[发明专利]一种大容量岸电规模化应用后的综合资源优化配置方法及系统

权利要求书

1.一种大容量岸电规模化应用后的综合资源优化配置方法，其特征在于它包括以下内容：

(1)大容量岸电规模化应用的配电网综合资源优化；

(1-1)根据大容量岸电规模化应用的配电网运行参数和谐波源频谱参数进行快速潮流计算，计算其节点电压、功率因数、有功功率和谐波；

(1-2)分析船舶岸电用户接入配电网的电能质量发射水平是否满足电能指标标准限值的要求；如果满足要求，则根据岸电用户接入规模确定大容量岸电规模化治理措施，以提升配电网对船舶岸电的接纳能力；若不满足要求，则修改配电网参数，重新进行潮流计算及谐波分析；

(2)配置无源滤波器的参数；

(2-1)根据单调谐滤波器的补偿容量和接入点最高运行电压，公式(1)～(5)计算单调谐滤波器的电抗参数X、电感参数L和电感参数C：

式中，h为滤波器次数；h₀为滤波器调谐次数；q_Lh0为滤波电抗器调谐频率时的品质因数；Q_C1,h为h次滤波器基波补偿容量，Mvar；U_p,max为供电母线实际运行的最高电圧，kV；f₁为基波频率，Hz；R_e为滤波电抗器调谐频率时等效串联电阻；X_L1及X_C1分别为滤波器中串联电抗器的基波感抗与电容器基波容抗；

(2-2)通过公式(6)～(8)计算二阶高通滤波器电抗参数X、电感参数L和电感参数C，即：

式中，为滤波器调谐频率时的品质因数，一般取值在0.6到30之间，不宜过小，否则基波损耗较大；

(3)由步骤(1-1)中计算的节点电压、功率因数、有功功率和谐波及步骤(2)中无源滤波器的参数建立岸电规模化应用电能质量治理模型；

(3-1)确定目标函数：

以电能质量治理装置总投资最小、谐振抑制效果最好作为2个目标函数，对谐波治理装置的容量配置和参数选型进行多目标优化，因此，建立的多目标优化模型如式(9)～(11)所示：

F＝min[f_cost,f_THDu] (9)

式中，C_PQC为谐波治理装置的总投资，C_FC为中心变电所无源滤波装置FC的单位容量投资成本；Q_FC,i分别为第i个中心变电所的FC装置安装容量；N_B为中心变电所的数量；N_D为港口配电网供电母线节点数；为第i个母线的电压总谐波畸变率状态值；f_cost为总投资函数；f_THDu为表明谐波含量的函数；F为综合总投资最小、谐振抑制效果最好的目标函数；

(3-2)确定约束条件：

无功优化控制变量的约束条件需满足节点有功和无功功率平衡约束，分别如式(12)、(13)所示。

式中，P_Gi、P_Li分别为节点i的发电机有功功率和有功负荷；Q_Gi、Q_Li、Q_Ci分别为节点i的发电机无功功率、无功负荷和无功补偿容量；U_i、U_j分别为节点i和节点j的电压；G_ij、B_ij、θ_ij—节点i和j相连，两者之间的电导、电纳和节点电压相角差；N为系统的总节点数；

岸电规模化应用的不等式约束条件分为控制变量约束和状态变量约束；选取谐振治理装置的容量为控制变量约束，选取各节点电压偏差、各节点电压总谐波畸变率、PCC点基波功率因数、线路负载率为状态变量约束，如式(14)所示：

式中，Q_h,C为第h个滤波支路无功补偿容量的控制变量；QF_h为第h个滤波支路品质因数的控制变量；Q_h,Lim为第h个滤波支路无功补偿容量上限值；Q_C,Lim为所有谐波补偿支路总无功补偿量上限值；QF_h,min、QF_h,max分别为第h个滤波支路的品质因数的最小值和最大值；THDU_i为第i个母线的电压总谐波畸变率状态值；THDU_Lim为母线电压总谐波畸变率的设定限值；η_Li为线路Li的负载率；U_Li为i个母线的电压状态值；U_Li,min、U_Li,max分别为节点i的电压及其下限值和上限值；PF_PCC和PF_Lim分别为港口配电网PCC点总进线基波功率因数状态值及考核限值；NC、NB、NL分别为港口配电网中滤波器的数量、供电母线的数量以及线路数量；

(4)建立MATLAB和OpenDSS联合仿真平台计算求解最优方案

基于Matlab和OpenDSS平台搭建了联合仿真计算平台，是由配电网三相潮流计算模块、配电网谐波计算模块及综合资源优化配置模块构成；其中，所述配电网三相潮流计算模块和配电网谐波计算模块是在OpenDSS软件平台上搭建，用于进行配电网三相潮流计算和各次谐波计算；所述综合资源优化配置模块是在MATLAB平台实现；所述OpenDSS平台与MATLAB平台之间基于组件对象DLL实现OpenDSS计算程序与MATLAB平台计算分析模块之间的数据通信。