[发明专利]一种基于ADMM的电力系统分散式经济调度方法

说明书

现代电力系统中分布式电源特性各异，数量越来越多且接入具有分散特点，传统的集中式经济调度方法将面临计算负担大、通信复杂以及灵活性不足等限制。鉴于此，本发明综合考虑了风电功率波动特性和分布式电源的动态模型及其综合发电成本，提出了一种基于交替方向乘子法(ADMM)的电力系统分散式经济调度方法。该方法在每次迭代过程中仅需收集系统净负荷及分布式电源平均有功功率，即可实现每台分布式电源有功功率最优值的分散式独立求解。与集中式经济调度方法相比，分散式调度方法具有高可靠性、强鲁棒性以及可分摊计算和通信负担等优点。本发明的整体工作流程如图1所示。

技术领域

本发明是一种分散式经济调度方法，属于电力系统调度的技术领域。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益加剧，清洁的分布式电源(distributedgenerators，DGs)得 到了国内外的高度重视和快速发展。由于DGs渗透率以及运行灵活度要求的提高，电力系统运行的复杂 性大大增加，迫切需要研究适应高渗透率分布式电源灵活运行要求的经济调度策略。

电力系统经济调度本质上是一个优化问题，目标是在满足系统中各种约束条件的基础上，合理分 配每个发电机的有功功率输出，使系统总发电成本最低。

传统的经济调度往往采用集中式方法，调度中心在全面掌握电力系统运行状态的情况下，根据一 定的优化算法把负荷经济地分配给各台机组。但集中式方法依赖于调度中心对大量节点的数据进行收集 和集中处理，其计算量大，灵活性不够，还会使系统对通信网络的单点故障非常敏感。随着分布式网络 结构的兴起，未来的电力系统急需一种低复杂度计算和局域相互作用的分散式调度方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有方法的上述不足，提供一种基于交替方向乘子法(ADMM)的分散 式经济调度方法，在考虑风电功率波动的情况下，能够使各台DG在本地独立迭代计算各自的最优有功 功率，实现DG运行状态的实时分散式并行优化，克服了集中式调度方法存在的限制，并且具有良好的 收敛性及鲁棒性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：基于交替方向乘子法的电力系统分散式经济调度 方法，该方法包括以下步骤：

(1)引入基于下垂控制的DGs动态模型；

(2)分析风电有功功率模型和数据生成过程；

(3)在ADMM基本原理和经济调度模型基础上，设计基于同步型ADMM算法的分散式经济调度 方法。

进一步的，步骤(1)所述的“引入基于下垂控制的DGs动态模型”的具体内容为：

引入一阶惯性环节模型来模拟输出有功功率跟踪功率输入参考的动态过程。其中下垂控制常用于 实现分布式发电单元的协调控制，在系统有功功率平衡发生变化时，其可以保证系统频率在一定范围内 补偿稳定。

本发明将采用以参考有功功率作为输入并具有频率下垂控制功能的输入—输出动态模型，实现系 统实时控制。

基于参考有功功率阶跃响应推导出一阶模型作为DG动态模型为：式中：R_DGi为下垂系数；T_DGi是惯性时间常数；Δω为系统频率偏差； P_ref.DGi(s)为经济调度算法计算出的第i个分布式电源的参考有功功率；P_DGi(s)为第i个分布式电源的实际 输出有功功率。当采用电力电子装置类电源时，惯性时间常数T_DGi极小，该式的作用简化为：动态响应 过程忽略，仅有下垂控制功能。

进一步的，步骤(2)所述的“分析风电有功功率模型和数据生成过程”的具体内容为：

由于风力发电不需要消耗额外的一次能源，风电功率在满足系统运行要求前提下一般可进行最大 化消纳，因此本发明中将风电功率全额上网，再通过优化可调度DGs的有功功率来实现整个系统的经济 运行。