本發(fā)明涉及一種計及充電樁無功響應(yīng)能力的電網(wǎng)節(jié)能降損控制方法，屬于配電網(wǎng)技術(shù)降損
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)配電網(wǎng)并不適合接入大量分布式電源，在分布式電源及微網(wǎng)、電動汽車充放電站大量并網(wǎng)的條件下，智能配電網(wǎng)面臨雙向潮流、分布式電源間歇性和負(fù)荷時空不確定性等一系列問題，使得調(diào)度運行工作相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)更加復(fù)雜。由于智能配電網(wǎng)相比于傳統(tǒng)配電網(wǎng)在運行安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)質(zhì)性等方面的要求都大大提高，作為配電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)指揮中心，配電網(wǎng)調(diào)度需要提升為智能配電網(wǎng)調(diào)度，以提升駕馭配電網(wǎng)和資源優(yōu)化配置的能力。智能配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度就是在滿足配電網(wǎng)安全可靠供電和電能質(zhì)量要求的前提下，通過對配電網(wǎng)絡(luò)、分布式電源和多樣性負(fù)荷等配電網(wǎng)調(diào)度資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的高效運行，即實現(xiàn)可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)質(zhì)性的高度統(tǒng)一。相較傳統(tǒng)配電網(wǎng)來說，智能配電網(wǎng)集電能收集、電能傳輸、電能存儲和電能分配功能為一體，其調(diào)度對象從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和無功補(bǔ)償設(shè)備擴(kuò)展為電源、網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷三大類可調(diào)度對象，進(jìn)行源網(wǎng)荷互動協(xié)調(diào)優(yōu)化以整合所有配電資源是實現(xiàn)智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的核心。傳統(tǒng)負(fù)荷用戶參與配電網(wǎng)調(diào)節(jié)、通過能效電廠等提高終端用能效率，此外并網(wǎng)運行的微電網(wǎng)控制、電動汽車充放電設(shè)施的有序充放電，可為智能電網(wǎng)的削峰填谷和節(jié)能減排起到顯著作用。調(diào)度目標(biāo)從傳統(tǒng)配電網(wǎng)的單一經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€多階段、多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化問題，同時應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的信息和通信技術(shù)使得調(diào)度實現(xiàn)智能化，使電網(wǎng)的每一個環(huán)節(jié)都參與電網(wǎng)的運行決策，達(dá)到全網(wǎng)一體化互動運行的目標(biāo)。由于對電力系統(tǒng)的配電側(cè)和用戶側(cè)都安裝精確量測數(shù)據(jù)信息的設(shè)備對其進(jìn)行實時監(jiān)測，以及依賴信息和通訊技術(shù)的快速發(fā)展，實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷之間的電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的多向互動，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、運行特性及運營控制管理均需要進(jìn)行有針對性的調(diào)整。在配電網(wǎng)中，配網(wǎng)調(diào)度方法和手段需要考慮配電信息特征和時序關(guān)系，具備支撐智能配電網(wǎng)通過一定的調(diào)度策略來自主實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度運行的能力，從電網(wǎng)安全高效運行的高度，應(yīng)用適應(yīng)新形勢和新要求的智能配電網(wǎng)調(diào)度決策理論和運行調(diào)度技術(shù)，指導(dǎo)配電系統(tǒng)安全可靠、節(jié)能環(huán)保地運行，實現(xiàn)電能資源的優(yōu)化配置。而風(fēng)電作為清潔的可再生能源，在世界范圍得到快速發(fā)展。截止到2015年底，世界風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到430GW，中國、美國、德國、西班牙和印度五國占世界總裝機(jī)容量的72％。然而風(fēng)電出力具有隨機(jī)性，一方面會給電網(wǎng)電壓水平產(chǎn)生深刻的影響；同時風(fēng)機(jī)發(fā)電需要消耗無功功率，若系統(tǒng)不能補(bǔ)償充足無功，會造成電網(wǎng)運行效率下降，損耗增多。電動汽車可通過充電樁與電網(wǎng)互動，既可作為系統(tǒng)負(fù)荷，又可作為分布式儲能設(shè)備。基于電力電子接口的充電樁可以作為無功發(fā)生裝置，參與系統(tǒng)的無功優(yōu)化運行。目前已有針對電動汽車有功控制的大量研究，但主要以利用電動汽車的Vehicle-to-Grid(V2G)有功響應(yīng)能力，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等方面為主，尚未有充足研究對充電樁產(chǎn)生的無功參與系統(tǒng)優(yōu)化運行進(jìn)行探討，而無功優(yōu)化又是保障電網(wǎng)安全運行，降低有功網(wǎng)損的有效手段。因此針對電動汽車充電樁作為無功發(fā)生裝置參與系統(tǒng)無功優(yōu)化運行的情況，為最大限度地降低配電網(wǎng)有功損耗，亟需一種計及電動汽車充電樁無功響應(yīng)能力的電網(wǎng)節(jié)能降損控制方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種計及充電樁無功響應(yīng)能力的電網(wǎng)節(jié)能降損控制方法，在利用并聯(lián)電容器組和有載調(diào)壓變壓器分接頭進(jìn)行日前無功電壓優(yōu)化的基礎(chǔ)上，考慮充電樁的無功響應(yīng)能力，對日內(nèi)電網(wǎng)無功電壓進(jìn)行動態(tài)修正，以達(dá)到電網(wǎng)節(jié)能降損的目的。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種計及充電樁無功響應(yīng)能力的電網(wǎng)節(jié)能降損控制方法，包括以下步驟：1)構(gòu)建充電樁作為無功源的無功調(diào)壓原理模型；2)根據(jù)步驟1)中的無功調(diào)壓原理模型，提出考慮日前優(yōu)化調(diào)度和日內(nèi)優(yōu)化修正的無功電壓優(yōu)化模型；3)根據(jù)步驟2)中的無功電壓優(yōu)化模型，日前優(yōu)化調(diào)度利用傳統(tǒng)并聯(lián)電容器組和有載調(diào)壓變壓器進(jìn)行無功優(yōu)化；日內(nèi)優(yōu)化修正以并聯(lián)電容器組投切和有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位的日前優(yōu)化調(diào)度信息作為控制方案，僅將電動汽車充電樁作為日內(nèi)無功優(yōu)化的無功源，對日前的無功優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行修正，為電網(wǎng)提供無功支撐；4)采用基于改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行電網(wǎng)無功優(yōu)化求解。前述的充電樁作為無功源的無功調(diào)壓原理模型為：其中，一天作為仿真周期共分為Nt個時段，其中kt表示第kt個時段，kt∈{1,2,...,k,...,Nt}，Δt為仿真的時間間隔，滿足Nt·Δt＝24h，和分別為kt·Δt時刻電動汽車j控制后的有功功率和無功功率，和分別為kt·Δt時刻電網(wǎng)側(cè)電壓在d軸和q軸分量的解耦，和分別為kt·Δt時刻電網(wǎng)側(cè)電流在d軸和q軸分量的解耦。前述的步驟2)中，無功電壓優(yōu)化模型為：其中，PLOSS為系統(tǒng)一天中的有功功率損耗，n為電網(wǎng)中節(jié)點的個數(shù)，為kt·Δt時刻節(jié)點i的電壓幅值，為kt·Δt時刻節(jié)點j的電壓幅值，Gij為節(jié)點i和j之間的電導(dǎo)，為kt·Δt時刻節(jié)點i和j之間電壓的相角差。前述的無功電壓優(yōu)化模型滿足以下約束條件：a、潮流等式約束：其中，和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無功功率，和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i負(fù)荷消耗的有功功率和無功功率，Gij和Bij分別為電力系統(tǒng)節(jié)點導(dǎo)納矩陣的實部和虛部；b、電網(wǎng)各節(jié)點電壓運行約束：其中，和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i電壓的上限和下限；c、發(fā)電機(jī)無功出力的約束：其中，和分別為kt·Δt時刻發(fā)電機(jī)無功出力的上限和下限范圍；d、各節(jié)點電動汽車所能提供無功出力的約束：其中，和分別為kt·Δt時刻電動汽車充電樁集群提供的無功出力及其上限和下限；e、各有載調(diào)壓變壓器分接頭位置約束：其中，和分別為kt·Δt時刻變壓器分接頭變比及其上限和下限，ΔTAP為分接頭變比調(diào)整的間隔，為kt·Δt時刻分接頭所在的檔位，時段分接頭所在的檔位，Δkmax為一天中分接頭檔位改變的最大允許次數(shù)；f、各并聯(lián)電容器組投切數(shù)量的約束：其中，為kt·Δt時刻并聯(lián)電容器組投入數(shù)量，時刻并聯(lián)電容器組投入數(shù)量，為kt·Δt時刻并聯(lián)電容器組投入數(shù)量的上限，ΔCBmax為一天中并聯(lián)電容器組投入數(shù)改變的最大允許次數(shù)。前述的步驟3)中，利用電動汽車充電樁為電網(wǎng)提供無功支撐是指，電動汽車充滿電時，對充電樁進(jìn)行有源逆變控制，實現(xiàn)零功率因數(shù)運行，即與電網(wǎng)僅有無功功率的交換；而電動汽車充電樁空閑時，通過為充電樁配備小容量電源，實現(xiàn)有源逆變過程，此時相當(dāng)于電動汽車接入電網(wǎng)的零功率因數(shù)運行，為電網(wǎng)提供無功功率。前述的電動汽車充電樁為電網(wǎng)提供無功功率受整流/逆變器容量和充放電時有功功率的影響，其最大無功輸出功率如下：其中，為kt·Δt時刻電動汽車j的最大無功調(diào)節(jié)能力，為kt·Δt時刻整流/逆變器的視在容量，為kt·Δt時刻電動汽車j控制后的有功功率。前述的步驟4)采用基于改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行電網(wǎng)無功優(yōu)化求解，包括日前優(yōu)化調(diào)度求解和日內(nèi)優(yōu)化修正，日前優(yōu)化調(diào)度求解的具體過程如下4-1)讀入負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)；4-2)設(shè)置初始仿真時段個數(shù)Nt；4-3)將負(fù)荷曲線分為Nt個時間斷面，每個時間斷面以公式(4)網(wǎng)損最低為目標(biāo)，，以公式(5)-(8)、(10)-(11)為約束條件，對每個時間斷面進(jìn)行優(yōu)化；4-4)條件判斷：在對一天中各時間斷面進(jìn)行優(yōu)化時，如果優(yōu)化結(jié)果中，有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)電容器組動作次數(shù)存在超出自身約束的情況，則選擇負(fù)荷值最接近的相鄰時間斷面Nx和Ny，Nx<Ny，取兩負(fù)荷值的平均值，在該平均值處形成一個新的時間斷面Nxy，并舍去Nx和Ny這兩個時間斷面，此時，一天的時間斷面總數(shù)變?yōu)镹t-1，對該新的時間斷面Nxy重新進(jìn)行優(yōu)化，如果有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)電容器組動作次數(shù)仍超出自身的約束，則繼續(xù)重復(fù)所述形成新的時間斷面的過程進(jìn)行優(yōu)化，直到有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)電容器組動作次數(shù)滿足自身的約束；4-5)結(jié)束判斷：若有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)電容器組的動作次數(shù)滿足自身的結(jié)束條件，則停止并輸出結(jié)果，獲得一天中各時刻變壓器分接頭的位置、電容器組的投切數(shù)量；否則，轉(zhuǎn)到步驟4-4)繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，直到結(jié)束條件得到滿足，優(yōu)化計算過程結(jié)束；日內(nèi)優(yōu)化修正的具體過程為：在日前優(yōu)化調(diào)度求解的一天中各時刻變壓器分接頭的位置、電容器組的投切數(shù)量作為日內(nèi)變壓器分接頭和電容器組的調(diào)度計劃，同時以公式(4)為優(yōu)化目標(biāo)，以公式(5)-(9)為約束條件進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為一天中電動汽車集群的無功出力。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明方法實現(xiàn)了無功的就地補(bǔ)償和連續(xù)調(diào)節(jié)，降低了電網(wǎng)的有功損耗。附圖說明圖1為電動汽車充電樁并網(wǎng)拓?fù)鋱D；圖2為實施例中IEEE30節(jié)點系統(tǒng)圖；圖3為實施例中風(fēng)電出力預(yù)測值和實際值對照圖；圖4為實施例中不同區(qū)域負(fù)荷預(yù)測值和實際值對照圖；圖5為實施例中日前優(yōu)化后有載變壓器分接頭位置分布圖；圖6為實施例中日前優(yōu)化后并聯(lián)電容器組投切信息；圖7為實施例中電動汽車無功出力分布情況；圖8為實施例中電網(wǎng)有功網(wǎng)損分布情況。具體實施方式下面對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。1、充電樁無功響應(yīng)原理電網(wǎng)中常用的無功調(diào)壓裝置包括并聯(lián)電容器組(CB)、有載調(diào)壓變壓器(OLTC)和靜止無功補(bǔ)償器(SVC)等。近年來，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，具有V2G(Vehicle-to-Grid)響應(yīng)能力的電動汽車充電樁等，能夠為電網(wǎng)提供無功補(bǔ)償。充電樁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，包括兩部分：1)全橋AC-DC整流/逆變電路；2)DC-DC斬波(Buck/Boost)。電動汽車通過充電樁接入電網(wǎng)時，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)有源整流/逆變過程；而當(dāng)充電樁空閑時，通過對電路進(jìn)行簡易改進(jìn)(配備小容量電源)，實現(xiàn)有源整流/逆變。該整流/逆變電路與無功補(bǔ)償電路一致，在接入電網(wǎng)的過程中可以實現(xiàn)并網(wǎng)V2G下無功補(bǔ)償控制。在整流/逆變器控制過程中，通過控制MOSFET(Mental-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)S1～S4的通斷占空比，調(diào)節(jié)電網(wǎng)側(cè)電流在d軸和q軸分量的解耦，從而實現(xiàn)對有功和無功功率的獨立調(diào)節(jié)，改變有功和無功功率的輸出。式(1)為充電樁V2G控制后的有功和無功功率的數(shù)學(xué)模型：其中，一天作為仿真周期共分為Nt個時段，其中kt表示第kt個時段，kt∈{1,2,...,k,...,Nt}，Δt為仿真的時間間隔，滿足Nt·Δt＝24h；和分別為kt·Δt時刻電動汽車j控制后的有功和無功功率；和分別為kt·Δt時刻電網(wǎng)側(cè)電壓在d軸和q軸分量的解耦；和分別為kt·Δt時刻電網(wǎng)側(cè)電流在d軸和q軸分量的解耦。充電樁V2G控制時，降低充放電的功率因數(shù)，可為電網(wǎng)提供無功支撐；電動汽車充滿電時，對充電樁進(jìn)行有源逆變控制，實現(xiàn)零功率因數(shù)運行，即與電網(wǎng)僅有無功功率的交換；而電動汽車充電樁空閑時，通過為充電樁配備小容量電源，實現(xiàn)有源逆變過程，此時相當(dāng)于電動汽車接入電網(wǎng)的零功率因數(shù)運行，從而根據(jù)電網(wǎng)需求提供無功功率。充電樁無功功率的調(diào)節(jié)能力受整流/逆變器容量和充放電時有功功率的影響，其最大無功輸出功率如式(2)所示。式中，為kt·Δt時刻電動汽車j的最大無功調(diào)節(jié)能力；為kt·Δt時刻整流/逆變器的視在容量。本發(fā)明在電動汽車充電樁V2G無功響應(yīng)能力評估模型的基礎(chǔ)上，考慮到電動汽車類型、用戶出行時間、用戶每天出行距離等交通行為特征的影響，以電動汽車充電樁集群為例，利用蒙特卡羅仿真方法，對一天中各時刻電動汽車充電樁集群的無功響應(yīng)能力進(jìn)行評估，充電樁集群的無功響應(yīng)模型如式(3)所示。式中，和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i上電動汽車充電樁集群的無功響應(yīng)能力上限和下限；m1,t為充電樁集群中電量已滿足用戶需求但仍繼續(xù)充電(狀態(tài)1)的電動汽車充電樁的實時數(shù)量；m2,t為接入滿充電動汽車(狀態(tài)2)的充電樁的實時數(shù)量；m3,t為處于空閑(狀態(tài)3)的充電樁的實時數(shù)量；為kt·Δt時刻接入狀態(tài)1電動汽車的充電樁的最大無功調(diào)節(jié)能力；為kt·Δt時刻接入狀態(tài)2電動汽車充電樁的額定無功響應(yīng)容量；為kt·Δt時刻接入狀態(tài)3電動汽車充電樁的額定無功響應(yīng)容量。2、計及充電樁的電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制電網(wǎng)的無功優(yōu)化，是一個離散的、非線性綜合優(yōu)化問題，可以用多約束的非線性整數(shù)規(guī)劃問題進(jìn)行描述。本發(fā)明提出的計及充電樁無功響應(yīng)能力的電網(wǎng)節(jié)能降損控制方法包括日前優(yōu)化調(diào)度和日內(nèi)優(yōu)化修正兩部分。日前無功電壓優(yōu)化主要為第二天提供發(fā)電機(jī)無功出力、并聯(lián)電容器組投切和有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位的日前調(diào)度信息；日內(nèi)接受日前無功源的調(diào)度信息作為控制方案，僅將充電樁作為日內(nèi)無功電壓優(yōu)化的無功源，來降低網(wǎng)損，此時優(yōu)化變量大幅減少，降低優(yōu)化所需時間。2.1目標(biāo)函數(shù)日前無功電壓優(yōu)化和日內(nèi)正常運行時無功優(yōu)化的目標(biāo)主要考慮運行的經(jīng)濟(jì)性，即系統(tǒng)一天中的總有功網(wǎng)損最低，如式(4)所示：式中：PLOSS為系統(tǒng)一天中的有功功率損耗，n為電網(wǎng)中節(jié)點的個數(shù)，為kt·Δt時刻節(jié)點i的電壓幅值；為kt·Δt時刻節(jié)點j的電壓幅值；Gij為節(jié)點i和j之間的電導(dǎo)；為kt·Δt時刻節(jié)點i和j之間電壓的相角差。2.2約束條件日前和日內(nèi)無功電壓優(yōu)化的約束條件都要滿足潮流等式約束，如式(5)和式(6)所示式中，和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無功功率；和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i負(fù)荷消耗的有功功率和無功功率；Gij和Bij分別為電力系統(tǒng)節(jié)點導(dǎo)納矩陣的實部和虛部。日前和日內(nèi)無功電壓優(yōu)化的不等式約束主要包括節(jié)點電壓和無功源調(diào)節(jié)范圍的上下限約束。1)電網(wǎng)各節(jié)點電壓運行約束如式(7)所示：式中，和分別為kt·Δt時刻節(jié)點i電壓的上限、下限范圍。2)發(fā)電機(jī)無功出力的約束如式(8)所示：式中，和分別為kt·Δt時刻發(fā)電機(jī)無功出力的上限、下限范圍。3)各節(jié)點電動汽車所能提供無功出力的約束如式(9)所示：式中，和分別為kt·Δt時刻電動汽車充電樁集群提供的無功出力及其上限、下限范圍。4)各有載調(diào)壓變壓器分接頭位置約束如式(10)所示：式中，和分別為kt·Δt時刻變壓器分接頭變比及其上限、下限范圍；ΔTAP為分接頭變比調(diào)整的間隔；為kt·Δt時刻分接頭所在的檔位；時段分接頭所在的檔位；Δkmax為一天中分接頭檔位改變的最大允許次數(shù)。5)各電容器組投切數(shù)量的約束如式(11)所示：式中，為kt·Δt時刻并聯(lián)電容器組投入數(shù)量，時刻并聯(lián)電容器組投入數(shù)量，為kt·Δt時刻并聯(lián)電容器組投入數(shù)量的上限，ΔCBmax為一天中電容器組投入數(shù)改變的最大允許次數(shù)。2.3優(yōu)化求解過程電網(wǎng)無功優(yōu)化涉及發(fā)電機(jī)無功出力的調(diào)整、無功補(bǔ)償裝置投入容量的確定、變壓器分接頭的調(diào)整和電動汽車無功出力的調(diào)整，無功優(yōu)化問題是一個離散的、有約束的、非線性組合優(yōu)化問題，本發(fā)明采用基于改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行電網(wǎng)無功優(yōu)化求解，實現(xiàn)無功的就地補(bǔ)償和連續(xù)調(diào)節(jié)，降低電網(wǎng)的有功損耗。。優(yōu)化包括日前優(yōu)化和日內(nèi)優(yōu)化，日前優(yōu)化的具體過程如下：讀入負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)，并設(shè)置初始仿真時段個數(shù)Nt。由于負(fù)荷曲線是連續(xù)變化的，在無功優(yōu)化過程中，負(fù)荷曲線需要分為Nt個時間斷面：Nt越大，越接近實際曲線，計算量越大；Nt越小，曲線離散度越大，計算量越小。由于日前優(yōu)化存在離散變量(分接頭檔位和電容器組投入)，而離散變量在一天中有動作次數(shù)的約束，優(yōu)化共分為Nt個時間斷面，每個時間斷面以公式(4)網(wǎng)損最低為目標(biāo)，，以公式(5)-(8)、(10)-(11)為約束條件，對每個時間斷面進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化過程中，保證一天中分接頭和電容器組的動作次數(shù)滿足自身的約束。因此，在對一天中各時間斷面進(jìn)行優(yōu)化時，如果優(yōu)化結(jié)果中，分接頭和電容器組動作次數(shù)存在超出自身約束的情況，則選擇負(fù)荷值較為接近的相鄰時間斷面Nx和Ny(Nx<Ny)，取兩負(fù)荷值的平均值，在該平均值處形成一個新的時間斷面Nxy，并舍去Nx和Ny這兩個時間斷面，此時，一天的時間斷面總數(shù)變?yōu)镹t-1，對該新的時間斷面Nxy重新進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到減少離散變量動作次數(shù)的目的，如分接頭和電容器組動作次數(shù)仍超出約束，則繼續(xù)重復(fù)上述形成新的時間斷面的過程進(jìn)行優(yōu)化，直到動作次數(shù)滿足約束條件。若滿足結(jié)束條件，即分接頭和電容器組動作次數(shù)滿足自身的約束條件，則停止并輸出結(jié)果，獲得一天中各時刻變壓器分接頭的位置、電容器組的投切數(shù)量；否則，繼續(xù)對各時間斷面進(jìn)行優(yōu)化，直到結(jié)束條件得到滿足，優(yōu)化計算過程結(jié)束。日內(nèi)優(yōu)化的具體過程如下：日內(nèi)優(yōu)化則在日前優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，以日前獲取的各時刻變壓器分接頭的位置、電容器組的投切數(shù)量的優(yōu)化結(jié)果作為日內(nèi)變壓器分接頭和電容器組的調(diào)度計劃，同時以公式(4)為優(yōu)化目標(biāo)，以公式(5)-(9)為約束條件進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為一天中電動汽車集群的無功出力。實施例本發(fā)明利用IEEE-30節(jié)點算例對所提出的計及充電樁的無功電壓優(yōu)化控制策略進(jìn)行驗證。如圖2所示，該系統(tǒng)中，各負(fù)荷節(jié)點的電壓上下限為[0.95,1.05]，各發(fā)電機(jī)節(jié)點的電壓上下限為[0.95,1.10]；節(jié)點5、17和24配備有并聯(lián)電容器組補(bǔ)償裝置，節(jié)點5和24的并聯(lián)電容器數(shù)量為10，單體補(bǔ)償容量為1Mvar，而節(jié)點17的并聯(lián)電容數(shù)量為10，單體補(bǔ)償容量為2Mvar；線路6-9、6-10、4-12和28-27之間接有有載調(diào)壓變壓器，分接頭調(diào)節(jié)范圍均為[0.9,1.1]，調(diào)節(jié)間隔為0.025；節(jié)點13和27為風(fēng)電節(jié)點；根據(jù)負(fù)荷類型的不同，系統(tǒng)分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)三個負(fù)荷區(qū)域。由于風(fēng)電具有隨機(jī)性的特點，目前的日前風(fēng)電預(yù)測技術(shù)仍有較大誤差，日前風(fēng)電預(yù)測誤差仍可達(dá)20％，圖3給出了風(fēng)電在一天中的出力情況，包括日前預(yù)測值和日內(nèi)實際值。目前的日前負(fù)荷預(yù)測技術(shù)已較為成熟，負(fù)荷的預(yù)測誤差可達(dá)到1.5％，根據(jù)負(fù)荷類型的不同，圖4給出了不同區(qū)域的負(fù)荷在一天中的分布情況，包括負(fù)荷的日前預(yù)測值和日內(nèi)實際值。參照ProceedingsofIEEEElectricUtilityDeregulationandRestructuringandPowerTechnologies會議于2015年中國長沙發(fā)表的[13]YuT,YaoXP,WangMS.AReactivepowerevaluationmodelforEVchargersconsideringtravellingbehaviors文獻(xiàn)中公開的電動汽車的分類方法及考慮用戶交通行為的無功響應(yīng)能力評估方法。按照交通用途，電動汽車可以分為HBW(Home-Based-Work)、HBO(Home-Based-Other)和NHB(Non-Home-Based)三種類型。不同負(fù)荷區(qū)域中，電動汽車的數(shù)量分布情況如表1所示。在每個負(fù)荷區(qū)域中，各節(jié)點保有的電動汽車數(shù)量取決于該節(jié)點負(fù)荷所占該區(qū)域總負(fù)荷的百分比，假設(shè)區(qū)域中所有電動汽車均采用常規(guī)充電方式(220V/32A)。同時考慮用戶交通行為的無功響應(yīng)能力評估方法，對一天中各節(jié)點電動汽車充電樁的無功響應(yīng)能力分布情況進(jìn)行計算。表1不同區(qū)域中電動汽車數(shù)量分布電動汽車HBWHBONHB總計工業(yè)區(qū)0015751575商業(yè)區(qū)0078057805居民區(qū)6335531155094510總計63355311559380103890利用本發(fā)明提出的日前無功電壓優(yōu)化模型，，以公式(4)為優(yōu)化目標(biāo)，公式(5)-(8)、(10)-(11)為優(yōu)化約束，得出一天中各時刻變壓器分接頭的位置、電容器組的投切數(shù)量。圖5給出了日前優(yōu)化后線路6-9、6-10、4-12和28-27的有載調(diào)壓變壓器分接頭位置信息，圖6給出了日前優(yōu)化后節(jié)點5、17和24的并聯(lián)電容器組投切數(shù)量的信息。日內(nèi)運行時以該信息作為無功設(shè)備控制方案，利用日內(nèi)無功電壓優(yōu)化模型，以公式(4)為優(yōu)化目標(biāo)，公式(5)-(9)為優(yōu)化約束，得出一天中各時刻電動汽車集群的無功出力。圖7則給出了日內(nèi)優(yōu)化后節(jié)點23的電動汽車充電樁無功出力及其上下限范圍在一天中的分布情況。可以看出，電動汽車充電樁產(chǎn)生的無功功率參與到系統(tǒng)的優(yōu)化運行中，而在17:00-20:00時段內(nèi)，由于受到最大無功響應(yīng)能力的限制，此時實際無功出力被限制在響應(yīng)能力邊界范圍以內(nèi)。在日前無功優(yōu)化的基礎(chǔ)上，日前的優(yōu)化結(jié)果作為日內(nèi)無功設(shè)備的調(diào)度計劃，通過利用電動汽車的無功響應(yīng)能力，降低日內(nèi)電力系統(tǒng)的有功網(wǎng)損，從而實現(xiàn)對日前無功優(yōu)化結(jié)果的修正；由于負(fù)荷及風(fēng)電預(yù)測的不確定性，日前優(yōu)化獲取的無功設(shè)備調(diào)度計劃往往需要進(jìn)一步調(diào)整，以保證系統(tǒng)網(wǎng)損的最優(yōu)運行，而計及各節(jié)點上電動汽車集群的無功出力后，能夠?qū)崿F(xiàn)各節(jié)點無功功率的就地補(bǔ)償，日內(nèi)無功設(shè)備無需再調(diào)整，因此，本發(fā)明在一定程度上降低了無功設(shè)備的操作次數(shù)，同時為系統(tǒng)無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)提供了可能性。圖8給出了日前無功電壓優(yōu)化、日內(nèi)不考慮電動汽車無功響應(yīng)能力和日內(nèi)考慮電動汽車無功響應(yīng)能力三種情況下有功網(wǎng)損在一天中的分布情況?？梢钥闯?，由于風(fēng)電出力和負(fù)荷的日前預(yù)測值和日內(nèi)實際值存在差異，采用日前的無功源調(diào)度方案，不考慮電動汽車的無功響應(yīng)能力時，日前有功網(wǎng)損的估計值和實際值存在差異；而日內(nèi)利用電動汽車的無功響應(yīng)能力進(jìn)行無功優(yōu)化修正后，能夠在一定程度上降低電網(wǎng)的運行網(wǎng)損，有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行。本發(fā)明的計及充電樁無功響應(yīng)能力的電網(wǎng)節(jié)能降損控制方法，日前優(yōu)化為并聯(lián)電容器組和有載調(diào)壓變壓器提供日前調(diào)度方案，日內(nèi)利用電動汽車充電樁的無功響應(yīng)能力進(jìn)行日內(nèi)修正，從而提高電網(wǎng)節(jié)能降損水平。其中，充電樁的無功響應(yīng)能力主要是利用處于空閑和接入滿充狀態(tài)電動汽車的充電樁，對用戶的充電行為無任何影響，提高充電樁的實際利用效率；通過日前對風(fēng)電和負(fù)荷的預(yù)測，對并聯(lián)電容器組和有載調(diào)壓變壓器進(jìn)行優(yōu)化，為日內(nèi)提供無功源的優(yōu)化調(diào)度方案；在日內(nèi)則采用日前的無功優(yōu)化調(diào)度方案，同時采用電動汽車的無功響應(yīng)能力進(jìn)行無功優(yōu)化修正，可實現(xiàn)無功的就地補(bǔ)償和連續(xù)調(diào)節(jié)，降低了電網(wǎng)的有功網(wǎng)損。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3