[发明专利]一种考虑多时间尺度的交直流混合配电网优化运行方法

权利要求书

1.一种考虑多时间尺度的交直流混合配电网优化运行方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、在日前优化阶段，建立交直流混合配电网的ESS-VSC日前优化模型的目标函数及约束条件，求解得到网络潮流及储能、VSC运行功率的优化结果；

步骤2、判断在日前优化阶段的调控下是否发生故障，即是否发生电压越限，当交直流混合配电网发生故障时，加入FDS，并对FDS的约束条件进行锥优化后，形成新的锥优化模型，并求解得到新的网络潮流及FDS和VSC运行功率，进而通过VSC和FDS共同对系统进行实时快速控制；

所述步骤1的具体步骤包括：

(1)在日前优化阶段，根据配电网、负荷、光伏、储能和VSC的参数数据，建立交直流混合配电网的ESS-VSC日前优化模型的目标函数及约束条件；

所述交直流混合配电网的ESS-VSC日前优化模型的目标函数为：

f＝min(λ₁P_loss+λ₂ΔV)     (1)

式中：P_loss为系统总的损耗成本，包括直流、交流和VSC3部分，ΔV为系统节点电压偏差之和，λ₁、λ₂为系统损耗成本和电压水平偏差的权重系数，N_ac和N_dc为系统交流部分和直流部分节点数，Ω_i为与节点i相连的所有节点的集合，R_ij,ac和I_ij,ac为交流部分节点i和节点j间的支路的电阻和电流，R_ij,dc和I_ij,dc为直流部分节点i和节点j间的支路的电阻和电流，为第k个VSC的有功功率损耗，price(t)为t时刻的电价，K为换流器个数，V_i(t)为节点i在t时刻的电压幅值，V_min和V_max表示节点电压优化区间的最大值和最小值；

所述交直流混合配电网的ESS-VSC日前优化模型的约束条件为：

①系统运行约束：

交流部分：

V_j,ac(t)²＝V_i,ac(t)²-2(R_ij,acP_ij,ac(t)+X_ij,acQ_ij,ac(t))+(R_ij,ac²+X_ij,ac²)×I_ij,ac(t)² (7)

式(4)为交流系统功率约束，式(5)为节点注入的功率，式(6)-(7)为交流节点电压等式约束；

式中：为以节点i为首端节点的支路末端节点集合；φ_i为以节点i为末端节点的支路首端节点集合；P_ih,ac(t)为交流节点i流向交流节点h功率，X_ij,ac为交流支路ij的电抗，和Q_i,ac(t)为交流支路t时注入节点i的总有功和无功功率，分别为交流节点i在t时刻分布式电源、储能、VSC注入的和负荷消耗的有功功率和无功功率；

(V_i,ac,min)²≤(V_i,ac(t))²≤(V_i,ac,max)²    (8)

0≤(I_ij,ac(t))²≤(I_ij,ac,max)²    (9)

式(8)-(9)为交流节点电压和电流不等式约束，式中：V_i,ac,min和V_i,ac,max分别为交流节点i的电压上下限，I_ij,ac,max为交流支路ij的电流幅值上限；

直流部分：

V_j,dc(t)²＝V_i,dc(t)²-2R_ij,dcP_ij,dc(t)+R_ij,dc²×I_ij,dc(t)²    (12)

式(10)为直流系统功率约束，式(11)-(12)为直流系统电压电流等式约束，式(13)为直流节点注入的功率；式中：P_ij,dc(t)为t时段直流节点i流向节点j的有功功率，R_ij,dc为直流支路ij的电阻，P_i,dc为t时段直流节点i上注入的有功功率之和，I_ij,dc(t)和V_i,dc(t)为t时段直流节点i流向节点j的电流和节点i的电压，分别为t时刻直流节点i注入的分布式电源、储能、换流器注入的及负荷消耗的功率；

(V_i,dc,min)²≤(V_i,dc(t))²≤(V_i,dc,max)²    (14)

0≤(I_ij,dc(t))²≤(I_ij,dc,max)²    (15)

式中：V_i,dc,min和V_i,dc,max分别为直流节点i的电压上下限，I_ij,dc,max为直流支路ij的电流幅值上限；

②储能运行约束：

SOC_i,min≤SOC_i(t)≤SOC_i,max(18)

式中：为储能的有功功率上限，SOC_i(t)、SOC_i,min和SOC_i,max表示第i个储能t时刻荷电状态及最大最小值；

③换流器运行约束：

和为第k个VSC交流侧在t时刻的有功功率和无功功率，为第k个VSC直流侧在t时刻的有功功率和为第k个VSC的电阻和电抗，为第k个VSC发出的无功功率：

式(19)-(21)为换流站数学模型，式(22)-(23)为VSC的损耗公式；式中：为第k个VSC的容量，为第k个VSC传输的有功功率和无功功率最大值，为第k个换流器注入交流系统部分的有功功率和无功功率，为第k个VSC注入直流侧的有功功率，A为VSC损耗系数；

(2)对步骤1第(1)步所建立的交直流混合配电网的ESS-VSC日前优化模型的目标函数及约束条件进行锥优化处理，形成锥优化模型，并求解得到网络潮流及储能、VSC运行功率的优化结果；

所述步骤2的具体步骤包括：

(1)根据配电网、负荷、光伏、储能、FDS的参数数据，并按照步骤1得到的日前优化阶段的网络潮流及储能、VSC运行功率的优化结果固定ESS的功率输出；

(2)按照步骤1的模型进行求解，通过检测电压是否越限判断交直流混合配电网是否发生故障，当交直流混合配电网发生故障时，加入FDS，并对FDS的约束条件进行锥优化后，求解得到新的网络潮流及FDS和VSC运行功率，进而通过VSC和FDS共同对系统进行实时快速控制。