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专利号: 2025101835641
申请人: 湖南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分层交互式多维动态聚合的配电网分布式资源紧急调压方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.根据配电网中分布式资源的调压成本和跟踪响应特性,获取各类分布式资源的优先级指标的值;

S2.根据各类分布式资源的优先级指标的值对各类分布式资源进行排序;

S3.进行下层聚合策略;将各类分布式资源按照优先级排序结果进行自组织聚合,所形成的聚合单元在接收到调度命令后对电压调节需求进行响应,并不断调整其分布式资源调度方案;

S3的具体内容包括:

基于当前的聚合单元刻画聚合总功率 的可行域, 为时段 聚合单元的有功功率, 为时段 聚合单元的无功功率,得到椭圆可行域 ,采用时间解耦椭圆可行域 :,

式中, 为椭圆中心; 为二维正半定矩阵,表示椭圆的旋转和拉伸变换; 为受不确定度集合U约束的变量:,

式中, 为所有时段 的集合;

将可行域 作为不确定性集,将 作为不确定性集 下的不确定性变量,分布式资源调度方案 是随不确定性变量动态变化的自适应变量,建立有功‑无功多维动态聚合模型,以不同时间段内的有功‑无功功率的总聚合灵活性最大化为目标,对有功‑无功灵活性进行最优聚合,其中,有功‑无功多维动态聚合模型为:,

,

,

,

,

式中,椭圆可行域随着 变化而动态调整,并对应得到分布式资源电力调度方案 ; 表示矩阵 的行列式,等于椭圆可行域在时段 的面积; 和 均表示椭圆可行域功率约束参数; 和 分别表示光伏设备和储能设备的视在功率容量约束参数; 和 分别表示分布式资源的其他功率约束和网络约束参数;

对有功‑无功多维动态聚合模型进行求解,得到最优分布式资源最优灵活性空间,以使椭圆可行域最大;

S4.进行上层调整策略;根据下层聚合策略调整后的实时数据,对整体电网的电压进行优化调控,其中包括:对有载调压器和电容器组进行长时间尺度调度,并在长时间尺度调度的基础上对聚合单元进行短时间尺度调度;

S5.将进行上层调整策略后得到的整体电网实时数据反馈至S3,进行下一轮下层聚合策略,形成动态的闭环嵌套调控机制。

2.根据权利要求1所述的一种基于分层交互式多维动态聚合的配电网分布式资源紧急调压方法,其特征在于,S1中每个种类的分布式资源的优先级指标均对应包括电压灵敏度、调压成本和跟踪响应系数;

(1)电压灵敏度:

,

式中, 和 分别为节点 对节点 的有功和无功电压灵敏度; 为线路始端电压; 和 分别为节点 与节点 间的电阻和电抗;

(2)针对各个种类调压成本包括分布式光伏设备调压成本、储能设备调压成本、电动汽车调压成本和SVG设备调压成本;

1)分布式光伏设备调压成本:

光伏放电调压总成本 为:

,

式中, 为光伏设备的折旧成本; 为光伏设备的单位功率维护成本; 为光伏设备每单位功率产生的有功损耗成本;

则节点 的光伏设备对节点 单位无功调压成本 即分布式光伏设备调压成本为:,

式中, 为节点 调压前后的电压变化量; 为光伏设备输出的无功功率;

2)储能设备调压成本:

储能设备的无功调压功率总成本 为:,

式中, 为储能电池寿命在不同深度充放电下的损失程度; 为储能电池的总有效放电量; 为储能电池的初始投资成本; 为储能单位功率维护成本; 为单位功率产生的有功损耗成本;

则节点 的储能设备对节点 单位无功调压成本 即储能设备调压成本为:,

式中, 为储能设备输出的无功功率;

3)电动汽车调压成本:

电动汽车调压总成本 为:

,

式中, 为电动汽车的充电单位成本; 为电动汽车的充电效率; 为电动汽车的充电功率; 为电动汽车在节点 处的充电时长 ; 为电动汽车每个充电周期的能量损失;

则节点 处的电动汽车对节点 单位有功调压成本 即电动汽车调压成本为:,

式中, 为电动汽车因调压需求调节的有功功率;

4)SVG设备调压成本:

SVG设备参与电网调压时产生的总成本 为:,

式中, 为SVG设备的初始投资成本; 为运行成本; 为维护成本; 为能耗成本;

则节点 的SVG设备对节点 单位无功调压成本 即SVG设备调压成本为:,

式中, 为SVG设备输出的无功功率;

(3)跟踪响应系数:

在调度期内,分布式资源的出力以标幺值形式表示为:,

式中, 为分布式资源的个体 在时段 的功率标幺值; 为个体 在时段 的功率值; 为个体 的功率最大值; 为调度期内的时段数;

功率信号与负荷信号 在 时段的一致性指标 为:,

式中, 为时段 负荷信号 的功率标幺值;

通过跟踪响应系数 来衡量 个时段内个体 的功率信号与负荷信号 之间的一致性:,

式中, 越小表明个体 的功率信号与负荷信号 越一致。

3.根据权利要求1所述的一种基于分层交互式多维动态聚合的配电网分布式资源紧急调压方法,其特征在于,S2的具体内容包括:将所有优先级指标进行归一化处理,根据归一化处理后的指标值,针对不同种类的分布式资源,以电压灵敏度、调压成本和响应速度为顶点分别构建雷达图;

选取每个雷达图的面积和周长两个特征向量来构建评价函数H,并依次计算各个雷达图的评价值H;

根据各个评价值H的大小,进行优先级排序。

4.根据权利要求3所述的一种基于分层交互式多维动态聚合的配电网分布式资源紧急调压方法,其特征在于,归一化的具体内容包括:将各优先级指标的值 归一化到[0,1]区间:,

式中, 表示优先级指标最小值; 表示优先级指标最大值;

每个雷达图的面积和周长分别为:,

式中, 和 为雷达图的面积与周长, 为第 个归一化处理后的指标值所形成的边长; 为第 个指标间的夹角;

依次计算各个雷达图的评价值H的具体内容为:。

5.根据权利要求1所述的一种基于分层交互式多维动态聚合的配电网分布式资源紧急调压方法,其特征在于,S4中上层长时间尺度小时级调度模型的具体内容包括:配网层综合考虑有载调压器OLTC和电容器组CB动作次数,构建以系统网损最小为目标的OLTC和CB协同调压动作策略,完成小时级优化,目标函数为:,

式中, 和 分别为时段 支路 的电阻和电流; 为一个调度周期的时段数; 为各个时间段的时长;

约束条件包括:OLTC约束和CB约束;其中,OLTC约束为:

,

,

,

,

式中, 为节点 在时段 电压; 为时段 的有载调压器变比; 是有载调压器的档位数; 为节点 在时段 有载调压器在档位 时的参考电压平方; 和分别为时段 支路 的有功功率、无功功率和电抗; 为任意正数; 表示时段 有载调压器是否在 档位的二进制变量; 为一个调度周期内变压器投切的最大次数;

CB约束为:

,

,

,

,

式中, 为投切的电容器组在时段 的出力值; 为时段 投切电容器的组数;

为单台电容器的无功补偿量; 和 为投切电容器组出力的上限和下限;

为电容器具体安装组数; 为在时段 的电容器投切组数上限; 为电容器的最大投切次数; 为符号函数,当a大于0,其值为1,当a等于0,其值为0。

6.根据权利要求1所述的一种基于分层交互式多维动态聚合的配电网分布式资源紧急调压方法,其特征在于,S4中下层短时间尺度分钟级控制模型的具体内容包括:在上层长时间尺度小时级调度模型确定有载调压器和电容器组投切动作后,采用预设调度间隔对台区层的各类分布式资源的有功无功功率进行确定性优化;

构建以系统节点电压偏差最小的短时间尺度优化目标函数:,

式中, 为配电网节点个数; 代表节点 在时段 的电压; 代表节点在时段 的额定电压。