[发明专利]一种配电网低谷时段无功电压优化控制方法

说明书

本发明公开了一种配电网低谷时段无功电压优化控制方法，将电网结构优化与新能源、柔性负荷及储能等无功可调节资源相结合，迭代求出最优的无功电压优化控制策略，优化电力系统在低谷负荷下的无功电压。本发明协调控制新能源、柔性负荷及储能，充分利用现有设备，降低无功补偿设备的投资成本，达到控制负荷低谷时无功电压的目的。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种考虑新能源、柔性负荷及储能的配电网低谷时段无功电压优化控制方法。

背景技术

随着建设以新能源为主体的新型电力系统的进行，以风力发电和光伏发电为代表的新能源发电在我国发电总装机容量中的占比持续增长。柔性负荷指可以在指定区间内变化或在不同时段间转移，其外延包含具备需求弹性的可调节或可转移负荷、具备双向调节能力的电动汽车充电站、储能以及微电网等。它们自身或者通过聚合商与电网公司签订需求响应或者源网荷友好互动合约，共同参与到电网的调度控制和运行支撑中。此外，近年来随着储能技术进步及成本下降，中国的电化学储能技术应用日益广泛。储能在电力系统中的重要性逐渐显现，已成为未来提升电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。

当前，电网在低谷负荷运行方式下，由于线路末端的无功负荷很小，而高压输电线路的充电电容较大，导致线路在低负荷状态下向电网馈入充电无功功率。线路中无功功率的增大不仅导致网络损耗的增加，同时局部无功功率过剩将会导致节点电压偏高等问题，影响到系统的安全运行。

传统的无功电压控制方法一般是通过调节发电机组无功出力、投切无功补偿设备等手段来调节电压处于正常的范围。然而，发电机组调节无功的范围受到发电机运行特性的限制，同时加装无功补偿设备需要增加设备的投资成本。一方面，新能源、柔性负荷和储能具备一定的无功调节能力，通过调度系统协调控制该类资源，可为电网消纳过剩的无功功率，改善电网电压质量；另一方面，电力系统的网架结构在规划时通常预留了较大的安全裕度，决策所得到的电网结构并不一定是满足所有负荷场景下的最优网络拓扑，在不影响电网安全运行的前提下，电网结构有进一步优化的空间。因此，综合以上两方面，可以考虑协调控制新能源、柔性负荷及储能和电网结构优化相结合的方法来解决电网电压越限问题。

发明内容

本发明主要是为了解决传统的无功电压控制方法中，发电机组调节无功的范围受到发电机运行特性的限制及加装无功补偿设备需要增加投资成本的问题，提供了一种配电网低谷时段无功电压优化控制方法，将电网结构优化与新能源、柔性负荷及储能等无功可调节资源相结合，迭代求出最优的无功电压优化控制策略，优化电力系统在低谷负荷下的无功电压。本发明协调控制新能源、柔性负荷及储能，充分利用现有设备，降低无功补偿设备的投资成本，达到控制负荷低谷时无功电压的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种配电网低谷时段无功电压优化控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：收集IEEE-30标准节点数据，计算并整理配电网的关键数据，包括潮流计算获得的初始线路潮流、各节点电压、节点导纳矩阵和线路传输功率边界；

步骤S2：基于步骤S1的数据选择网络规模，并选取合适的新能源(风力发电或光伏发电)接入网络，整理关键信息，包括电网典型负荷曲线和新能源(风力发电或光伏发电)典型出力曲线；

步骤S3：基于步骤S1和步骤S2的参数构建数学模型，确定目标函数和约束条件；

步骤S4：将数学模型整理成Matlab软件要求的输入格式，使用Matlab软件求解数学模型，获得配电网低谷时段无功电压优化控制策略；

步骤S3中所述目标函数(考虑网络损耗、电压偏移和线路开断成本最小)为：