一種計及分布式儲能系統的電力系統負荷調度方法與流程
2023-12-02 06:12:41
技術領域：
發明涉及一種計及分布式儲能系統的電力系統負荷調度方法，屬於電力系統電力負荷調度領域。
背景技術：
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近年來，隨著智能電網、可再生能源發電、分布式發電與微電網、以及電動汽車的蓬勃發展，儲能技術的研究和應用越來越受到世界各國的重視，取得了快速的發展。分布式儲能系統的應用涉及到配用電系統中的各個環節，具有廣泛的應用前景。充分發揮分布式儲能設備的作用能夠有效的提高系統的運行可靠性、改善系統的電能質量、提高配電網中可再生能源的接入能力、增加電網和用戶的經濟效益，為智能配電網的發展提供有力支撐。與大規模、集中式的儲能系統相比，分布式儲能系統對接入位置的環境、自然條件限制較少，接入電網的方式更加靈活，在配電網、微電網、分布式電源側，以及用戶側都可以發揮獨特的作用。
電力系統的穩定運行要求各節點功率穩定，在有儲能裝置的節點上，保證其節點功率穩定在約束範圍內，是電力工作者研究的重要課題，目前含約束條件的儲能裝置被廣泛應用到各種系統中，並且取得較好效果；然而，對含約束條件的分布式儲能系統的研究卻很少涉及，因此本發明提出一種計及分布式儲能系統的電力系統負荷調度方法，在滿足約束條件下，對電力負荷進度調度，以期達到良好效果。
技術實現要素：
發明目的：針對傳統集中式儲能系統的不足，本發明提供一種計及分布式儲能系統的電力系統負荷調度方法。
技術方案：本發明提出一種計及分布式儲能系統的電力系統負荷調度方法，包括如下步驟：
(1)建立含分布式儲能系統的電力系統模型，得到系統淨有功功率最大化的目標函數。所述電力系統模型為：
式中，pg,t表示電機t的發電功率，sg表示分布式儲能系統中電機集合；pl,i表示負荷節點i的功率，sl表示負荷節點集；pb,r表示儲能節點r的功率，sb表示儲能節點集。
(2)設定各儲能節點功率初值，建立節點互聯矩陣。為了仿真方便，各節點功率初值設定為[3530352030]；節點互聯矩陣d由節點互聯繫數組成，以dij表示節點i和節點j之間的互聯繫數，則dij須滿足約束條件：
式中，ni表示與節點i相鄰的節點總數，nj表示與節點j相鄰的節點總數，由所有節點互聯繫數可組成節點互聯矩陣d為：
(3)利用各節點功率初值和節點互聯矩陣對各節點功率值進行更新，判斷更新後的功率值是否滿足功率上下界約束，若滿足，則得到穩定狀態時各節點平衡功率值，否則，繼續進行更新。考慮到各儲能節點的功率上下界約束，各節點功率須滿足：
式中，表示儲能節點i在k次迭代的功率，表示儲能節點i最小功率，表示儲能節點i最大功率，ai和bi表示節點i的常係數值，表示節點i的成本增量在k次迭代值。
在該約束條件下，總淨有功功率最大化的目標函數為：
各節點功率值的更新方法為：
式中，ε是一個很小的正值，可以控制收斂速度，表示節點i在第k次迭代的淨有功功率。
有益效果：分布式電源的接入，給電網的安全穩定運行帶來新的挑戰，雖然分布式電源大多都是清潔能源，但是清潔能源的穩定控制至今仍是一項重要的技術問題；現有技術中，不少專家學者對分布式電源進行穩定研究，取得一些成果；但基於一致性算法，並且考慮分布式電源上下界約束的問題至今鮮有研究，因此本發明提出一種計及分布式儲能系統的電力系統負荷調度方法，在滿足約束條件下，對電力負荷進度調度，並達到了良好效果。
附圖說明
圖1：本發明方法流程圖；
圖2：含分布式電源的ieee5節點系統圖；
圖3：約束條件下各節點功率圖；
圖4：約束條件下總功率圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
(1)建立含分布式儲能系統的電力系統模型。微網中的有功功率平衡方程可表示為：
式中，pg,t表示電機t的發電功率，sg表示分布式儲能系統中電機集合；pl,i表示負荷節點i的功率，sl表示負荷節點集；pb,r表示儲能節點r的功率，sb表示儲能節點集，本發明中用到的儲能裝置為蓄電池，其工作狀態有兩種，即充電狀態和放電狀態；令ηc,r表示蓄電池充電係數，ηd,r表示蓄電池放電係數，當儲能裝置工作在充電狀態時，其充電功率為：
pbc,r＝pb,rηc,r
反之當放電功率為：
pbd,r＝pb,r/ηc,r
(2)微網中來自儲能裝置的總的淨有功功率可表示為：
當pt為正時，須要求儲能裝置工作在充電狀態；當pt為負時，須要求儲能裝置工作在放電狀態。為了確保微網中功率供需平衡，需要調整儲能裝置的充放電狀態，故有：
在儲能系統不受約束時，目標函數可表示為：
(3)在儲能系統不受約束條件下，各節點功率值更新方法為：
式中，表示節點i的成本增量在k+1次迭代值，ni表示與節點i相鄰的節點總數，dij表示節點i和節點j之間的互聯繫數，且滿足約束條件：
ε是一個很小的正值，可以控制收斂速度，表示節點i在第k次迭代的淨有功功率，表示儲能節點i在第k+1次迭代功率值，ai和bi表示節點i的常係數值。對以上更新方法進行處理，得到矩陣形式：
式中，g＝[a1/b1,a2/b2,…,an/bn]，b＝diag([1/2b1,1/2b2,…,1/2bn])，d表示節點互聯矩陣，有
(4)考慮儲能裝置受到約束時，儲能節點功率須滿足：
式中，表示儲能節點i最大功率，表示儲能節點i最大功率，當儲能節點功率值小於該節點容許最小值時，則該節點功率值用最小功率值代替，反之如果儲能節點功率值大於該節點容許最大值，那麼該節點功率值等於最大值。在該約束條件下，可得目標函數：
在儲能裝置受到約束條件時，各節點功率更新值為：
a:初始值設定
b:更新方程
算例分析：
將利用本發明方法得到的滿足約束條件的儲能系統各節點平衡功率值與不受約束條件下的值相比較，來驗證所提方法有效性：
本發明測試的算例為含分布式儲能裝置的ieee5節點系統，其系統圖如圖2所示。利用本發明提出的方法，得到仿真結果如圖3和圖4所示，圖3給出各節點功率值，圖4給出總功率值，可以看出各節點功率值在第5s後保持恆定，並且沒有功率超出限制，總功率值收斂到150kw，從而驗證所提方法有效性。