交直流混合电网均衡台区功率低压配电台区负荷转供方法与流程

本发明属于交直流混合电网。

背景技术：

1、随着电动汽车、电采暖等随机负荷大规模涌现以及分布式电源的大量接入，传统配电台区功率不平衡与变压器轻、重载问题更加突出。传统交流方式的台区间互联互供电大多采用基于拓扑重构、开关组合状态切换等方法，台区之间的母联开关在系统正常运行时往往处于冷备用状态，其互济功率可控性以及负载均衡能力均不足以支撑当前台区内源、荷两端快速发展的需求，无法有效解决高渗透率分布式电源消纳以及台区间负载率不平衡的问题。

2、为进一步解决高渗透率分布式电源消纳以及台区间负载率不平衡的问题，柔性互联技术显著改变了传统配电网的操作。基于配电层的柔性设备，高度互联的蜂窝式配电网结构被认为是未来配电网发展的一个可行选择。由于配电网的配置发展赋予了系统运行额外的可控性，因此必须充分利用互连设备来实现操作灵活性。运营灵活性被定义为网络有效地适应由于分布式电源的高渗透而产生的各种不确定性并消除其负面影响的能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是采用两层控制体系结构，并且设计利用混合交直流电网以平衡间歇分布式发电机和负载的可变性的优化框架的交直流混合电网均衡台区功率低压配电台区负荷转供方法。

2、本发明的步骤是：

3、s1、两层控制体系结构：

4、第一层是台区自主平衡层，各台区控制器被设计成在它们之间没有任何信息交换的情况下工作；

5、第二层是台区间监督管理层，c-sup接收关于每个台区的可用功率储备的信息，确定dc电网中的功率流，使得满足功率请求并且每个台区能够平衡内部功率可变性；

6、s2、通过交直流混合电网均衡各个台区的有功功率和调节无功功率低压配电台区负荷转供的模型是：

7、s21、台区模型：每个电网台区是ac电网的连接部分，其中存在可调度元件、储能电池和外部不可调度元件两者；

8、s211、平衡部分：由每个可调度发电机和电池提供的向上和向下功率储备定义如下：

9、

10、其中，对于发电机，α＝g，对于电池，α＝b，表示α单元的预先计划的功率分布；发电机或电池所需的有功功率变化，分别表示为和必须如下限定：

11、

12、电池的有功功率调整δpbi引起存储的能量相对于预先调度的曲线发生变化：

13、

14、定义上下能量储备，必须满足以下约束：

15、

16、mgi的输出功率被定义为预先调度的mg功率程序不可预测的干扰项以及由发电机和电池提供的灵活性的总和：

17、

18、其中s212、dsa部分

19、台区k的净有功功率被定义为：

20、

21、其中pndi(t)是连接到台区k不可调度设备的输出功率；

22、通过ac-dc互连在台区k中流动的功率被建模为三项之和：

23、

24、其中是由系统运营商定义的预先调度的项，由台区k的d-mpc请求的功率变化，而由c-sup提交的和d-mpc未知的附加变化；

25、外部不可调度元件的输出功率被定义为已知预测和未知功率变化之和：

26、

27、作用于台区k的总未知功率变化如下聚合：

28、

29、考虑到已知的预测和调度，台区k的期望功率方案为：

30、

31、组合(5)-(9)，台区k的净功率输出被重新公式化为：

32、

33、d-mpc将聚合干扰估计为测量的台区净功率与由(10)中表达的调度/预测给出的预期功率之间的差，加上由d-mpc在先前控制迭代处提交的功率变化

34、

35、s22、台区自主平衡层

36、描述d-mpc约束和成本函数，引入时间索引h，其从当前时刻t跨越整个预测范围，即h∈tn(t)＝{t,…,t+n(t)}；

37、引入了以下约束：

38、

39、其中ρ是系统操作员通常规定的容差裕度；

40、引入终端约束来强制恢复预定存储能量：

41、

42、假设整个预测范围内是恒定的，并且等于由(11)在时间t估计的值

43、

44、因此，d-mpc的成本函数如下：

45、

46、其中q、rgi、rbi、rgi和rdc是正的非空权重；

47、dsa之间的负载率平衡公式如下：

48、

49、其中，t表示时间点，t表示调度时段集合，k是dsa的索引，sk表示dsa中的变压器的容量，pd，t表示在时间t流过dsa中的变压器的有功功率的值；

50、综上目标函数为：

51、

52、因此，计算每个mg单元的剩余储备，在d-mpc执行之后，计算台区k中在时刻t处可用的总功率储备，台区k的储备和以及可能的dc功率请求被发送到c-sup以用于管理dc电网中的功率交换；

53、s23、台区间监督管理层

54、向台区k的ac-dc功率转换器请求的总功率变化δpdck由两项的和组成：

55、

56、其中，是固定参数，而是由c-sup层决定的附加dc功率变化；

57、鉴于直流电网的能量守恒必须保持：

58、

59、约束：

60、

61、其中是在c-sup级别的辅助参数；

62、有效台区的功率储备通过c-sup动作变化为：

63、

64、阈值通过松弛变量来减小，其遵循：

65、

66、c-sup的成本函数如下所述：

67、

68、其中引入项γp、和γr以不同地惩罚来描述；

69、设置γr以避免最小储备约束的无动机松弛；还引入系数ck，因为台区可能涉及所提供功率的不同成本；

70、s24、最优无功潮流

71、潮流方程建立了每个节点j的节点功率pj和qj与主要电气变量之间的关系，采用母线注入模型，选择节点电压vj和相位δj作为独立变量：

72、

73、其中y是导纳矩阵，ij,k是通过分支(j，k)的电流，ploss是功率损耗的总量；

74、节点功率pj和qj被定义为由连接到节点j的每个元件注入/吸收的有功功率和无功功率的总和，即：

75、

76、

77、其中νi,j是辅助指示函数；

78、向ac-dc接口换流器和mg请求无功功率调整，分别用δqdci和表示：

79、

80、其中，考虑连接到的所有dg的无功功率容量来计算而和是ac-dc换流器的无功功率容量；

81、节点电压和电流限制：

82、

83、松弛电压由主电力公司固定到标称电压

84、

85、orpf优化问题j0的成本函数被设计为惩罚总功率损耗、节点电压与其标称值的偏差以及无功功率辅助服务：

86、

87、本发明可以将随机负荷在台区之间进行平衡，以降低部分台区的负荷率，并实现分布式电源功率在低压配电台区的就地消纳。