[发明专利]一种面向储能优化配置的低压配电网电压灵敏度快速求解方法

说明书

本发明提出了一种面向储能优化配置的低压配电网电压灵敏度快速求解方法。首先形成低压配电网的邻接矩阵，利用Dijkstra算法求取最短路径数组，然后基于最短路径数组求取低压配电网始端节点(配电变压器二次侧)至任意节点的最短路径集合，最后利用计及低压配电线路网损的电压—有功和电压—无功关系式求取电压—有功灵敏度矩阵各元素以及电压—无功灵敏度矩阵各元素。本发明可快速求取低压配电网电压灵敏度，依据所求的电压灵敏度，可快速准确地形成面向低压配电网电压调节的储能电站优化配置方案。

技术领域

本发明属于配电网技术领域，具体涉及一种面向储能优化配置的低压配电网电压灵敏度快速求解方法。

背景技术

近年来，分布式户用屋顶光伏发电已成为我国提高可再生能源消纳比重的重要手段之一，是我国实现2020年太阳能发电并网装机达到1.1亿千瓦目标的重要举措。由于典型居民负荷的高峰和低谷时段与光照时段的不匹配，高比例户用屋顶光伏的并网将造成低压配电网电压越限，即低压配电网在白天容易出现过电压风险，而夜间容易面临欠电压风险。

传统低压配电网为无源网络，其电压调整一般通过配电变压器抽头调整和配电变压器低压侧电容器组投切实现。但在含高比例户用屋顶光伏低压配电网中，为提高低压配电网消纳光伏发电的能力，常利用屋顶光伏有功出力削减、户用储能单元充放电、屋顶光伏逆变器无功出力补偿等分散式协调控制方式来实现电压调节。在这些电压调节手段中，利用屋顶光伏逆变器无功出力补偿来实现电压调节具备投资少、调节灵活特点，常称为优先使用手段。但屋顶光伏逆变器的无功补偿能力有限，现实中，往往出现屋顶光伏逆变器无功出力达到限制而节点电压依然越限问题，此时如果利用户用储能单元充放电进一步调节电压，将可有效治理低压配电网电压越限问题。

相比于输电网，低压配电网的有功—相角和无功—电压的解耦关系不再存在；相比于中压配电网，低压配电网覆盖区域有限，拓扑更为简单清晰。如何快速准确地求解低压配电网的电压灵敏度，给出低压配电网任意两节点间的电压—有功和电压—无功量值关系，从而快速形成低压配电网电压调节需要的屋顶光伏逆变器的无功出力和分布式布置的储能电站充放电功率，成为低压配电网电压控制研究的热点。一旦求解得出低压配电网的电压灵敏度分析结果，则依据快速形成的节点无功和有功补偿数值，即可完成面向电压调节的电化学储能电站优化配置。

电压灵敏度分析是输电网中无功补偿优化研究的重要组成部分，其常利用雅可比矩阵求逆并忽略有功对电压的影响来求取电压灵敏度矩阵。而在屋顶光伏接入的低压配电网中，其电压灵敏度求取方法主要分为两类：一类是借鉴输电网中的雅可比矩阵求逆方式实现，但在具体计算中又考虑了有功对电压的影响。这类求解方法较为复杂，其求解出的节点电压相角在低压配电网中也往往不予考虑，计算效率较低。另一类是直接利用开式网络电压降公式求解电压灵敏度矩阵。这类方法充分考虑到呈纯辐射型低压配电网的结构特点，求解简洁明了，无需形成节点导纳矩阵，不必求解高阶方程组，不存在雅可比矩阵奇异导致的病态问题。但这类方法均忽略了线路网损对电压灵敏度的影响。忽略网损的低压配电网电压灵敏度求解方法无法满足面向电压调节的储能优化配置研究的需要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种面向储能优化配置的低压配电网电压灵敏度快速求解方法，可用于快速形成低压配电网电压灵敏度，以克服背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种面向储能优化配置的低压配电网电压灵敏度快速求解方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、形成低压配电网的邻接矩阵，利用Dijkstra算法求取最短路径数组Path；

步骤2、基于最短路径数组Path，求取低压配电网始端节点至任意节点的最短路径集合，即ΘLF(1,i)；