[发明专利]一种配电网分布式储能模型预测控制方法

权利要求书

1.一种配电网分布式储能模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基于可再生能源及负荷功率的日前功率预测值，同时考虑储能使用寿命及电网分时电价，以整体配电网系统的运行成本最小化为目标，构造分布式储能的日前经济优化调度模型并求解，获取分布式储能的日前经济运行计划曲线；

(2)综合考虑分布式储能的运行经济性目标和参与配电网电压控制的鲁棒性目标，采用统一建模方式构建分布式储能日内运行控制的状态空间模型，并基于滚动优化和反馈校正的模型预测控制原理，将模型等效转换为二次规划问题，求解获取分布式储能的日内滚动控制指令序列；

(3)下发当前时刻向后一个控制周期的分布式储能控制指令值，采样实时分布式储能荷电状态及节点电压状态，更新可再生能源和负荷超短期预测功率值进行反馈修正，并重复步骤(2)的滚动优化过程进行时域滚动，直至一天内的最后控制时刻达到。

2.根据权利要求1所述的一种配电网分布式储能模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

步骤(1-1)：基于可再生能源及负荷功率的日前预测值，同时考虑储能使用寿命及电网分时电价，以整体配电网系统的运行成本最小化为目标，构造分布式储能的日前经济优化调度模型：

1)构建目标函数为：

式中，P_grid(t)为配电变压器在t时段的联络线传输功率；为可再生能源及负荷功率变化的第k个场景，K为总的随机场景数，可基于历史可再生能源及负荷功率数据通过非参数核密度估计结合拉丁超立方抽样以及同步回代削减法得到；ω_t为t时段的市场电价；P_loss(t)为t时段的配电系统网损：P_b(i,t)为第i个分布式储能设备在t时段的充放电功率；N_b为分布式储能的个数；C_b(·)为储能的寿命损耗费用；

系统网损与各节点的电压幅值和相角直接相关，计算如下式所示：

式中，U_j(t)、U_k(t)为节点j、k在t时段的电压幅值；G_kj为节点导纳矩阵中第j行第k列元素的实部；δ_kj(t)为节点j和节点k之间的相角差；N_node为配电系统总节点数；

2)构建约束条件为：

A.系统潮流约束：

式中，△P_i(t)、△Q_i(t)分别为t时段节点i注入有功功率、无功功率的变化量；U_i(t)、U_j(t)和θ_ij(t)分别为t时段节点i和节点j的电压幅值和相角差；G_ij和B_ij为节点导纳矩阵中的电导和电纳；Ω(i)为与节点i相邻节点的集合，其包含节点i；

B.配电变压器传输功率容量限制：

式中，分别为配电变压器的传输功率下限与上限；

C.网络节点电压约束：

式中，分别为节点j的允许运行电压幅值下限与上限；

D.支路传输功率约束：

式中，S_kj(t)为t时段节点k、j之间支路传输功率；分别为节点k、j之间支路允许传输功率的下限与上限；

E.分布式储能运行约束：

分布式储能单元t时段的剩余容量与t-1时段的剩余容量、[t-1,t]时段内的充放电电量及自放电量有关：

a.储能充电时，t时段的剩余容量为：

b.储能放电时，t时段的SOC为：

c.充放电功率限值约束：

d.储能单元剩余容量约束：

e.由于电网的调度会呈现一定的周期性，为保证分布式储能满足下一天的运行，储能单元运行调度末时段的剩余容量等于起始时刻的剩余容量：

式中，为第i个分布式储能在t时段剩余容量，σ_i为第i个分布式储能自放电率，分别为第i个分布式储能在t时段的充、放电功率，η_c,i、η_d,i分别为第i个分布式储能的充、放电效率，E_bat,i为第i个分布式储能的电池总容量，△t为调度时间周期，分别为第i个分布式的储能充、放电功率最大值，和分别为第i个分布式储能SOC的上下限幅值；

步骤(1-2)：分布式储能的日前经济优化调度模型求解，针对步骤(1-1)构造的分布式储能的日前经济优化调度模型，求解包对模型进行求解，获取分布式储能的日前经济运行计划曲线。