【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統能量控制，尤其涉及一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法。
技術介紹
1、隨著“雙碳”目標的推進，構建大量分布式新能源接入的新型電力系統以解決目前環境污染、資源緊缺的問題已經迫在眉睫。此外，負荷增長迅速對用戶側的供電可靠性和電能質量帶來了挑戰。直流電網具有傳輸容量大、供電可靠性高以及適應分布式新能源能力強的優勢，已經得到更多的關注，研究包含直流電網、交流電網架構的交直流混合技術成為了當前的一個熱門。
2、交直流柔性聯合控制系統主要包含集中控制和分散控制，然而，集中控制對通信條件依賴較高，功率控制單元分散且數量較多時，通信速度會下降，嚴重影響供電可靠性；分散控制通過功率控制單元的本地信息實現控制，沒有將整體系統協調優化考慮進去。隨著近年來智能優化算法的快速發展，遺傳算法、粒子群算法等典型智能算法已經在交直流混合電網優化中得到了一定的應用，并且在電力系統其他領域開展了研究。鵜鶘優化算法是近年來發展起來的一種元啟發算法，使用鵜鶘狩獵行為來求解數學模型，具有搜索能力強、參數少、收斂精度高和速度快的優點，在求解非線性程度高的多端口交直流柔性聯合控制系統優化方面擁有明顯的優勢。
3、多端口交直流柔性聯合控制系統優化是一個緯度高、求解難度大以及非線性程度高的問題，因此，在多端口交直流柔性聯合模塊供電和負荷單元較多的環境下，如何聯合能量控制系統實現對功率變換單元協調控制是目前的一個難點。
技術實現思路
1、針對多端口交直流柔性聯合控制系統優
2、為了實現上述目的，本專利技術通過如下的技術方案來實現：
3、一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，所述方法包括：
4、構建分層式的多端口交直流柔性聯合控制系統架構，包括第一層的功率控制和第二層的能量管理系統；
5、構建多端口交直流柔性聯合控制系統的優化模型；
6、基于傳統的鵜鶘優化算法進行改進，引入隨機質量擾動行為；
7、利用改進后的鵜鶘優化算法對所述優化模型進行求解，得到各個功率變換裝置的傳輸功率。
8、作為本專利技術的一種優選方案，第一層屬于裝置層面，所述功率控制包括底層控制和協調控制，所述底層控制是指直接對各個功率變換裝置內部進行控制，所有功率變換裝置接收第二層的控制指令并輸出控制結果；所述協調控制是指對功率變換裝置之間進行傳輸優化，功率變換裝置之間的功率傳輸值由第二層給定。
9、作為本專利技術的一種優選方案，第二層屬于調度層面，控制目的是維持系統整體優化；所述能量管理控制系統綜合考慮電價、新能源利用率、損耗以及儲能裝置狀態，結合量測數據、預測數據進行多目標優化，輸出能量管理系統的調度命令，進行能量的全局管理，維持系統運行最優。
10、作為本專利技術的一種優選方案，所述優化模型以直流母線電壓、功率控制單元容量、功率平衡為約束，以網損最小、經濟性最優、儲能充放電狀態最佳為優化目標。
11、作為本專利技術的一種優選方案，所述以直流母線電壓、功率控制單元容量、功率平衡為約束，具體包括：
12、直流母線電壓約束：
13、udc·min＜udc＜udc·max；
14、式中：udc為直流母線電壓；udc·min、udc·max分別為直流母線電壓udc的最小值、最大值；
15、儲能裝置電池狀態約束：
16、
17、式中：smin、smax分別為最小、最大的荷電狀態值；s′為上一時刻荷電狀態值；s為當前時刻荷電狀態值；p為儲能裝置的額定功率；pb為儲能裝置反饋的傳輸容量；δt為充放電時間；
18、功率變換裝置傳輸容量約束：
19、
20、式中：pk、qk分別為第k個功率變換裝置傳輸的有功功率、無功功率；pkmin、qkmin分別為第k個功率變換裝置傳輸的最低有功功率、最低無功功率；pkmax、qkmax分別為第i個功率變換裝置傳輸的最高有功功率、最高無功功率；sk為第k個功率變換裝置的輸出容量；
21、功率平衡約束：
22、
23、式中：k為功率變換裝置個數；pl為直流母線總負荷。
24、作為本專利技術的一種優選方案，所述以網損最小、經濟性最優、儲能充放電狀態最佳為優化目標，目標函數f表示為：
25、min(f)＝w1f1s-w2f2s+w3f3s+w4f4s；
26、式中，f1s、f2s、f3s、f4s分別為系統損耗的目標函數f1、新能源利用的目標函數f2、購電價格的目標函數f3以及儲能裝置電池狀態的目標函數f4經標準化后的值；w1、w2、w3、w4分別為各個目標函數的權重，且w1+w2+w3+w4＝1。
27、作為本專利技術的一種優選方案，所述系統損耗的目標函數f1表示為：
28、f1＝ploss1+ploss2；
29、其中，
30、
31、式中，ploss1、ploss2分別為功率變換裝置損耗和輸電線路損耗；k為功率變換裝置個數；pk、ηk分別為第k個功率變換裝置傳輸的有功功率、損耗系數；rk、uk分別為第k個功率變換裝置的線路損耗、額定電壓；
32、所述新能源利用的目標函數f2表示為：
33、f2＝ppv；
34、式中，ppv為光伏發電輸出；
35、所述購電價格的目標函數f3表示為：
36、
37、式中，hk為第k個功率變換裝置傳輸的單位電價，儲能裝置和光伏發電裝置的電價不計；
38、所述儲能裝置電池狀態的目標函數f4表示為：
39、f4＝(s-s*)2；
40、式中，s、s*分別為電池荷電狀態實際值、期望值。
41、作為本專利技術的一種優選方案，所述基于傳統的鵜鶘優化算法進行改進，引入隨機質量擾動行為，具體包括：
42、種群初始化階段：設鵜鶘數量和空間維度分別為n、m，則第i個鵜鶘的位置xi表示為：
43、xi＝[xi1，xi2，…，xim]；
44、其中xi1為第i個鵜鶘在一維空間中的位置，xi2為第i個鵜鶘在二維空間中的位置，xim為第i個鵜鶘在m維空間中的位置；
45、所有鵜鶘的位置x表示為：
46、
47、其中x1表示第1個鵜鶘的位置，x11為第1個鵜鶘在一維空間中的位置，x12為第1個鵜鶘在二維空間中的位置，x1m為第1個鵜鶘在m維空間中的位置；x2表示第2個鵜鶘的位置，x21為第2個鵜鶘在一維空間中的位置，x22為第2個鵜鶘在二維空間中的位置，x2m為第2個鵜鶘在m維空間中的位置；xn表示第n個鵜鶘的位置，xn1為第n個鵜鶘在一維空間中的位置，xn2為第n個鵜鶘在二維空間中的位置，xnm本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，第一層屬于裝置層面，所述功率控制包括底層控制和協調控制，所述底層控制是指直接對各個功率變換裝置內部進行控制，所有功率變換裝置接收第二層的控制指令并輸出控制結果；所述協調控制是指對功率變換裝置之間進行傳輸優化，功率變換裝置之間的功率傳輸值由第二層給定。
3.根據權利要求2所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，第二層屬于調度層面，控制目的是維持系統整體優化；所述能量管理控制系統綜合考慮電價、新能源利用率、損耗以及儲能裝置狀態，結合量測數據、預測數據進行多目標優化，輸出能量管理系統的調度命令，進行能量的全局管理，維持系統運行最優。
4.根據權利要求1所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述優化模型以直流母線電壓、功率控制單元容量和功率平衡為約束，以網損最小、經濟性最優和儲能充放電狀態最佳為優化目標。
5.
6.根據權利要求4所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述以網損最小、經濟性最優、儲能充放電狀態最佳為優化目標，目標函數f表示為：
7.根據權利要求6所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述系統損耗的目標函數f1表示為：
8.根據權利要求1所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述基于傳統的鵜鶘優化算法進行改進，引入隨機質量擾動行為，具體包括：
9.根據權利要求8所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述利用改進后的鵜鶘優化算法對所述優化模型進行求解，得到各個功率變換裝置的傳輸功率，具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，第一層屬于裝置層面，所述功率控制包括底層控制和協調控制，所述底層控制是指直接對各個功率變換裝置內部進行控制，所有功率變換裝置接收第二層的控制指令并輸出控制結果；所述協調控制是指對功率變換裝置之間進行傳輸優化，功率變換裝置之間的功率傳輸值由第二層給定。
3.根據權利要求2所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，第二層屬于調度層面，控制目的是維持系統整體優化；所述能量管理控制系統綜合考慮電價、新能源利用率、損耗以及儲能裝置狀態，結合量測數據、預測數據進行多目標優化，輸出能量管理系統的調度命令，進行能量的全局管理，維持系統運行最優。
4.根據權利要求1所述的一種針對多端口配置的交直流柔性聯合控制系統優化方法，其特征在于，所述優化模型以直流母線電壓、功率控制單元容量和功率平...
【專利技術屬性】
技術研發人員：路曉麗，馮康康，任利保，劉子瑞，郭海斌，馬俊鵬，王海洋，
申請(專利權)人：寧夏回族自治區電力設計院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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