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专利号: 2023110564781
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、在多港区岸电系统中,获取各个港区的运行数据;

步骤2、基于获取的各个港区的运行数据,以系统运行费用最小为目标、系统安全稳定运行为约束,构建多港区岸电系统经济运行优化调度函数;

步骤3、基于各个港区的运行数据,通过相邻港区虚拟节点电压信息对相邻港区进行解耦;

步骤4、基于解耦后的优化调度函数,利用随机步长ADMM下降算法获得系统的多港区岸电完全分布式优化调度策略,使各个港区各自按照其成本最低方式运行。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,步骤1中,岸电系统中各个港区的运行数据包括各个港区发电单元在每个时刻的供电功率,所述发电单元包括发电机和岸电中的可再生发电单元;岸电系统中各个港区的运行数据还包括岸电中的发电机、可再生能源发电单元在每个时刻的发电功率、储能设备的电量状态以及预期相邻港区节点电压的观测值。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,步骤2中,所述系统安全稳定运行约束包括:供需平衡约束:

式中 、 表示岸电系统节点序号, 表示节点 处电压实部, 表示节点 处电压虚部, 表示节点 处电压实部, 表示节点 处电压虚部, 表示位于第 个节点第台发电单元输出的有功功率, 表示位于第 个节点上的有功功率负荷,Qd,i表示位于第i个节点第d台发电单元输出的无功功率, 表示位于第 个节点上的无功功率负荷,表示节点 、 之间的电导, 表示节点 、 之间的电纳, 表示在任意 时刻该供需平衡约束条件都应该满足;

在实际运行中发电机组在其安全范围内运行:

式中 表示第 台发电机输出的有功功率, 表示第 台发电机的最小输出有功功率, 表示第 台发电机最大输出有功功率, 为第 台发电机输出的无功功率, 、 第 台发电机输出的无功功率的最小值和最大值;

储能充放电功率限制以及容量约束:

式中 表示第 个储能设备 时刻输出的有功功率, 、 表示港区中的储能设备的充放电功率最小值和最大值, 、 为储能设备在 、 时刻的电量状态, 为第 个储能设备的充放电效率, 、 为第 个储能设备的电量状态最小值和最大值;

节点电压约束:

式中, 、 分别表示节点i处电压容差下限与上限,表示节点序号;

多港区岸电系统基于预测值与不确定误差构建光伏、风机及负荷的功率,所建模型如下:,

式中 表示 时刻光伏发电单元输出的实际有功功率, 表示预测得到的 时刻光伏发电单元的有功功率, 表示在 时刻预测的光伏发电有功功率与实际的光伏发电功率之间的偏差;同样, 、 、 分别表示 时刻风力发电单元的实际有功功率、预测功率以及实际有功功率与预测功率之间的偏差; 、 、 分别表示 时刻多港区岸电系统中负荷需求的实际有功功率、预测功率以及实际有功功率与预测功率之间的偏差。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,所述第r个港区岸电系统优化调度的目标函数为:,

对于总共有R个港区的岸电系统而言,其运行的总成本为:,

式中 、 、 分别表示位于第 个港区的第 台发电机在 时刻所对应的二次项、一次项以及常数项成本系数, 表示位于第 个港区的第 台发电机在时刻输出的有功功率, 表示一个调度周期的时间, 、 分别表示发电机、划分港区的总数。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,步骤3中,对于各个节点需要满足的供需平衡约束,导致相邻港区在调度节点电压信息耦合,无法直接进行分布式优化调度;然而集中式优化调度计算存在运算负担大的不足,要实现各个港区的完全分布式优化调度,需要通过虚拟电压信息实现不同港区之间的解耦,具体为:假设与区域A相连的区域B中节点 的虚拟电压实 、虚部 已知,因此在对区域A进行能量优化调度时,其与区域B相连接的节点 处的潮流约束关系变为:,

式中, , 为 、 对应的半正定辅助变量,同时, , ;

通过引入辅助变量,供需平衡等式约束由原来的非凸转换为凸约束。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,所引入的虚拟电压与节点电压相等;

约束条件为:

式中 分别表示区域A、B变量所构成的集合;同理,求解区域B的优化调度策略时,需要引入辅助变量 , ,在求解中通过逐步迭代,使该虚拟值逐渐收敛到实际系统稳定优化运行所需的节点电压值。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟电压的多港区岸电系统完全分布式优化调度方法,其特征在于,步骤4中,所述基于优化调度函数采用ADMM下降算法计算获得系统的优化调度策略包括:基于优化调度函数对于第 个港区的岸电系统优化调度问题的增广拉格朗日函数为:,

式中 表示经过半正定方法转换后的目标

函数, 表示第 个港区中将目标函数转换成半正定形式引入的辅助变量一次值, 表示引入的二次项辅助变量之, 表示发电机的个数, 表示发电机的总数; 表示港区中优化调度所需要求解的所有变量 ,这里 , 表示港区 中的电力节点集合,但是节点 不与相邻港区相邻;

表示与港区 中 节点相连的其他港区中节点 处观测到的电压实部、虚部, 表示与港区 相连其他港区中的节点集合; 表示对偶变量, 、 分别表示虚拟电压值对应的对偶变量, 为增强的拉格朗日参数;

因此对港区r基于随机步长ADMM下降算法进行迭代优化求解直至收敛:,

式中, 为迭代次数; 、 分别表示在第 、 次迭代时所求变量,表示港区 中所引入的虚拟电压与节点电压的等式约束对应的变量,、 分别表示在第 、 次迭代时所求虚拟电压值的向量, 、 分别表示在第 、 次迭代时所求对偶变量的向量, 表示在第k次迭代时对步长的随机更新值, 表示在第 次迭代时对步长的随机更新值,并且 , 表示与港区 相连其他港区中的节点集合。