1.一种含高比例可控源荷的城市配电网电压分区主动控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S101、根据馈线上的分段开关,以及燃气轮机、风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充电桩的位置,将城市配电网划分为Nk个自治区域;
S102、实时测量每个自治区域内各节点电压、电源有功出力以及负荷大小,计算各个自治区域内所有燃气轮机和储能的总可调有功容量;实时测量每个自治区域内电源的无功出力,计算各个自治区域内所有风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充气桩的总可调无功容量;
S103、当t时刻第k个自治区域的电源有功出力或负荷大小变化造成任一节点电压超过电网电压的允许范围时,若Pak,t≥ΔPk,t,实施步骤S104,否则实施步骤S105;
S104、采用主动有功控制,将区域有功优化模型计算出的各个燃气轮机的有功输出的控制参考值和储能有功输出的控制参考值对应作为其实际控制参考值;
S105、计算第k个自治区域中可调无功容量能够平抑的有功波动量P′ak,t,若Pak,t+P′ak,t≥ΔPk,t,实施步骤S106,否则实施步骤S107;
S106、采用主动无功控制,若ΔPk,t>0,将第k个自治区域内燃气轮机和储能的有功输出控制为零,当ΔPk,t<0时,将第k个自治区域内燃气轮机和储能的有功输出按照各自的最大值进行控制;将区域无功优化模型依次计算出的第k个自治区域中风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充电桩无功输出的控制参考值对应作为其实际控制参考值;
S107、采用功率主动协调控制,若ΔPk,t>0时,第k个自治区域内燃气轮机和储能的有功输出控制为零,当ΔPk,t<0时,第k个自治区域内燃气轮机和储能的有功输出按照各自的最大值进行控制;将区域有功无功协调优化模型依次计算出的第k个自治区域中风电电源、光伏电源、电动汽车充电桩中有功和无功输出的控制参考值以及储能无功输出的控制参考值对应作为其实际功率参考值;
其中,Pak,t表示第k个自治区域内所有燃气轮机和储能的总可调有功容量;ΔPk,t表示第k个自治区域中电源有功出力变化量和负荷变化量之和;P′ak,t=Qak,tX1k/R1k,Qak,t表示第k个自治区域中所有风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充气桩的总可调无功容量;R1k表示为第k个自治区域的首节点与其前一节点之间的线路电阻,X1k表示为第k个自治区域的首节点与其前一节点之间的电抗。
2.根据权利要求1所述的一种含高比例可控源荷的城市配电网电压分区主动控制方法,其特征在于,步骤S102中的自治区域内所有燃气轮机和储能的总可调有功容量Pak,t的计算公式包括:
其中,Pgk,n为第k个自治区域内第g台燃气轮机的额定功率;Pgk,t为第k个自治区域内第g台燃气轮机在t时刻的有功出力;Pek,n为第k个自治区域内第e台储能的额定容量;Pek,t为第k个自治区域内第e台储能在t时刻的有功出力;Ngk和Nek分别为第k个自治区域内燃气轮机和储能的数量。
3.根据权利要求1所述的一种含高比例可控源荷的城市配电网电压分区主动控制方法,其特征在于,步骤S102中自治区域内所有风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充电桩的总可调无功容量Qak,t的计算公式包括:其中,Nwk、Npk、Nek和Nck依次为第k个自治区域内风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充电桩的数量;Qwk,t、Qpk,t、Qek,t和Qck,t依次为第k个自治区域内第w台风电电源、第p台光伏电源、第e台储能和第c个电动汽车充电桩在t时刻的无功出力;Qwk,a、Qpk,a、Qek,a和Qck,a依次为第k个自治区域内第w台风电电源、第p台光伏电源、第e台储能和第c个电动汽车充电桩在t时刻的无功容量。
4.根据权利要求1所述的一种含高比例可控源荷的城市配电网电压分区主动控制方法,其特征在于,所述区域有功优化模型包括以自治区域的有功平衡为条件,以自治区域中燃气轮机运行成本以及储能参与度最小为目标,将区域内的总有功变化量在燃气轮机以及储能中进行最优分配,具体包括:其中,Fk1表示自治区域中燃气轮机运行成本以及储能参与度;g=1,2,…Ngk,Ngk为第k个自治区域中燃气轮机的数量; 表示第k个自治区域中第g台燃气轮机在t+1时刻的有功输出的控制参考值;Pgk,t为第k个自治区域内第g台燃气轮机在t时刻的有功出力;e=1,
2,…Nek,Nek为第k个自治区域中储能的数量; 表示第k个自治区域中第e台储能在t+1时刻的有功输出的控制参考值;Pek,t为第k个自治区域内在t时刻的有功出力;aGk、bGK和cGK均为第k个自治区域内第g台燃气轮机的的耗量特性参数;αEk表示为第k个自治区域内e台储能参与有功调节的惩罚系数;ΔPk,t为第k个自治区域在t时刻的有功变化量;Pgk,max和Pgk,min分别为第k个自治区域内第g台燃气轮机有功出力的最大值和最小值;Pek,max为第k个自治区域内第e台储能有功出力的最大值;Rgk,u和Rgk,d分别是第k个自治区域内第g台燃气轮机的爬坡速率和滑坡速率;Ugk.t和Ugk,t+1分别为第k个自治区域内第g台燃气轮机在t和t+1时刻的机端电压;Unk.t+1为第k个自治区域内第n个节点在t+1时刻的电压;n=1,2,…Nn,Nn表示节点总数;Vmin表示节点电压最小允许值;Vmax表示节点电压的最大允许值。
5.根据权利要求1所述的一种含高比例可控源荷的城市配电网电压分区主动控制方法,其特征在于,所述区域无功优化模型包括以节点电压偏离程度最低为目标,将区域内的总可调无功容量在风电电源、光伏电源、储能和电动汽车充电桩中进行最优分配,区域无功优化模型具体包括:其中,Fk2表示节点电压偏离的最小程度;n=1,2,…Nn,Nn表示节点总数;Unk.t+1为第k个自治区域内第n个节点在t+1时刻的电压;UN为标称电压;w=1,2,…Nwk,Nwk为第k个自治区域中风电电源的数量; 和 依次表示第k个自治区域中第w个风电电源、第p个光伏电源、第e台储能以及第c个电动汽车充电桩在t+1时刻的无功输出的控制参考值;w=1,2,…Nwk,Nwk为第k个自治区域中风电电源的数量,p=1,2,…Npk,Npk为第k个自治区域中光伏电源的数量,c=1,2,…Nck,Nck为第k个自治区域中电动汽车充电桩的数量;e=1,2,…Nek,Nek为第k个自治区域中储能的数量;Pgk,lim为第k个自治区域内第g台燃气轮机可调有功的极限值,当ΔPk,t>0时,Pgk,lim=0,当ΔPk,t<0时,Pgk,lim=Pgk,max;Pek,lim为第k个自治区域内第e台储能可调有功的极限值,当ΔPk,t>0时,Pek,lim=0,当ΔPk,t<0时,Pek,lim=Pek,max;Pgk,max为第k个自治区域内第g台燃气轮机有功出力的最大值;Pek,max为第k个自治区域内第e台储能有功出力的最大值;Pgk,t+1为第k个自治区域内第g台燃气轮机在t+1时刻的有功负荷,Pwk,t+1、Ppk,t+1、Pek,t+1依次为第k个自治区域内第w台风电电源、第p台光伏电源、第e台储能在t+1时刻的有功出力;Pck,t+1为第k个自治区域内第k个电动汽车充电桩在t+1时刻的有功负荷;Swk、Spk、Sek和Sck依次为第k个自治区域内第w台风电电源、第p台光伏电源、第e台储能以及第c个电动汽车充电桩的容量。
6.根据权利要求1所述的一种含高比例可控源荷的城市配电网电压分区主动控制方法,其特征在于,所述区域有功无功协调优化模型包括在区域可调有功容量和可调无功容量均无法平抑有功波动的影响时,通过减小风电电源、光伏电源的有功出力和电动汽车的有功负荷来提高其可控无功容量;区域有功无功协调优化模型考虑了节点电压与功率因素的关系存在拐点的影响,以节点电压偏离标称电压的程度以及风光与电动汽车的舍弃量最小为目标,将区域内风电电源、光伏电源的有功、无功出力以及电动汽车充电桩的有功负荷和无功出力进行最优分配;具体包括:其中,Fk3表示节点电压偏离标称电压的程度以及风电电源、光伏电源与电动汽车充电桩的舍弃量;βw、βp和βc依次为弃风、弃光和弃电动汽车负荷的惩罚系数;ΔPwk,t+1、ΔPpk,t+1、ΔPgk,t+1以及ΔPek,t+1依次为风电电源、光伏电源、燃气轮机以及储能调整后的有功输出相对于其调整前的变化量;ΔPck,t+1为电动汽车充电桩调整后的有功负荷相对于调整前的变化量;ΔQwk,t+1、ΔQpk,t+1和ΔQck,t+1依次为风电电源、光伏电源和电动汽车充电桩调整后的无功输出相对于其调整前的变化量;ΔPsk,t+1为t+1时刻区域内各电源、储能和电动汽车负荷调整后的有功功率相对于t时刻未进行调整时的变化量;ΔQsk.t+1为t+1时刻区域内各电源、储能和电动汽车负荷调整后的无功功率相对于t时刻未进行调整时的变化量;Swk、Spk、Sek和Sck依次为第k个自治区域内第w台风电电源、第p台光伏电源、第e台储能以及第c个电动汽车充电桩的容量;ωk为第k个自治区域首节点与功率因素关系的拐点所对应功率因素。