[发明专利]一种基于灵敏度的分布式光伏自动发电控制方法

权利要求书

1.一种基于灵敏度的分布式光伏自动发电控制方法，其特征在于该控制方法包括如下步骤:

a)通过对配网稳态运行工作点附近的局部线性化，求解配电网节点电压扰动量与节点注入有功-无功扰动量的数学关系，即通过灵敏度分析法分析节点电压幅值与节点有功无功注入变化关系；

b)根据节点电压与节点注入的灵敏度关系，分别选取配网中节点有功\无功注入对节点电压越限或波动剧烈节点的电压灵敏度最大的节点为有功\无功调节节点，参与有功\无功优化调控，不参与调节的光伏发电系统总是工作于最大功率跟踪状态；

c)以配网中分布式光伏出力最大化及节点电压偏离额定值最小化为目标，以有功\无功调节节点的有功\无功出力值为求解变量，建立分布式光伏优化模型，并利用一种免疫双态粒子群算法求解在满足配网运行约束约束的条件下，调节节点的有功-无功出力最优值；

所述步骤a)中，所述的通过对配网稳态运行工作点附近的局部线性化，求解配电网节点电压扰动量与节点注入有功-无功扰动量的数学关系，具体如下：

对于具有N个节点的电力网络，令n＝N-1，取平衡节点作为参考节点，将PV节点增广到潮流方程式中，可得2n个极坐标形式的牛顿法潮流修正方程式：

H N M L Δ θ Δ V / V = Δ P Δ Q ]]>

其中：为雅可比矩阵，Δθ和ΔV分别为节点电压相角与幅值扰动矢量；则：

H N M L = V V { B c o s θ - G c o s θ G c o s θ B cos θ - G s i n θ B s i n θ - B s i n θ G s i n θ - - Q P P Q } V V ]]>

其中：V为n维节点电压幅值对角阵，即V＝diag(V1，V2，...，Vn)；B和G分别为节点导纳阵的实部和虚部，Bcosθ为矩阵的一种简化写法，它和B具有相同的结构，其各部分元素为B中对应元素Bij与cosθij的乘积，另外，上述P和Q均为n阶对角阵，其对角元素分别为和正常情况下，θij非常小，故可令cosθij＝1，sinθij＝0，上式可做进一步化简得：

B + Q - G - P G - P B - Q V Δ θ Δ V = Δ P / V Δ Q / V ]]>

考虑到正常运行情况下节点电压幅值标幺值在1.0pu附近，对上式进行高斯消去，计算得到电压对节点注入功率的灵敏度为:

ΔV＝((B+Q)(G-P)-1(B-Q)+(G+P))-1ΔP

-((G-P)(B+Q)-1(G+P)+(B-Q))-1ΔQ

2.根据权利要求1所述的基于灵敏度的分布式光伏自动发电控制方法，其特征在于所述的步骤c)中，以配网中分布式光伏出力最大化，配网稳态运行有功网损最小化及节点电压偏离额定值最小化为目标，以有功\无功调节节点的有功\无功出力值为求解变量，建立分布式光伏优化模型，具体如下：

(1)目标函数：

min f = α Σ i = DG 1 DG N ( P i , D G Pr e - P i , D G ) 2 + ( 1 - α ) Σ j = 1 n ( v j - v j r a t e ) 2 ]]>

式中:DGi为配网中光伏接入节点，为节点i上所挂接的光伏有功出力预测值，Pi,DG为节点i上分布式光伏有功出力控制目标值；Vj为节点j电压幅值，Vjrate为节点j电压幅值额定值，α为权重系数且0＜α＜1；

(2)配网功率平衡约束：

P i = Re ( V · i Σ i = 1 n Y i j V i ) Q i = Im ( V · i Σ i = 1 n Y i j V i ) ]]>

式中：Pi与Qi分别为节点i的有功无功注入，为节点i电压相量，Yij为系统导纳矩阵对应元素；

(3)节点电压约束：

v i min ≤ v i ≤ v i max ]]>

式中：Vi为节点i电压幅值，和分别为节点电压幅值允许的最大与最小值；

(4)关口交换功率约束：

为抑制光伏发电功率波动对上级电网的影响，需考虑配电网根节点交换功率限制，即：

P 1 min ≤ P 1 ≤ P 1 max Q 1 min ≤ Q 1 ≤ Q 1 max ]]>

式中：P1和Q1分别为从根节点流入配电网的有功无功功率；P1min与P1max分别为调度中心设置的关口有功交换功率上下界，Q1min与Q1max分别为调度中心设置的关口无功交换功率上下界；

(5)分布式光伏模块运行约束：

0 ≤ P i , D G ≤ P i , D G Pr e P i , D G 2 + Q i , D G 2 ≤ S i , D G 2 ]]>

光伏模块稳态运行时采用PQ模型，通过逆变器并网，并网功率可实现有功无功独立控制；式中，Pi,DG为节点i光伏模块有功出力值，为节点i光伏有功出力预测值，Qi,DG为节点i光伏模块无功出力值，Si,DG为节点i光伏模块容量。