本發(fā)明屬于配電網(wǎng)運(yùn)行與控制領(lǐng)域，涉及一種面向配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配方法。

背景技術(shù)：

1、在新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下，為解決高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入配電網(wǎng)造成的節(jié)點(diǎn)電壓越限和風(fēng)電消納問題，有必要深入開展面向配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配方法研究，以保障配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。在高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入配電網(wǎng)功率分配方面，近年來較多研究是通過在節(jié)點(diǎn)集群劃分基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)調(diào)壓控制。例如，公布號(hào)為cn117595285a的中國發(fā)明，利用社區(qū)算法得到最優(yōu)的無功集群和有功集群的劃分結(jié)果，再通過聚類算法選擇集群內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)動(dòng)作，以提升集群電壓調(diào)控能力；也有利用基于電氣距離的模塊度指標(biāo)作為集群劃分依據(jù)，以越限嚴(yán)重集群優(yōu)先調(diào)節(jié)為原則，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓靈敏度對(duì)群內(nèi)各儲(chǔ)能進(jìn)行功率分配，然而，上述方法均未考慮到分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)的位置分布可能會(huì)對(duì)調(diào)壓靈敏度產(chǎn)生影響，若一個(gè)集群存在多個(gè)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)，則會(huì)出現(xiàn)集群內(nèi)各分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)出力如何合理分配等新問題。本發(fā)明以單個(gè)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為聚類中心決定集群個(gè)數(shù)，且不考慮群間控制，可避免集群間控制靈敏度不夠造成額外的電壓波動(dòng)和網(wǎng)損增加，將不失為面向配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配的新方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種面向配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配方法。該方法在獲取分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入位置后，先根據(jù)電壓靈敏度進(jìn)行配電網(wǎng)集群劃分，再根據(jù)綜合電壓靈敏度，實(shí)現(xiàn)高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、面向配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配方法，包括以下步驟：

4、獲取配電網(wǎng)中分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入位置、容量配置、功率因數(shù)、無功功率配置和配電網(wǎng)導(dǎo)線的參數(shù)數(shù)據(jù)；

5、以單個(gè)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為集群中心，依據(jù)電壓靈敏度指標(biāo)，采用k-means聚類算法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓集群劃分；

6、根據(jù)綜合電壓靈敏度，實(shí)現(xiàn)高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配。

7、進(jìn)一步，所述電壓靈敏度指標(biāo)為電壓靈敏度矢量矩陣ms，配電網(wǎng)中每個(gè)待劃分節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)為ms的每一行向量，兩行向量間的距離表征兩節(jié)點(diǎn)間的電氣距離，用于表征節(jié)點(diǎn)之間的耦合強(qiáng)度，通過k-means聚類算法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的集群劃分。

8、進(jìn)一步，所述電壓靈敏度矢量矩陣ms獲取過程如下：

9、已知配電網(wǎng)潮流方程：

10、

11、其中，j為雅可比矩陣；δp、δq分別為節(jié)點(diǎn)注入有功、無功功率的變化量；δu、δδ分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值與節(jié)點(diǎn)電壓相角的變化量；

12、對(duì)式(1)中雅可比矩陣j進(jìn)行矩陣逆變換得到對(duì)應(yīng)的靈敏度矩陣j-1；

13、

14、節(jié)點(diǎn)注入有功、無功會(huì)影響各節(jié)點(diǎn)電壓和相角，由此定義電壓靈敏度矩陣mi,j，進(jìn)一步得到電壓靈敏度矢量矩陣ms；

15、

16、其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m。

17、進(jìn)一步，所述以單個(gè)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為集群中心是用于為聚類中心決定集群個(gè)數(shù)；有效集群劃分滿足以下3點(diǎn)：①集群內(nèi)各節(jié)點(diǎn)與分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入點(diǎn)有強(qiáng)耦合性；②集群內(nèi)節(jié)點(diǎn)互相連通；③以m個(gè)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為聚類中心，劃分結(jié)果為m個(gè)集群；采用層次k-means聚類算法的集群劃分流程具體步驟如下；

18、①初始化參數(shù)計(jì)算

19、依據(jù)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、配電網(wǎng)線路參數(shù)，計(jì)算配電網(wǎng)潮流方程的雅可比矩陣；

20、②矩陣ms預(yù)處理

21、依據(jù)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入節(jié)點(diǎn)位置，根據(jù)式(2)-式(4)得出ms，以描述有功/無功功率與節(jié)點(diǎn)電壓的耦合程度；為了使各節(jié)點(diǎn)電壓靈敏度的差異更加明顯，對(duì)靈敏度進(jìn)行預(yù)處理，用xi,1,xi,2,…,xi,m來描述節(jié)點(diǎn)j對(duì)待劃分節(jié)點(diǎn)i的靈敏度，其中分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入點(diǎn)j的電壓靈敏度分量為mi,j行列式的對(duì)數(shù)，表示如下：

22、xi,j＝-lg(det(mi,j))?(5)

23、將式(5)代入矩陣ms得到預(yù)處理后矩陣ms′為：

24、

25、節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的電氣距離采用歐氏距離dij表示為：

26、

27、③獲取集群劃分結(jié)果

28、首先，設(shè)置集群數(shù)量m并計(jì)算dij，將與節(jié)點(diǎn)j電氣距離相近的節(jié)點(diǎn)劃分為同一集群，使集群數(shù)量等于分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)量m，直至所有節(jié)點(diǎn)聚類完成，并生成聚類二叉樹；為保證聚類分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)控制范圍的強(qiáng)可控性，若存在兩點(diǎn)距離大于某一閾值，則重新計(jì)算找到與這部分節(jié)點(diǎn)電氣距離最“相似”的集群；最終得到以各分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為聚類中心的m個(gè)集群。

29、進(jìn)一步，所述集群劃分結(jié)果，用于實(shí)現(xiàn)高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配；確定儲(chǔ)能系統(tǒng)出力范圍過程如下：

30、①識(shí)別越限節(jié)點(diǎn)

31、根據(jù)式(4)中ms實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集群劃分，初始化各集群的分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)比例λj,t＝0；儲(chǔ)能出力ps＝0；電壓允許偏移范圍內(nèi)的儲(chǔ)能出力數(shù)量φ＝0，再進(jìn)行潮流計(jì)算，選擇群內(nèi)電壓越限最大節(jié)點(diǎn)i作為參考對(duì)象，將控制信號(hào)輸出到相應(yīng)集群j，并更新λj,t＝λj,t+ω(ω為更新因子)，計(jì)算綜合電壓靈敏度μi,j＝det(mi,j)；

32、②計(jì)算儲(chǔ)能充放電功率

33、首先，計(jì)算集群j當(dāng)前電壓調(diào)節(jié)比例對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)電壓上限uup,j和下限udown,j；

34、uup,j＝un(1+λjvm)?(8)

35、udown,j＝un(1-λjvm)?(9)

36、其中，vm為電壓允許偏移范圍；un為配電網(wǎng)額定電壓；λj∈(0,1]；

37、然后，計(jì)算當(dāng)前充放電功率，當(dāng)ui>uup,j時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能充電以降低集群內(nèi)電壓，充電功率為pcj＝(uup,j-ui)/μi,j；當(dāng)ui<udown,j時(shí)，風(fēng)電出力若不能滿足調(diào)壓要求，則儲(chǔ)能放電抬高集群內(nèi)電壓，儲(chǔ)能放電功率為pdj＝(udown,j-ui)/μi,j；

38、③確定儲(chǔ)能出力范圍

39、計(jì)算儲(chǔ)能出力ps＝pcj,t或pdj,t，判斷加入當(dāng)前儲(chǔ)能出力后是否存在電壓越限；當(dāng)有電壓越限，則更新λj,t，并重新計(jì)算ps，直至集群均無電壓越限時(shí)φ＝φ+1并輸出再返回到更新λj,t步驟重新進(jìn)入循環(huán)，最終在λj,t>1時(shí)結(jié)束循環(huán)，確定pdej,t為確定儲(chǔ)能出力范圍，其中的每個(gè)儲(chǔ)能充放電功率都可以滿足配電網(wǎng)運(yùn)行要求。

40、進(jìn)一步，所述根據(jù)綜合電壓靈敏度，實(shí)現(xiàn)高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配，是通過智能優(yōu)化算法從中找出最優(yōu)出力結(jié)果獲取最優(yōu)出力的目標(biāo)函數(shù)和約束條件如下；

41、1)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)綜合收益c最大

42、max?c＝c2-c1?(10)

43、①日運(yùn)行維護(hù)成本c1

44、

45、其中，cdwg為分散式風(fēng)電場單位運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；cde為儲(chǔ)能單位運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；pwdj,t為第j個(gè)分散式風(fēng)電場在t時(shí)刻的輸出功率；pcdj,t為第j個(gè)儲(chǔ)能在t時(shí)刻的充、放電功率；δt為調(diào)度時(shí)長間隔；

46、②日并網(wǎng)收益c2

47、

48、其中，kdwss,t為t時(shí)刻分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)單位并網(wǎng)電價(jià)；pwj,t和pej,t分別為第j個(gè)分散式風(fēng)電場和儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻的上網(wǎng)出力值；

49、2)配電網(wǎng)電壓偏移率δu％之和最小

50、

51、其中，ui,t為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值大小；

52、上述目標(biāo)函數(shù)的約束條件包括配電網(wǎng)潮流約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、儲(chǔ)能充放電功率約束、儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)約束和分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)功率平衡約束的條件。

53、本發(fā)明的有益效果在于：本方案提出的面向配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配方法，首先，獲取配電網(wǎng)中分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)接入位置、容量配置等數(shù)據(jù)；其次，以單個(gè)分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為集群中心，依據(jù)電壓靈敏度指標(biāo)，采用k-means聚類算法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓集群劃分。最后，根據(jù)綜合電壓靈敏度，實(shí)現(xiàn)高比例分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配。本發(fā)明以分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)為集群中心劃分集群，通過對(duì)風(fēng)電場自配儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配，避免了集群間控制靈敏度不夠造成額外的電壓波動(dòng)和網(wǎng)損增加，可在分散式風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)高比例下對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行有效調(diào)壓控制，同時(shí)提高風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，對(duì)保障配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行有重要工程應(yīng)用價(jià)值。

54、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。