[发明专利]基于拓展QV节点的光储最优潮流控制方法

说明书

本发明提供基于拓展QV节点的光储最优潮流控制方法，基于对分时电价和购售电成本、配电网络损耗成本折现值、储能系统等效运行成本等经济性的考虑，提出一种以配电网侧运行总成本最小为目标的光储最优潮流模型，并通过分支定界‑原对偶内点法进行迭代求解。其中，将光储并网点的节点类型拓展为QV节点，控制变量依次在光伏逆变器的无功功率和光储并网点的电压幅值之间变化，通过迭代寻找光储并网点电压的最优初始值，最后以光伏逆变器的无功为控制变量，调节光储的有功实现潮流最优。本发明实现了光储发电系统输出功率的协调优化控制，在减小了含分布式光伏配电网的电压波动的同时保证了系统运行经济性。

技术领域

本发明涉及电力系统的光储输出功率控制方法，特别涉及基于拓展QV节点的光储最优潮流控制方法。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染的日益恶化，分布式光伏发电以其资源丰富、清洁无污染等优势得到了国家新能源政策的扶持和社会各界的广泛关注。光伏并网发电系统是新能源高效利用形式之一，将在全球未来能源结构中占有重要地位。国家电网公司和南方电网公司也高度重视分布式光伏等新能源发电技术的发展，使我国成为光伏发电装机增长速度最快的国家之一。但是，由于分布式光伏发电系统受光照和温度的影响，其输出具有随机性、波动性和间歇性特点，因此分布式光伏并网后会对配电网的电压波动和闪变产生影响。并且随着光伏系统渗透率增大，电力系统的运行和分析也发生了深刻的变化，光伏的潮流注入会改变配电网的潮流分布，导致局部电压的抬高甚至越限。

因此，储能作为解决分布式光伏发电接入电网的一种有效技术而备受关注。一方面，储能可以很大程度上可以解决光伏发电的随机性、波动性问题，实现光伏发电的平滑输出，调节功率波动引起的电网电压、频率及相位的变化，这将有助于打破光伏发电的接入瓶颈；另一方面，储能也可以调节系统负荷峰谷差，缓解电网的调峰压力，获取经济收益，降低配套输电线路的容量需求。在对光伏并网点处的电压约束的条件下，对分布式光伏的定容，储能的配置等问题的分析方面，求解光储联合系统所在节点的功率输出是其中的一个关键问题。

当光伏出力大，负荷很轻时，易使光伏并网点电压越配网允许的电压上限；当光伏出力小，负荷很大时，又存在光伏并网点越下限的风险。因此光储联合发电系统可以完全利用光伏发出的有功功率，禁止弃光现象的产生。目前，大部分分布式光伏以单位功率因数运行，其无功出力Q＝0，从而最大限度利用光伏的有功功率，但是没有有效利用光伏逆变器的无功功率。在分析时通常先给定分布式光伏并网点的节点电压V的约束范围，如在10kV配电网中的安全运行电压约束上限V_max＝10.7kV和下限V_min＝9.3kV，由此，衍生出了已知节点无功功率Q以及电压幅值V，求解节点注入有功功率P和节点电压相角θ的问题，即基于拓展QV节点的潮流求解问题。但是将光储联合并网点当做QV节点计算时，电压幅值V和Q的确定是一个关键问题，目前国内外关于V的设定主要依靠光伏系统历史运行数据和专家经验设定，其次将V设定为一个定值所计算得到的配电网潮流并不一定是最优潮流，当分布式光伏在配电网中的渗透率高时，若其作为QV节点，储能的运行代价可能偏高；此外目前含QV节点的潮流计算中通常将Q＝0，根本没有考虑光伏逆变器的无功功率。

在光伏并网点配置储能装置，能够有效地解决光伏并网所引起的电压越限问题。传统的光储联合系统的有功功率输出采用的是光储联合输出功率限值模式。考虑到光伏出力的不确定性以及负荷的实时波动，因此，需要光储联合并网点电压波动尽可能小，从而实现抑制其他节点电压的波动，减小电压越限概率。