[发明专利]考虑可再生能源出力不确定性的电压控制策略优化方法

权利要求书

1.考虑可再生能源出力不确定性的电压控制策略优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、综合考虑可再生能源出力和储能系统的调度成本，以电压偏移量最小和控制设备调度成本最小为目标函数，建立考虑可再生能源出力不确定性的单时步优化模型；

步骤2、运用泰勒级数展开式对单时步优化模型进行线性化处理；

步骤3、将线性处理后的模型转化为双层鲁棒优化模型，再运用强对偶理论转换为单层鲁棒优化模型，求解得到可再生能源无功和有功出力以及储能设备出力；

步骤4、对系统内可再生能源的无功出力和储能设备的充电电量进行调度；

其中：

建立考虑可再生能源出力不确定性的单时步优化模型的具体方法为：

步骤1-1、考虑到可再生能源出力和储能系统的调度成本，以电压偏移量最小和控制设备调度成本最小为电压控制目标，建立优化目标为：

式中，f₁——配电网运行中的节点电压偏移量；

f₂——配电网运行过程中的储能系统充放电量偏移量；

f₃——配电网运行过程中的风机无功出力变化量；

f₄——配电网运行过程中的储能系统有功出力变化量；

N——配电网节点的集合；

N_DG——配电网中风机的集合；

N_ESS——配电网中储能电源的集合；

V_i——节点i的电压；

V_ref——节点电压的参考值；

SOC_i——第i台储能电源充放电状态；

SOC_mid——储能电源的状态参考值；

Q^t_DGi——第t时刻第i台风机的无功出力；

Q^t-1_DGi——第t-1时刻第i台风机的无功出力；

P^t_ESSi——第t时刻第i台储能电源的有功出力；

P^t-1_ESSi——第t-1时刻第i台储能电源的有功出力；

步骤1-2、为方便求解，将多目标优化问题转化为单目标优化问题：

式中，F——定义新的目标函数，在风机出力波动最恶劣的情况下，电压偏移量最小，储能出力成本最小以及风机无功出力成本最小时，该配电网越稳定；

a,b,c,d——分别表示电压偏移量、储能状态偏移量、风机无功出力、储能电源有功出力的重要程度，可根据实际情况取值；

步骤1-3、考虑配电网电压控制过程中需保持辐射状运行，且需要满足的安全性约束以及储能设备的容量约束，确定电压控制过程中需要考虑的约束条件：

分布式电源约束：

所采用的分布式电源为双馈感应风机，因此，需要满足如下约束：

式中，P^t_DGi——t时刻分布式电源能提供的有功功率大小；

——分布式电源预测有功功率出力的波动；

式中，——t时刻分布式电源预测出力的波动上限；

——t时刻分布式电源预测出力的波动下限；

式中，P^t-1_DGi——t-1时刻分布式电源能提供的有功功率大小；

P^delta_max——每个时步分布式电源能提供的最大有功功率；

式中，Q^t_DGi——t时刻分布式电源能提供的无功功率大小；

Q_max——分布式电源能提供的最大无功功率；

式中，Q^t-1_DGi——t-1时刻分布式电源能提供的无功功率大小；

Q^delta_max——每个时步分布式电源能提供的最大无功功率；

式中，U_S——分布式电源能定子侧电压；

I_Smax——分布式电源定子侧绕组最大电流；

s——分布式电源的转差率；

储能电源约束：

储能电源需要满足如下状态方程：

式中，C^t_ESSi——第i台储能电源t时刻的充电状态；

C^t-1_ESSi——第i台储能电源t-1时刻的充电状态；

P^t_ESSi——第i台储能电源t时刻的有功功率出力；

式中，C^min_ESSi——第i台储能电源的充电状态下界；

C^nax_ESSi——第i台储能电源的充电状态上界；

式中，P^min_ESSi——第i台储能电源的有功功率出力下界；

P^nax_ESSi——第i台储能电源的有功功率出力上界；

式中，P^t_ESSi——第i台储能电源t时刻的有功功率出力；

P^t-1_ESSi——第i台储能电源t-1时刻的有功功率出力；

P^delta_ESSmax——每个时步储能电源能提供的最大有功功率；

潮流模型约束：

潮流模型通过泰勒近似进行线性化处理，节点电压与控制变量的表达式如下：

式中，V^t_i——第i个节点t时刻的节点电压；

V^t-1_i——第i个节点t-1时刻的节点电压；

——分布式电源输出的有功功率关于节点电压的灵敏度矩阵；

——分布式电源输出的无功功率关于节点电压的灵敏度矩阵；

——储能电源输出的有功功率关于节点电压的灵敏度矩阵。