàn)對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元的全局優(yōu)化控制。所述每個DG的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略以及各個控制子區(qū)域與主干線的功率交換局部目標(biāo)值是基于最優(yōu)潮流算法得到的；其中，所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略的目標(biāo)是盡可能提高分布式能源的利用率并且盡可能降低分布式能源的發(fā)電成本。所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略的目標(biāo)通過一目標(biāo)函數(shù)表示，所述目標(biāo)函數(shù)為:f (x) =Pfeeder+kXCder其中，Pferato表示的是變電站饋線出口有功功率，CdOT表示的是饋線上所有分布式
m
能源的綜合發(fā)電成本,其計算公式為=[/廣，Pi表示第i個分布式電源的有功
出力，Ci表示第i個分布式能源的單位有功出力成本，k是妥協(xié)系數(shù)，用以調(diào)節(jié)妥協(xié)模型中兩個目標(biāo)的相對權(quán)重。較佳地，所述主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制子系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為:k,X A Pfeeder+ A Parea^i=O其中，A Pfeeder表示饋線與變電站的功率交換偏差，A Parea^i表示自治區(qū)域與饋線的功率交換偏差，ki是區(qū)域i參與的功率協(xié)調(diào)系數(shù)。實現(xiàn)對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元的全局優(yōu)化控制。本發(fā)明還提供了一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，該方法通過基于最優(yōu)化理論的最優(yōu)潮流算法(OPF)求解長時間尺度下各控制子區(qū)域的局部優(yōu)化目標(biāo)和各分布式發(fā)電單元的最優(yōu)出力，在優(yōu)化運行的基礎(chǔ)上，根據(jù)控制子區(qū)域自治控制方式實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部各DG的實時協(xié)調(diào)控制，以提升優(yōu)化控制的魯棒性。具體方法如下:S1:對主動配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浞治?，根?jù)拓?fù)浞治鼋Y(jié)果以及子控制區(qū)域劃分原貝U，確定主動配電網(wǎng)的子控制區(qū)域，如圖2所示，其中主動配電網(wǎng)子控制區(qū)域劃分原則如下:(1)主干線上的每條分支線路劃分為一個獨立的自治區(qū)域；(2)主干線上同一節(jié)點上的所有DG組成一個獨立的自治區(qū)域。S2:基于最優(yōu)潮流(OPF)算法，如圖1所示，求解主動配電網(wǎng)各DG的最優(yōu)調(diào)度方式并確定各子控制區(qū)域與主干網(wǎng)絡(luò)的功率交換局部目標(biāo)，該最優(yōu)調(diào)度方式的目標(biāo)是盡可能提高分布式能源的利用率并且盡可能降低分布式能源的發(fā)電成本，其目標(biāo)函數(shù)如下式所示:
權(quán)利要求
1.一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 主動配電網(wǎng)全局最優(yōu)控制子系統(tǒng)，面向整個主動配電網(wǎng)，用于在長時間尺度下對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元實現(xiàn)全局優(yōu)化控制，確保主動配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性； 主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制子系統(tǒng)，面向主動配電網(wǎng)的控制子區(qū)域，用于在短時間尺度下，實時協(xié)調(diào)控制所述控制子區(qū)域內(nèi)的各個DG，以緩解負(fù)荷擾動及環(huán)境變化造成對長時間尺度下主動配電網(wǎng)DG全局優(yōu)化控制的偏差。
2.如權(quán)利要求1所述的多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主動配電網(wǎng)全局最優(yōu)控制子系統(tǒng)通過長時間尺度下對整體的主動配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化運行計算，得出每個DG的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略以及各個控制子區(qū)域與主干線的功率交換局部目標(biāo)值實現(xiàn)對接入主動配電網(wǎng)的所有可調(diào)度分布式發(fā)電單元的全局優(yōu)化控制。
3.如權(quán)利要求2所述的多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每個DG的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略以及各個控制子區(qū)域與主干線的功率交換局部目標(biāo)值是基于最優(yōu)潮流算法得到的；其中，所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略的目標(biāo)是盡可能提高分布式能源的利用率并且盡可能降低分布式能源的發(fā)電成本。
4.如權(quán)利 要求3所述的多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略的目標(biāo)通過一目標(biāo)函數(shù)表示，所述目標(biāo)函數(shù)為: f (X) =P feeder+k X Cder 其中，表示的是變電站饋線出口有功功率，Cder表示的是饋線上所有分布式能源 m的綜合發(fā)電成本，其計算公式為(，=Yjw, ,Pi表示第i個分布式電源的有功出力，Ci表示第i個分布式能源的單位有功出力成本，k是妥協(xié)系數(shù)，用以調(diào)節(jié)妥協(xié)模型中兩個目標(biāo)的相對權(quán)重。
5.如權(quán)利要求1所述的多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主動配電網(wǎng)區(qū)域自治控制子系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為: ki X A Pfeeder+ A Parea-1—O 其中，Λ Pfeeder表示饋線與變電站的功率交換偏差，Δ Parea^i表示自治區(qū)域與饋線的功率交換偏差，h是區(qū)域i參與的功率協(xié)調(diào)系數(shù)。
6.一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 建立一個長時間尺度下的主動配電網(wǎng)，將該主動配電網(wǎng)劃分為多個短時間尺度的控制子區(qū)域； 為所述主動配電網(wǎng)建立一個主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù),并根據(jù)該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)求出主動配電網(wǎng)的各分布式發(fā)電單元的最優(yōu)控制方式； 建立一個子控 制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)，所述子控制區(qū)域通過對其內(nèi)各DG的自治控制使其始終滿足所述子控制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，將該主動配電網(wǎng)劃分為多個控制子區(qū)域的方式包括:將主干線上的每條分支線路劃分為一個獨立的控制子區(qū)域或?qū)⒅鞲删€上同一節(jié)點上的所有DG組成一個獨立的控制子區(qū)域。
8.如權(quán)利要求6所述的一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)是以提高分布式能源的利用率并且盡可能降低分布式能源的發(fā)電成本為目標(biāo)得到的。
9.如權(quán)利要求8所述的一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為: f (X) =P feeder+k X CfJer 其中表示的是變電 站饋線出口有功功率，cdCT表示的是饋線上所有分布式能源的 m綜合發(fā)電成本，其計算公式為, Pi表示第i個分布式電源的有功出力，Ci表示第i個分布式能源的單位有功出力成本，k是妥協(xié)系數(shù)，用以調(diào)節(jié)妥協(xié)模型中兩個目標(biāo)的相對權(quán)重。
10.如權(quán)利要求9所述的一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述主動配電網(wǎng)的分布式能源不向上一級供電變電站倒送功率，即Ci為非負(fù)值。
11.如權(quán)利要求6所述的一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述子控制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)為IciX A Pfeeder+ A Paraa-1=0,式中A Pfradw表示饋線與變電站的功率交換偏差，A Parea^i表示自治區(qū)域與饋線的功率交換偏差，Ici是區(qū)域i參與的功率協(xié)調(diào)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多時間尺度的主動配電網(wǎng)DG協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其根據(jù)主動配電網(wǎng)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)求解長時間尺度下各控制子區(qū)域的局部優(yōu)化目標(biāo)和各分布式發(fā)電單元的最優(yōu)出力，在優(yōu)化運行的基礎(chǔ)上，根據(jù)子控制區(qū)域自治控制最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部各DG的實時協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明實現(xiàn)對接入主動配電網(wǎng)的分布式能源全局優(yōu)化與局部自治相協(xié)調(diào)使得網(wǎng)絡(luò)處于更加優(yōu)化的運行狀態(tài)，對分布式能源的利用也更多；同時也考慮了不同時間尺度的影響，增強(qiáng)了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性以及優(yōu)化運行的魯棒性，更利于分布式能源的推廣應(yīng)用。
文檔編號H02J3/46GK103151802SQ20131004829
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者劉 東, 尤毅, 潘飛, 黃玉輝, 陳飛, 于文鵬 申請人:上海交通大學(xué)