本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制運(yùn)行領(lǐng)域，特別涉及一種基于緊急需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，在國(guó)家政策和技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，DG(即分布式電源，DistributionGeneration)、大型儲(chǔ)能設(shè)備和電動(dòng)汽車等大規(guī)模并網(wǎng)，配電網(wǎng)逐步從傳統(tǒng)的被動(dòng)型配電網(wǎng)向主動(dòng)配電網(wǎng)(ActiveDistributionNetwork,AND)轉(zhuǎn)變；與此同時(shí)，ADN中電壓越限、雙向潮流等問題也日益突出。DG一方面改變了電壓的分布情況，另一方面，其功率的波動(dòng)性也給配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)帶來(lái)了一定的困難。針對(duì)ADN中電壓越限的問題，國(guó)內(nèi)的研究主要聚焦于如何綜合采用各種現(xiàn)有調(diào)壓裝置和方法，如有研究采用SVC和變壓器分接頭對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行綜合調(diào)壓的措施；有研究提出配電電壓分層協(xié)調(diào)控制的策略，將電壓控制區(qū)域劃分為協(xié)調(diào)控制區(qū)域和自主控制區(qū)域，采用自上而下的方式，充分利用配電網(wǎng)現(xiàn)有的裝置，如帶分接頭的變壓器、投切電容器等實(shí)現(xiàn)對(duì)越限電壓的控制。而近年來(lái)隨著智能電網(wǎng)發(fā)展和電力市場(chǎng)機(jī)制的完善，對(duì)于該問題，國(guó)外的研究提出了采用需求響應(yīng)(DemandResponse,DR)來(lái)對(duì)配電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，有研究提出采用DR進(jìn)行配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的概念，結(jié)合遠(yuǎn)程終端，建立基于網(wǎng)絡(luò)阻抗的靈敏度矩陣。然而該靈敏度矩陣是“定性”的，是依靠遠(yuǎn)程終端反復(fù)試探的結(jié)果，時(shí)效性差；且該方法最大的缺陷在于，如果系統(tǒng)中最大電壓和最小電壓出現(xiàn)在不同的支路時(shí)，將無(wú)法計(jì)算靈敏度矩陣，也就是說(shuō)該方法無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的配電系統(tǒng)中調(diào)壓?jiǎn)栴}。該方法求出的也并非優(yōu)化的結(jié)果，缺乏經(jīng)濟(jì)性。在靈敏度法方面，以往研究主要集中在無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度分析，而對(duì)于有功潮流對(duì)于電壓的靈敏度則較少提及。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于緊急需求響應(yīng)(EmergencyDemandResponse,EDR)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于緊急需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法，包含以下步驟：S1、實(shí)時(shí)讀取主動(dòng)配電網(wǎng)電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；S2、判斷主動(dòng)配電網(wǎng)電壓是否越限：若沒有越限，返回步驟(1)；若越限，則采用傳統(tǒng)調(diào)壓裝置進(jìn)行調(diào)壓，并進(jìn)入步驟(3)；S3、判斷傳統(tǒng)調(diào)壓裝置調(diào)壓后，是否滿足下式：Vmax,feeders-Vmin,feeders≥Vmax,perm-Vmin,perm；(1)式中，Vmax,feeders為所有支路中電壓最大值；Vmin,feeders為所有支路中電壓最小值；Vmax,perm為主動(dòng)配電網(wǎng)允許的最大電壓值；Vmin,perm為主動(dòng)配電網(wǎng)允許的最小電壓值；若不滿足，返回步驟S1；若滿足進(jìn)入步驟S4；S4、以各節(jié)點(diǎn)有功功率和無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣為參考，定義關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)并以其電壓為控制目標(biāo)，確定并優(yōu)化各節(jié)點(diǎn)緊急需求響應(yīng)量，然后根據(jù)極坐標(biāo)系下有功功率與無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣，結(jié)合傳統(tǒng)電壓控制方式，并令分布式電源(DistributionGeneration,DG)參與緊急需求響應(yīng)(EmergencyDemandResponse,EDR)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)效果的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓的協(xié)調(diào)控制。步驟S4中，所述DG參與EDR是指讓DG的發(fā)電容量參與到EDR項(xiàng)目中。當(dāng)電網(wǎng)安全性受到威脅時(shí)，能夠快速下調(diào)其規(guī)定的發(fā)電容量。與傳統(tǒng)的EDR項(xiàng)目相比DG參與EDR有以下四個(gè)特點(diǎn)：(1)DG能夠更快地根據(jù)調(diào)度指令做出響應(yīng)；(2)其機(jī)會(huì)成本也遠(yuǎn)低于負(fù)荷削減的機(jī)會(huì)成本，負(fù)荷削減的機(jī)會(huì)成本高于零售電價(jià)，而DG發(fā)電容量的削減機(jī)會(huì)成本接近于其發(fā)電成本；(3)方便結(jié)算，普通的負(fù)荷用戶參與DR項(xiàng)目，必須采用繁瑣的方法對(duì)其基線負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，誤差較大，而DG則可根據(jù)其調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，方便結(jié)算，可靠性較高；(4)一般而言，負(fù)荷削減只能使節(jié)點(diǎn)電壓升高，而DG容量的降低使節(jié)點(diǎn)電壓降低，配合傳統(tǒng)調(diào)壓策略，DG參與的EDR能夠使調(diào)壓策略更靈活。步驟S2中，所述傳統(tǒng)調(diào)壓裝置包括帶分接頭變壓器、投切電容器。步驟S4中，所述有功功率與無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣，其推導(dǎo)過(guò)程如下：A、對(duì)于PQ節(jié)點(diǎn)變量的微分表達(dá)式有：對(duì)于PV節(jié)點(diǎn)變量的微分表達(dá)式有：其中，PQ節(jié)點(diǎn)是指這類節(jié)點(diǎn)的有功功率P和無(wú)功功率Q是給定的，節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電壓向量相角是待求量；PV節(jié)點(diǎn)是指這類節(jié)點(diǎn)的有功功率P和節(jié)點(diǎn)電壓幅值是給定的，節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率Q和電壓向量相角是待求量；為節(jié)點(diǎn)i的電壓向量；Vi為節(jié)點(diǎn)i的電壓向量幅值；j為虛數(shù)；∠δi為節(jié)點(diǎn)i的電壓向量相角；B、假設(shè)配電網(wǎng)中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中有一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，m個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)，n-1-m個(gè)PV節(jié)點(diǎn)，則有：其中，分別為節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n-1的電壓向量的變化量；分別為節(jié)點(diǎn)i～節(jié)點(diǎn)n-1的電壓向量；ΔV1～ΔVm分別為PQ節(jié)點(diǎn)1～PQ節(jié)點(diǎn)m的電壓向量幅值變化量；Δδ1～Δδn-1分別為節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n-1的電壓向量相角的變化量；∠δ1～∠δm分別為PQ節(jié)點(diǎn)1～PQ節(jié)點(diǎn)m的電壓向量相角；C、令：其中，O為n-m-1×m的零矩陣；A1、A2、A3均為中間推導(dǎo)過(guò)程的變量，沒有具體實(shí)際的意義；D、其中，J為配電網(wǎng)相應(yīng)潮流方程的雅克比矩陣，是(m+n-1)×1階矩陣；ΔP為除了平衡節(jié)點(diǎn)外所有節(jié)點(diǎn)有功功率不平衡量矩陣，是n-1×1階矩陣；ΔQ為PQ節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率不平衡量矩陣，是m×1階矩陣；為單位矩陣與PQ節(jié)點(diǎn)電壓幅值構(gòu)成的列向量的乘積；為的逆矩陣；V1～Vm分別為PQ節(jié)點(diǎn)1～PQ節(jié)點(diǎn)m的電壓向量幅值；ΔV為PQ節(jié)點(diǎn)電壓幅值不平衡量矩陣；Δδ為除了平衡節(jié)點(diǎn)外所有節(jié)點(diǎn)的電壓相角不平衡量矩陣；E、根據(jù)步驟A-D可得到靈敏度矩陣S如式(8)所示；求得的靈敏度矩陣可以分為兩部分，如式(9)所示：S＝[SPSQ]；(10)其中，SP為有功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣；SQ為無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣；S為靈敏度矩陣；F、采用Matlab優(yōu)化計(jì)算工具箱的內(nèi)點(diǎn)法完成所得數(shù)學(xué)模型的求解。步驟S4中，所述關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)，包括電壓越限支路的最小電壓節(jié)點(diǎn)、電壓越限支路的最大電壓節(jié)點(diǎn)、有DG接入的節(jié)點(diǎn)。關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)的定義使系統(tǒng)較復(fù)雜時(shí)也能夠有效調(diào)節(jié)電壓，同時(shí)簡(jiǎn)化求解步驟。這三類節(jié)點(diǎn)確定為關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)，即完成關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)的定義。所述基于緊急需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法，其對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)為：其中ΔP′i、ΔQ′i分別指節(jié)點(diǎn)i的有功功率的削減量、無(wú)功功率的削減量；對(duì)于含有DG的節(jié)點(diǎn)i，ΔP′i、ΔQ′i分別指指節(jié)點(diǎn)i的有功發(fā)電量的削減量、無(wú)功發(fā)電量的削減量；i∈N，N是所有參與EDR節(jié)點(diǎn)的集合；主要約束條件如下：(1)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓約束:其中，c是指關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；c∈Nc，Nc是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的集合；為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)c的電壓向量；為由于EDR的實(shí)施而導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)c電壓向量的變化量；為由于分布式電源調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)c電壓向量的變化量；Vmax,perm、Vmin,perm分別為允許的最大電壓值、最小電壓值；S′P、S′Q分別是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(非DG節(jié)點(diǎn))集合的有功電壓靈敏度矩陣、無(wú)功電壓靈敏度矩陣；分別是各接有DG節(jié)點(diǎn)集合的有功電壓靈敏度矩陣、無(wú)功電壓靈敏度矩陣；ΔP′是以ΔP′c為元素的列向量；ΔP′c是節(jié)點(diǎn)c處有功功率的削減量；ΔQ′是以ΔQ′c為元素的列向量；ΔQ′c是節(jié)點(diǎn)c處無(wú)功功率的削減量；ΔPG是以為元素的列向量，是節(jié)點(diǎn)c處分布式電源有功功率的變化量；ΔQG是以為元素的列向量，是節(jié)點(diǎn)c處分布式電源無(wú)功功率的變化量；是以為元素的列向量；是以為元素的列向量；(2)有功、無(wú)功功率削減量約束:ΔPi,min≤ΔP′i≤ΔPi,max；(15)ΔQi,min≤ΔQ′i≤ΔQi,max；(16)其中，ΔPi,max、ΔPi,min分別指節(jié)點(diǎn)i處最大的有功削減量、最小的有功削減量；ΔQi,max、ΔQi,min分別指節(jié)點(diǎn)i處最大的無(wú)功削減量、最小的無(wú)功削減量；(3)DG出力約束:ΔPGi,min≤ΔPGi≤ΔPGi,max；(17)ΔQGi,min≤ΔQGi≤ΔQGi,max；(18)其中，ΔPGi,max、ΔPGi,min、別指節(jié)點(diǎn)i處最大的DG有功功率、最小的DG有功功率；ΔQGi,max、ΔQGi,min分別指節(jié)點(diǎn)i處最大的DG無(wú)功功率、最小的DG無(wú)功功率；ΔPGi為節(jié)點(diǎn)i分布式電源有功功率的調(diào)節(jié)量；ΔQGi為節(jié)點(diǎn)i分布式電源無(wú)功功率的調(diào)節(jié)量；(4)此外還有傳統(tǒng)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的約束，主要有節(jié)點(diǎn)電壓約束、電源節(jié)點(diǎn)的有功功率、無(wú)功功率的約束和電壓間的相位約束，其中前兩個(gè)約束在式(12)、(15)、(16)中均有體現(xiàn)，不再贅述，此處添加相位約束：|δi1-δi2|<|δi1-δi2|max(19)其中δi1、δi2分別是節(jié)點(diǎn)i1和節(jié)點(diǎn)i2電壓的相位；其中|δi1-δi2|max是表示|δi1-δi2|的最大值。對(duì)于PQ節(jié)點(diǎn)，給定的是節(jié)點(diǎn)功率(P，Q)，待求的未知量是節(jié)點(diǎn)電壓向量(V，θ)，所以叫PQ節(jié)點(diǎn)。通常變電所母線都是PQ節(jié)點(diǎn)；當(dāng)某些發(fā)電機(jī)的輸出功率P、Q給定時(shí)，也作為PQ節(jié)點(diǎn)。PQ節(jié)點(diǎn)上的發(fā)電機(jī)稱之為PQ機(jī)(或PQ給定型發(fā)電機(jī))。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)也可視為PQ節(jié)點(diǎn)，只不過(guò)它們注入的有功功率和無(wú)功功率為負(fù)值；網(wǎng)絡(luò)中還有一種節(jié)點(diǎn)，既不接發(fā)電機(jī)也不接負(fù)荷，通常稱為浮游節(jié)點(diǎn)，它們的注入功率P和Q都為0，所以也可稱為PQ節(jié)點(diǎn)。在潮流計(jì)算中，系統(tǒng)大部分節(jié)點(diǎn)屬于PQ節(jié)點(diǎn)。對(duì)于PV節(jié)點(diǎn)，這類節(jié)點(diǎn)給出的參數(shù)是該節(jié)點(diǎn)的有功功率P及電壓幅值V，待求量為該節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率Q及電壓向量的相角δ。這類節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行中往往要有一定可調(diào)節(jié)的無(wú)功電源。用以維持給定的電壓值。通常選擇有一定無(wú)功功率儲(chǔ)備的發(fā)電機(jī)母線或者變電所有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的母線做PV節(jié)點(diǎn)處理。對(duì)于平衡節(jié)點(diǎn)，在潮流計(jì)算中，這類節(jié)點(diǎn)一般只設(shè)一個(gè)。對(duì)該節(jié)點(diǎn)，給定其電壓值，并在計(jì)算中取該節(jié)點(diǎn)電壓向量的方向作為參考軸，相當(dāng)于給定該點(diǎn)電壓向量的角度為零。也就是說(shuō)，對(duì)平衡節(jié)點(diǎn)給定的運(yùn)行參數(shù)是V和δ，因此有平衡節(jié)點(diǎn)，而待求量是該節(jié)點(diǎn)的P、Q，整個(gè)系統(tǒng)的功率平衡由這一節(jié)點(diǎn)承擔(dān)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1、本發(fā)明令EDR參與主動(dòng)配電網(wǎng)的調(diào)壓，EDR起協(xié)調(diào)調(diào)壓作用，在主動(dòng)配電網(wǎng)緊急情況下配合傳統(tǒng)調(diào)壓裝置作用；本發(fā)明對(duì)EDR的量進(jìn)行了優(yōu)化，避免了管制體系下盲目地切負(fù)荷，提高了經(jīng)濟(jì)性。2、本發(fā)明讓DG參與EDR，能夠更快根據(jù)調(diào)度指令做出響應(yīng)，機(jī)會(huì)成本遠(yuǎn)低于負(fù)荷削減的機(jī)會(huì)成本，方便結(jié)算，可靠性較高，而且DG的參與增大了調(diào)壓容量，配合傳統(tǒng)調(diào)壓策略能夠使調(diào)壓更加靈活。3、本發(fā)明推導(dǎo)了基于潮流計(jì)算的極坐標(biāo)系下的有功功率和無(wú)功功率的電壓靈敏度矩陣，并在現(xiàn)有研究下對(duì)靈敏矩陣和關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行改造，能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的AND，而且關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)的提出使該方法能應(yīng)用于結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的配電網(wǎng)中。4、本發(fā)明的策略不僅可以有效應(yīng)對(duì)DG或負(fù)荷的大小擾動(dòng)，還能用于事故后新運(yùn)行方式下的電壓調(diào)節(jié)。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述一種基于緊急需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法的流程圖。圖2為22節(jié)點(diǎn)配電測(cè)試系統(tǒng)圖。圖3為風(fēng)功率預(yù)測(cè)圖。圖4為分接頭變化圖。圖5為情景1電壓調(diào)節(jié)圖。圖6為情景2電壓調(diào)節(jié)圖。圖7為圖1所述控制方法與文獻(xiàn)方法的負(fù)荷削減量對(duì)比圖。圖8為美國(guó)PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)圖。圖9為情景3調(diào)壓效果圖。圖10為情景4調(diào)壓效果對(duì)比圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖1，一種基于緊急需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法，包含以下步驟：S1.DG參與EDRDR一般作為輔助消納DG的資源，用于DG的規(guī)劃布局。而在實(shí)際上，DG經(jīng)常因電網(wǎng)安全性的考慮而被迫在某些時(shí)段限制并網(wǎng)容量。本發(fā)明讓DG參與EDR項(xiàng)目中，即讓DG的發(fā)電容量參與到EDR項(xiàng)目中，當(dāng)電網(wǎng)安全性受到威脅時(shí)，能夠快速下調(diào)其規(guī)定的發(fā)電容量。與傳統(tǒng)的EDR項(xiàng)目相比DG參與EDR有以下四個(gè)特點(diǎn)：S11.DG能夠更快地根據(jù)調(diào)度指令做出響應(yīng)；S12.其機(jī)會(huì)成本也遠(yuǎn)低于負(fù)荷削減的機(jī)會(huì)成本，負(fù)荷削減的機(jī)會(huì)成本高于零售電價(jià)，而DG發(fā)電容量的削減機(jī)會(huì)成本接近于其發(fā)電成本；S13.方便結(jié)算，普通的負(fù)荷用戶參與DR項(xiàng)目，必須采用繁瑣的方法對(duì)其基線負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，誤差較大，而DG則可根據(jù)其調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，方便結(jié)算，可靠性較高；S14.一般而言，負(fù)荷削減只能使節(jié)點(diǎn)電壓升高，而DG容量的降低使節(jié)點(diǎn)電壓降低，配合傳統(tǒng)調(diào)壓策略，DG參與的EDR能夠使調(diào)壓策略更靈活。S2.基于潮流計(jì)算的電壓靈敏度矩陣的推導(dǎo)步驟S2所述的電壓靈敏矩陣為極坐標(biāo)系下有功功率和無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣，其推導(dǎo)過(guò)程步驟如下所述：A、對(duì)于PQ節(jié)點(diǎn)變量的微分表達(dá)式有：對(duì)于PV節(jié)點(diǎn)變量的微分表達(dá)式有：S22.假設(shè)配電網(wǎng)中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中有一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，m個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)，n-1-m個(gè)PV節(jié)點(diǎn)，則有：S23.令：其中，O為n-m-1×m的零矩陣；S24.其中，J為配電網(wǎng)相應(yīng)潮流方程的雅克比矩陣；S25.根據(jù)步驟S21-S24可得到靈敏度矩陣S如下式所示；求得的靈敏度矩陣可以分為兩部分，如式(9)所示：S＝[SPSQ](9)其中，SP和SQ分別是有功功率和無(wú)功功率對(duì)電壓的靈敏度矩陣；S3.定義關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)一般ADN中會(huì)出現(xiàn)多處電壓越限的情況，但僅需針對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行控制，保證關(guān)鍵點(diǎn)的電壓處于正常水平，則其他節(jié)點(diǎn)的電壓也能夠保持正常水平。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)不同，ADN由于DG的大量接入，電壓越上限的可能性增大，因而關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)包括電壓可能越上限的。因此為使系統(tǒng)較復(fù)雜時(shí)也能夠有效調(diào)節(jié)電壓，同時(shí)簡(jiǎn)化求解步驟，本發(fā)明定義如下節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵電壓節(jié)點(diǎn)：S31.電壓越限支路的最小電壓節(jié)點(diǎn)和最大電壓節(jié)點(diǎn)。S32.有DG接入的節(jié)點(diǎn)。S4.EDR參與電壓控制數(shù)學(xué)模型。S41.采用EDR進(jìn)行電壓控制，是當(dāng)傳統(tǒng)調(diào)壓裝置無(wú)法將電壓調(diào)至正常水平時(shí)，通過(guò)控制各節(jié)點(diǎn)的EDR，使得關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓達(dá)到正常水平條件下，同時(shí)優(yōu)化削減量。目標(biāo)函數(shù)為：其中ΔP’i和ΔQ’i是指節(jié)點(diǎn)i有功和無(wú)功功率的削減量，對(duì)于含有DG的節(jié)點(diǎn)，分別指有功和無(wú)功發(fā)電量的削減量；i∈N，N是所有參與EDR節(jié)點(diǎn)的集合；S42.關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓約束:其中，c是指關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；c∈Nc，Nc是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的集合；為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)c的電壓向量；為由于EDR的實(shí)施而導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)c電壓向量的變化量；為由于分布式電源調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)c電壓向量的變化量；Vmax,perm、Vmin,perm分別為允許的最大電壓值、最小電壓值；S′P、S′Q分別是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(非DG節(jié)點(diǎn))集合的有功電壓靈敏度矩陣、無(wú)功電壓靈敏度矩陣；分別是各接有DG節(jié)點(diǎn)集合的有功電壓靈敏度矩陣、無(wú)功電壓靈敏度矩陣；ΔP′是以ΔP′c為元素的列向量；ΔP′c是節(jié)點(diǎn)c處有功功率的削減量；ΔQ′是以ΔQ′c為元素的列向量；ΔQ′c是節(jié)點(diǎn)c處無(wú)功功率的削減量；ΔPG是以為元素的列向量，是節(jié)點(diǎn)c處分布式電源有功功率的的變化量；ΔQG是以為元素的列向量，節(jié)點(diǎn)c處分布式電源無(wú)功功率的的變化量；是以為元素的列向量；是以為元素的列向量；S43.有功、無(wú)功功率削減量約束如下:ΔPi,min≤ΔP′i≤ΔPi,max(14)ΔQi,min≤ΔQ′i≤ΔQi,max(15)其中，ΔP’是以ΔP’i為元素的列向量、ΔQ’是ΔQ’i為元素的列向量；ΔPi,max、ΔPi,min分別指節(jié)點(diǎn)i處最大、最小的有功削減量；ΔQi,max、ΔQi,min分別指節(jié)點(diǎn)i處最大、最小的無(wú)功削減量；S44.DG出力約束如下:ΔPGi,min≤ΔPGi≤ΔPGi,max(16)ΔQGi,min≤ΔQGi≤ΔQGi,max(17)其中，ΔPGi,max、ΔPGi,min、別指節(jié)點(diǎn)i處最大、最小的DG有功功率；ΔQGi,max、ΔQGi,min分別指節(jié)點(diǎn)i處最大、最小的DG無(wú)功功率；S5.EDR參與電壓控制數(shù)學(xué)模型求解該模型求解的關(guān)鍵是式(11)中帶有絕對(duì)值的不等式約束。由于絕對(duì)值內(nèi)的值是帶復(fù)數(shù)的計(jì)算可以處理為：此時(shí)該問題相當(dāng)于帶有非線性約束，因而本發(fā)明采用Matlab優(yōu)化計(jì)算工具箱的內(nèi)點(diǎn)法完成步驟S4所述數(shù)學(xué)模型的求解。S7.電壓協(xié)調(diào)控制策略根據(jù)步驟S2定義的電壓靈敏度矩陣，結(jié)合傳統(tǒng)的電壓控制設(shè)備可以得出電壓協(xié)調(diào)控制策略，如上圖1所示。其中圖1所述式(1)與此處式(19)等同，為判斷傳統(tǒng)的調(diào)壓措施能夠?qū)㈦妷赫{(diào)節(jié)至正常水平的根據(jù)，如下：Vmax,feeders-Vmin,feeders≥Vmax,perm-Vmin,perm(19)其中，Vmax,feeders、Vmin,feeders分別是所有支路中電壓最大值和最小值。為了更好說(shuō)明本發(fā)明的基于緊急需求響應(yīng)的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制策略及其有效性和優(yōu)越性，本發(fā)明設(shè)置四種情景進(jìn)行仿真試驗(yàn)，進(jìn)一步分析本發(fā)明策略及其效果。四種情景如下：情景1-2：采用文獻(xiàn)《ZakariazadehA,HomaeeO,JadidS,etal.Anewapproachforrealtimevoltagecontrolusingdemandresponseinanautomateddistributionsystem[J].AppliedEnergy,2014,117:157-166.》(以下簡(jiǎn)稱為文獻(xiàn))中的22節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，情景1仿真DG出力或負(fù)荷的波動(dòng)的情況，情景2仿真事故情況下電壓調(diào)節(jié)的情況，并在兩種情景中對(duì)比當(dāng)前的方法(文獻(xiàn)中的方法)與本發(fā)明方法的效果，驗(yàn)證本發(fā)明方法在DG或負(fù)荷波動(dòng)和事故情況下電壓調(diào)節(jié)可行性及響應(yīng)量效果。情景3：采用PG&E69節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)例證文獻(xiàn)的方法的局限性并在這種更復(fù)雜的配電系統(tǒng)上對(duì)比驗(yàn)證本發(fā)明策略的優(yōu)越性。情景4：采用PG&E69節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證在DG參與EDR情況下，調(diào)壓策略的豐富性及調(diào)壓效果的優(yōu)越性。仿真試驗(yàn)中，假設(shè)原有系統(tǒng)中傳統(tǒng)的調(diào)壓方式只有變壓器分接頭，節(jié)點(diǎn)電壓的上限是1.05，下限為0.95。典型的22節(jié)點(diǎn)20kV配電測(cè)試系統(tǒng)，如圖2所示，線路間的電抗值為0.79+j0.73；0節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)帶分接頭變壓器，變壓器抽頭分為10級(jí)，每一級(jí)調(diào)節(jié)比例為0.01p.u.。在4、9、14和19節(jié)點(diǎn)中裝設(shè)了4臺(tái)風(fēng)力機(jī)組，額定功率分別為168kW、1575kW、168kW和630kW。各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷及風(fēng)機(jī)出力變化參數(shù)見文獻(xiàn)。參與EDR項(xiàng)目中各節(jié)點(diǎn)削減的有功、無(wú)功等信息如表1所示。表1各節(jié)點(diǎn)的EDR投標(biāo)情景1：DG出力或負(fù)荷的波動(dòng)一般情況下DG出力或負(fù)荷的波動(dòng)導(dǎo)致的電壓不穩(wěn)通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器分接頭即可。DG出力的波動(dòng)如圖3所示，此時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)各時(shí)段分接頭的位置如圖4所示。在正常情況下，只需采用變壓器分接頭即可對(duì)電壓做出調(diào)整。然而，DG是間歇性的發(fā)電資源，其出力受氣候、氣溫等不確定性因素影響，波動(dòng)較大。一般DG的功率預(yù)測(cè)精度并不高，而且對(duì)于負(fù)荷而言，也不能保證絕對(duì)精確的預(yù)測(cè)。尤其是在極端天氣的情況下，當(dāng)DG出力或負(fù)荷出現(xiàn)較大的波動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的調(diào)壓方式可能無(wú)法應(yīng)對(duì)。假設(shè)在t＝20時(shí)刻，該地區(qū)風(fēng)速比預(yù)測(cè)減弱很多，所有風(fēng)機(jī)只有預(yù)測(cè)的50％的出力。此時(shí)帶分接頭的變壓器無(wú)法將節(jié)點(diǎn)11處電壓調(diào)節(jié)到正常的水平。采用本發(fā)明的方法，先將變壓器分接頭調(diào)至1.05的位置，再削減節(jié)點(diǎn)11處削減55.7kW的負(fù)荷即可。電壓調(diào)節(jié)前后的波形如圖5所示。情景2：事故情況下電壓調(diào)節(jié)在事故情況下，很有可能會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)壓方式無(wú)法應(yīng)對(duì)的情況。假設(shè)在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，t＝1時(shí)，在8號(hào)節(jié)點(diǎn)的風(fēng)機(jī)機(jī)組因事故被切除。此時(shí)在t＝18、19、20、21等四個(gè)時(shí)段中僅通過(guò)變壓器分接頭無(wú)法將電壓調(diào)節(jié)至正常水平。按照本發(fā)明所提出的方法，求出該時(shí)刻變壓器分接頭的變化量及電壓靈敏度矩陣，以選取節(jié)點(diǎn)4、9、11、14、19和22為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行求解。求解得到EDR的購(gòu)買情況如表2所示，電壓調(diào)節(jié)前后電壓變化(以t＝20為例)如圖6所示。如圖7，同時(shí)，文獻(xiàn)中的方法只能定性地逐步找出EDR的位置，并沒有對(duì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。在達(dá)到相同調(diào)壓效果的前提下，本發(fā)明所提出的方法調(diào)度了更少的EDR資源，更具經(jīng)濟(jì)性，EDR的投入量如表2所示，本發(fā)明方法與文獻(xiàn)方法下的負(fù)荷削減量如圖8所示。表2情景2下EDR的投入量情景3：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電系統(tǒng)兩種方法對(duì)比為了驗(yàn)證本文所提方法的優(yōu)越性，情景3設(shè)置在美國(guó)PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)(如圖8所示)中仿真試驗(yàn)，并對(duì)比現(xiàn)有方法(文獻(xiàn)中的方法為例)與本發(fā)明方法的效果。假設(shè)在69、35節(jié)點(diǎn)安裝了容量均為500kWDG，此時(shí)最大電壓出現(xiàn)在35節(jié)點(diǎn)而最小電壓出現(xiàn)在54節(jié)點(diǎn)，文獻(xiàn)中的方法無(wú)法計(jì)算靈敏度矩陣，該方法失效。而使用本發(fā)明的方法，首先將0號(hào)節(jié)點(diǎn)處的變壓器分接頭調(diào)至1.03的位置，將選取3、27、35、54、69等6個(gè)節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電壓控制。假設(shè)此時(shí)僅采用EDR每個(gè)節(jié)點(diǎn)處可供削減的負(fù)荷不超過(guò)該節(jié)點(diǎn)總負(fù)荷的20％。本發(fā)明的方法所需的EDR量如表3所示，電壓調(diào)節(jié)效果如圖9所示。表3所需EDR量EDR節(jié)點(diǎn)總EDR量50、51、53、54156.2+j111.5kVA情景4：DG參與電壓調(diào)節(jié)此時(shí)仍采用情景3中美國(guó)PG&E69節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，在69、35節(jié)點(diǎn)各安裝了一個(gè)容量為750kVA的DG。假設(shè)各DG均參與EDR，在被調(diào)用的情況下能夠下調(diào)的最大發(fā)電功率占總額定功率的50％。對(duì)比了有無(wú)DG參與調(diào)壓下的情況，并考慮了DG功率因數(shù)不同的情況。求解結(jié)果如表4，各情況調(diào)壓效果如圖10。表4調(diào)壓結(jié)果無(wú)DG參與調(diào)壓DG參與調(diào)壓EDR節(jié)點(diǎn)48、50、51、53、5450、51、53、54EDR削減量393.4+j223kVA167.8+j45.4kVADG節(jié)點(diǎn)-35DG出力減少量0109kW變壓器分接頭位置1.021.03由表4可以看出，DG參與調(diào)壓后，能更加豐富調(diào)壓策略，能更加充分地利用變壓器分接頭調(diào)壓的容量。而且相對(duì)于沒有DG參與的情況，DG參與調(diào)壓時(shí)，所需調(diào)用總的EDR量更少；而且考慮到DG較低的機(jī)會(huì)成本，后者更具經(jīng)濟(jì)性。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3