[发明专利]一种配电网中分布式光伏电源功率快速优化方法

权利要求书

1.一种配电网中分布式光伏电源功率快速优化方法，其特征是，包括以下步骤：

1)输入优化计算初始参数，初始参数包括配电网线路的线路电阻、电抗、线路连接关系；各光伏逆变器功率范围，包括光伏逆变器有功功率、无功功率出力上、下限；节点电压期望控制的上限、下限；

2)进行配电网与光伏逆变器相关变量的量测，包括光伏逆变器与电网连接点处的电压幅值的量测，光伏逆变器与电网连接点处的有功功率、无功功率的量测，线路传输功率的量测；

3)将量测信息通过通讯网络集中上传至集中控制器；

4)利用量测信息，基于优化问题模型，由集中控制器进行光伏逆变器功率优化问题的求解，得到各光伏逆变器有功功率、无功功率的最优控制值；

5)将光伏逆变器有功功率、无功功率决策结果传递给各逆变器，各逆变器按此控制信号在最优状态下运行；

所述步骤4)中，光伏逆变器功率优化问题建模通过以下公式得到：

弃光功率表达式为：

其中，n为光伏逆变器数量，为最大功率跟踪技术确定的光伏逆变器最大有功功率，单位为MW，为光伏逆变器有功功率实际出力值，单位为MW，为待优化的变量；

有功功率网络损耗表达式为：

其中r_i为第i条线路对应的电阻，单位为Ω，P_i、Q_i为第i条线路上传输的有功功率、无功功率，单位为MW、Mvar，V_i为线路i首端节点上的电压，单位为kV；

以最小弃光功率目标函数、最小有功功率网络损耗目标函数的加权为目标函数：

min k₁F₁+k₂F₂ (3)

其中k₁、k₂为加权系数；函数F₁、F₂的表达式如式(1)、(2)所示；

其中有功功率P_i由以下公式得到：

其中p_i^l为节点负荷有功功率，单位为MW，对于线路传输的有功功率和无功功率，变量的下标i和i-1分别代表任一线路及其靠近根节点一侧的相邻线路上的变量，以及任一线路首端节点及其靠接根节点一侧的相邻线路的首端节点的变量；

无功功率Q_i由以下公式得到：

其中为光伏逆变器无功功率实际出力值，单位为Mvar，q_i^l为节点负荷无功功率，单位为Mvar，x_i为第i条线路对应的电抗,单位为Ω；对于线路传输的有功功率和无功功率，下标i和i-1分别代表任一线路及其靠近根节点一侧的相邻线路上的变量，以及任一线路首端节点及其靠接根节点一侧的相邻线路的首端节点的变量；

首端节点上的电压约束通过以下公式得到：

其中V为设定的节点电压上下限,单位为kV；

p_i^g通过以下公式得到：

q_i^g通过以下公式得到：

其中分别为光伏逆变器无功功率出力值上限、下限,单位为Mvar；由于光伏逆变器有功功率与无功功率之间受逆变器视在功率限制，因此无功功率出力范围由有功功率实际出力决定：

其中为光伏逆变器视在功率,单位为MVA；

对于目标函数式(3)，通过在电压、有功功率、无功功率量测值附近作泰勒展开并忽略一阶以上的项，可得

其中是变量取当前时刻量测值时表达式F₂的值；

ΔP、ΔQ、ΔV，单位分别为MW、Mvar和kV，分别表示线路传输有功功率、线路传输无功功率、节点电压与当前时刻量测值基础上的微增量，即：

ΔP_i＝P_i-P_i^t-1 (12)

ΔV_i＝V_i-V_i^t-1 (14)

其中为上一时刻的线路传输有功功率、线路传输无功功率、节点电压量测值，单位分别为MW、Mvar和kV；

其中变量的上标t-1表示该变量为上一时刻的量测值；

定义功率方程：

其中，有功功率方程式f_p,i为：

无功功率方程式f_q,i为：

对有功功率方程式、无功功率方程式利用泰勒展开进行线性化处理，得到：

其中是变量取当前时刻量测值时表达式f_p,i、f_q,i的值；单位分别为MW、Mvar，表示同上，即：

其中为上一时刻的光伏逆变器有功功率、无功功率量测值，单位分别为MW、Mvar；

经泰勒展开线性化之后，以微增量ΔP、ΔQ、ΔV、为优化问题的变量，上述优化问题变为线性规划模型，此时的目标函数为：

约束条件：

其中V_i⁰、是变量取当前时刻量测值时表达式V_i、的值；

优化完成后，更新变量，得到光伏逆变器有功功率、无功功率的决策结果，进一步得到功功率、无功功率的最优控制值：

P_i^t＝P_i^t-1+ΔP_i (27)

式(27)、式(28)得到的即为光伏逆变器在经济目标函数下的最优有功功率、无功功率控制值；按此数值控制光伏逆变器的有功功率、无功功率出力，即可让配电网在最经济的前提下运行，达到降低网损、控制电压波动有益技术效果。