[发明专利]一种分布式电源最优潮流优化方法

摘要

本发明涉及一种分布式电源最优潮流优化方法，包括下述步骤A、初始化配电网络中的变量；B、对配电网络进行潮流计算；C、判断线路是否过载、发电机和分布式电源有功无功出力是否越界；D、若约束方程均满足则跳到步骤E，否则跳到步骤F；E、判断目标函数值是否最小，如果为最小则跳转到步骤J，否则跳到步骤F；F、修正网损相关系数；G、计算雅可比矩阵和海森矩阵；H、形成序列二次规划子问题，并求解搜索方向及步长；I、修正平衡节点母线处出力和各分布式电源出力，跳转到步骤B；J、输出最优潮流结果。本发明为确定分布式电源接入配电网提供了接入容量计算的依据；本发明的方法计算简单，复杂度低，能快速计算出分布式电源的出力。

主权项

一种分布式电源最优潮流优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：A、初始化配电网络中的变量；B、对配电网络进行潮流计算；C、判断线路是否过载、发电机和分布式电源有功无功出力是否越界；D、若配电网系统的约束方程均满足则跳到步骤E，否则跳到步骤F；E、判断目标函数值是否最小，如果为最小则跳转到步骤J，否则跳到步骤F；F、修正网损相关系数；G、计算雅可比矩阵和海森矩阵；H、形成序列二次规划子问题，并求解序列二次规划子问题搜索方向及步长；I、修正平衡节点母线处出力和各分布式电源出力，跳转到步骤B；J、输出最优潮流结果；所述步骤A中，配电网络中的变量包括网络拓扑与编号、母线电压、节点负荷、二次规划参数μ和ε以及分布式电源出力的初始解x(0)；其中ε是预设的浮点型正数，μ是拉格朗日系数；所述步骤C中，判断线路是否过载以及发电机和分布式电源有功无功出力是否越界的上下限如下：其中，PDGi为第i个分布式电源的有功出力，和分别为第i个分布式电源的有功出力的上下限，QDGi为第i个分布式电源的无功出力，和分别为第i个分布式电源的无功出力的上下限；Sij为线路ij上的潮流，为线路潮流功率约束，Vi和Vj分别为节点i和j上的节点电压；Gij和Bij分别为节点i和j上的电导和电纳；所述步骤D中，配电网系统的约束方程用下述表达式组表示：其中：PD为系统总的有功负荷，PL为系统总的有功网损；QD为系统总的无功负荷，QL为系统总的无功网损；Ps和Qs分别为变电站处的有功出力和无功补偿量；所述步骤E中，选用二次成本模型作为分布式电源的成本模型，成本模型的目标函数用下式表示：其中：ci，bi，ai分别为分布式电源i的成本系数，而cs，bs，as分别为松弛母线处的成本系数；利用(6)式计算目标函数的最小值；假定分布式电源和松弛母线处的初始出力分别为和初始出力调整增量分别为ΔPDGi和ΔPs，则有：将目标函数变为增量形式，用如下表达式表示：其中：[c]＝[c1,c2,...,cNDG,cs]，H为海森矩阵配电网系统有功平衡方程如下：其中：PD为系统总的有功负荷，PL为系统总的有功网损；对式(10)求取PDGi偏导有：进一步化简有：其中：ΔPs为松弛母线处有功增量，为网损相关系数；所述步骤F中，修正网损相关系数所述步骤G中，利用表达式(9)计算海森矩阵；利用表达式AT(xk)d+c(xk)＝0计算雅可比矩阵；当分布式电源有功出力变化时，线路流过的功率会变化，每条线路都有其视在功率极限值，将线路视在功率约束不等式变为增量形式有：其中：是线路视在功率平方的增量，由有功与无功增量组成；定义配电网系统线路功率灵敏度矩阵D：ΔPb＝D×ΔPDG  (14)；ΔQb＝D×ΔQDG  (15)；其中：Pb与Qb为线路流过的有功功率与无功功率，ΔPb与ΔQb为其增量值；所述灵敏度矩阵D表征的是当分布式电源节点有功或无功变化时，线路流过有功和无功的变化量；令T为各分布式电源节点的路径矩阵，则有如下方程：Δ(Pb/Ub)＝T×(ΔPDG/UDG)  (16)；Δ(Qb/Ub)＝T×(ΔQDG/UDG)  (17)；其中：Ub为支路b首段电压幅值，UDG为分布式电源电压幅值；D≈T时，有以下表达式：R×ΔPDG+X×ΔQDG＝0  (18)；R和X为配电网系统节点阻抗矩阵中分布式电源节点所对应行列的实部和虚部；定义矩阵M＝R‑1×X，则式(17)写为：ΔQDG＝M×ΔPDG  (19)；当PV型节点无功达到极限时，将矩阵M中PV型节点对应行置零；对于线路视在功率平方的增量有：所述步骤H中，根据步骤G中的表达式(13)～(20)，形成分布式电源有功作为控制量的最优潮流模型如下：上式(21)即为序列二次规划问题；序列二次规划子问题用下述表达式组表示：其中：d为搜索方向，▽g是f导数，A为c的雅克比矩阵，AT为A的转置；Bk为拉格朗日函数的海森矩阵近似；λ为步长；dk表示循环迭代第k次的搜索方向，它是一个矢量；dT为搜索方向d的转置，xl和xu分别为xk的上下限，(xk)T为xk的转置；表达式组(21)和(22)的收敛条件为：||dk||≤ε  (23)；其中：ε是预设的浮点型正数；所述步骤I中，利用表达式组(22)中的子式xk+1＝xk+λkdk修正平衡节点母线处出力和 各分布式电源出力；λ为步长；dk表示循环迭代第k次的搜索方向，它是一个矢量；所述步骤J中，最优潮流输出结果即为得到的平衡节点母线处出力数值和各分布式电源出力数值，在配电网中平衡节点母线处即对应于变电站出现端。