[发明专利]一种主动配电网全分布式自律经济调度方法

权利要求书

1.一种主动配电网全分布式自律经济调度方法，其特征在于,该方法包括以下步骤：

1)对主动配电网，建立由目标函数和约束条件组成的配电网最优潮流模型：

该模型的目标函数为最小化总发电成本，如式(1)：

其中，i为主动配电网的任意一个节点,C_i是节点i的发电机成本函数，P_Gi是节点i的发电机有功功率，P_G,Q_G分别是所有发电机有待实时控制的有功、无功功率所组成的向量，为主动配电网挂有发电机的节点所组成的集合；

约束条件包括：

对于节点j的有功功率平衡约束，如式(2)：

其中，ij为主动配电网的两个节点i、j组成的任意一个支路P_ij是支路ij的有功功率，P_ij,loss是支路ij的有功损耗，P_i是节点i的净注入有功功率，P_ij、P_ij,loss、P_i均为优化变量；i:i→j表示节点j的父节点，k:j→k表示节点j的子节点；

对于节点j的无功功率平衡约束，如式(3)：

其中，Q_ij是支路ij的无功功率，Q_ij,loss是支路ij的无功损耗，Q_i是节点i的净注入无功功率；

支路ij的有功损耗的约束，如式(4)：

Pij,loss=(Pij)2+(Qij)2(Vi)2rij,∀(i,j)∈ϵ---(4)]]>

其中，P_ij,Q_ij分别是支路ij的有功、无功功率，V_i是节点i的电压幅值，r_ij为支路ij的电阻值，ε为主动配电网的支路集；

支路ij的无功损耗的约束，如式(5)：

Qij,loss=(Pij)2+(Qij)2(Vi)2xij,∀(i,j)∈ϵ---(5)]]>

其中，x_ij为支路ij的电抗值；

相邻节点电压降的约束，如式(6)：

Vj2=Vi2-2(rijPij+xijQij)+(rij2+xij2)Pij2+Qij2Vi2,∀(i,j)∈ϵ]]>

净注入有功功率的约束，如式(7)：

其中，P_Di是节点i的负荷有功功率，P_Gi是节点i的发电机有功功率；

净注入无功功率的约束，如式(8)：

其中，Q_Di是节点i的负荷无功功率，Q_Gi是节点i的发电机无功功率：

支路ij的有功功率传输极限约束，如式(9)：

P‾ij≤Pij≤P‾ij,∀(i,j)∈ϵ---(9)]]>

其中，是支路ij的有功功率的下界与上界；

支路ij的无功功率传输极限约束，如式(10)：

Q‾ij≤Qij≤Q‾ij,∀(i,j)∈ϵ---(10)]]>

其中，是支路ij的无功功率的下界与上界；

节点i的发电机有功功率输出极限约束，如式(11)：

其中，是节点i处的发电机输出的有功功率下界与上界；

节点i的发电机无功功率输出极限约束，如式(12)：

其中，是节点i处的发电机输出的无功功率下界与上界；

节点i的电压安全约束，如式(13)：

其中，是节点i处的安全电压的下界与上界；

2)建立由目标函数和约束组成的考虑有功损耗的配电网经济调度模型：

该目标函数为最小化总发电成本如式(1)；

约束条件包括：(2)、(3)、(5)-(13)及(14)；

并消去配电网最优潮流模型中与无功功率、电压幅值相关的变量；

对式(4)的支路ij的有功损耗的约束在潮流基态点处进行泰勒展开，取一阶近似，得到取一阶近似的支路ij的有功损耗的约束如式(14)：

Pij,loss=[(P~ij)2+2P~ij(Pij-P~ij)+(Q~ij)2]/(V~i)2×rij,∀(i,j)∈ϵ---(14)]]>

其中，分别为潮流基态点处的支路ij的有功功率、无功功率以及节点i的电压幅值；

3)把馈线分成若干个控制区，一个控制区可以是一条或若干条母线和挂接在上面的分布式发电机；采用变量分裂法，将考虑有功损耗的配电网经济调度模型等价转换为多区域配电网经济调度模型：

该模型的目标函数为最小化总发电成本，即各区域发电成本之和：

其中，A为区域下标，是区域A节点i的发电机有功功率，为区域A挂有发电机的节点所组成的集合；

约束条件包括：

区域A节点j的有功功率平衡约束，如式(16)：

式中，是区域A支路ij的有功功率，是区域A支路ij的有功损耗；

区域A支路ij的有功功率损耗约束，如式(17)：

Pij,lossA=[(P~ijA)2+2P~ijA(PijA-P~ijA)+(Q~ijA)2]/(B~ViA)2×rijA,∀A,∀B∈ΔA,∀(i,j)∈ϵa∪ΓA,B---(17)]]>

其中，分别为区域A在潮流基态点处的支路ij的有功功率、无功功率以及节点i的电压幅值，为区域A支路ij的电阻值，Δ^A是与区域A相邻的区域集，Γ^A,B是区域A和区域B之间的联络线集合，ε^A为区域A的支路集；

区域A节点i的净注入有功功率约束，如式(18)：

其中，是区域A节点i的净注入有功功率，是区域A节点i的负荷有功功率，为区域A的节点集；

区域A支路ij的有功功率传输极限约束，如式(19)：

P‾ijA≤PijA≤P‾ijA,∀A,∀B∈ΔA,∀(i,j)∈ϵA∪ΓA,B---(19)]]>

其中，是区域A支路ij的有功功率的下界与上界；

区域A节点i的发电机有功功率输出极限约束，如式(20)：

其中，是节点i处的发电机输出的有功功率下界与上界，为设备参数；

区域A支路ij的联络线有功功率与全局的支路有功功率一致的约束，如式(21)：

PijA=Pij,∀A,∀B∈ΔA,∀(i,j)∈ΓA,B---(21)]]>

其中，P_ij为全局的支路ij的联络线有功功率；

4)根据多区域配电网经济调度模型，建立增广拉格朗日函数，如式(23)：

其中为约束所对应的拉格朗日乘子，ρ∈R⁺是交替方向乘子法中的罚因子；

5)采用交替方向乘子法，进行迭代运算：令迭代下标k＝0，为区域A节点j定义辅助变量给定交替方向乘子法的收敛标准ε∈R⁺，令各区域辅助变量具体迭代过程包括：

5-1)每个控制区求解各自区域的无功优化子问题，如式(24)：

5-2)每个控制区利用与邻居的通信，交换边界处联络线功率的信息，然后更新各自辅助变量，如式(25)：

P^ijA(k+1)=P^ijA(k)+PijB(k+1)-PijA(k)+PijB(k)2,∀A,∀B∈ΔA,∀(i,j)∈ΓA,B---(25)]]>

5-3)判断交替方向乘子法是否收敛：

计算残差向量如下：

pk+1:{PijA(k+1)-PijB(k+1)|∀A,∀B∈ΔA,∀(i,j)∈ΓA,B}---(26)]]>

若||p_k+1||₂≥ε，则k:＝k+1，返回5-1)；否则，说明交替方向乘子法已收敛，转步骤6)；

6)求得全局经济效益最优的本地发电机输出的有功功率该有功功率作为配电网的调度指令，直接下发到各发电机处执行。