兼顧經(jīng)濟性和魯棒性的配電網(wǎng)分布式儲能MPC協(xié)調(diào)控制方法*

肖健夫, 張 亮, 黃 娟, 黃 斌, 肖 浩

(1.深圳市欣旺達(dá)綜合能源服務(wù)有限公司, 廣東 深圳 518108;2.中國科學(xué)院 電工研究所, 北京 100190)

0 引 言

隨著“雙碳”戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的推進,整縣光伏、光伏扶貧等政策的推廣實施,配電網(wǎng)中分布式可再生能源的接入將迎來新一輪的快速增長期,在可再生能源資源豐富的局部地區(qū),分布式可再生能源滲透率將達(dá)到并超過80%,這對于配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行帶來新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1-3]。

分布式儲能系統(tǒng)(Distributed Energy Storage System,DESS)具有接入靈活、占地面積小、局域支撐能力強等特點,對于提升高滲透分布式可再生能源在配電網(wǎng)中的接納能力,加速推進構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)具有重要意義[4-5]。然而,由于現(xiàn)階段儲能裝置的成本仍較高,且使用壽命較短[6],為了保障DESS在配電網(wǎng)中的合理高效利用,提升系統(tǒng)整體技術(shù)經(jīng)濟性,所以合理的DESS運行方案設(shè)計必不可少。

目前國內(nèi)外圍繞配電網(wǎng)中DESS的運行控制已展開了大量研究,主要聚焦在平抑可再生能源波動、改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量、延緩配電網(wǎng)投資改造、提升配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性等方面。其中,在平抑可再生能源波動、改善局域配電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面,已有較多研究工作展開。文獻[7-8]考慮DESS對短時可再生能源功率波動的平抑,提出一種基于雙層控制的策略來提高配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。文獻[9-10]提出了一種基于分布式模型預(yù)測控制的方法來實現(xiàn)含DESS配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制,有效改善了可再生能源功率波動帶來的短時電壓波動。文獻[11-12]提出了一種基于一致性算法的分布式儲能協(xié)調(diào)控制策略,通過鄰域信息交互,有效降低了系統(tǒng)電壓和頻率偏差。但這些文獻的控制策略主要從功率平抑角度出發(fā),利用儲能來緩解短時波動帶來的局域電壓越限或頻率問題,而對于廣域范圍內(nèi)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)約束下,不同運行方案下的儲能運行經(jīng)濟性和降損能力等考慮不足,難以保障運行的最優(yōu)合理性。對此,也有相關(guān)研究開始關(guān)注DESS的優(yōu)化配點布局及協(xié)同優(yōu)化運行,來進一步提升配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性及靈活性。文獻[13-14]充分挖掘DESS在電網(wǎng)中潛在的應(yīng)用場景,提出基于靈敏度因子的協(xié)調(diào)控制方法對DESS降損、提升效益的潛力展開了定量分析。文獻[15-16]提出了一種多類型儲能協(xié)調(diào)互動的配電網(wǎng)分布魯棒優(yōu)化調(diào)度方法,基于分布魯棒優(yōu)化理論,對配電網(wǎng)中DESS進行協(xié)調(diào)優(yōu)化,有效提高了配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。文獻[17-18]提出了一種源-儲-網(wǎng)聯(lián)合的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略,降低了配電網(wǎng)運行成本。但總體來看上述文獻的優(yōu)化目標(biāo)相對單一,多聚焦在對于DESS長時間尺度上電量平衡能力的利用,而并未兼顧對DESS在局域波動功率平抑和電壓支撐等方面潛力的挖掘,在DESS提升系統(tǒng)靈活性和電壓魯棒性方面還存在較大改進空間。此外,上述文獻也還缺乏對儲能裝置使用壽命的精細(xì)化量化評價。

對此,本文提出了一種兼顧經(jīng)濟性和魯棒性的配電網(wǎng)中DESS兩階段模型預(yù)測控制(Model Predictive Control,MPC)方法。在日前優(yōu)化階段,詳細(xì)考慮配電網(wǎng)中各節(jié)點儲能支撐能力的差異性、可再生能源和負(fù)荷的隨機性,同時量化評估儲能不同運行方式下的使用壽命,以整體系統(tǒng)經(jīng)濟性最優(yōu)為目標(biāo)制定配電網(wǎng)中DESS的日前經(jīng)濟運行基準(zhǔn)計劃。在日內(nèi)優(yōu)化階段,綜合考慮系統(tǒng)經(jīng)濟性和運行魯棒性,基于靈敏度矩陣和DESS充放電特性,構(gòu)建基于狀態(tài)空間方程的系統(tǒng)節(jié)點電壓及儲能荷電狀態(tài)(Stage of Charge,SOC)預(yù)測模型,超前預(yù)測系統(tǒng)各狀態(tài)變量的變化趨勢,進而對各DESS進行超前優(yōu)化控制和滾動調(diào)節(jié)。既保障DESS盡量跟蹤日前制定的經(jīng)濟性優(yōu)化計劃,提升系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,又盡量平抑短時源荷功率波動所導(dǎo)致的電壓波動及越限現(xiàn)象,確保系統(tǒng)運行魯棒性。最后以含多個DESS的改造后的IEEE33節(jié)點系統(tǒng)為例對提出的模型和方法有效性進行驗證。

1 配電網(wǎng)DESS協(xié)調(diào)控制框架

針對DESS在提升系統(tǒng)經(jīng)濟性及平抑功率波動所分布的時間尺度的差異性,同時考慮到可再生能源和負(fù)荷功率預(yù)測誤差隨時間尺度縮短而不斷提高的特點,配電網(wǎng)DESS兩階段協(xié)調(diào)控制框架如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)DESS兩階段協(xié)調(diào)控制框架

在日前優(yōu)化階段,充分發(fā)揮DESS的削峰填谷及錯峰套利優(yōu)勢,詳細(xì)考慮新能源及負(fù)荷功率預(yù)測、電網(wǎng)分時購電電價以及儲能使用壽命,以經(jīng)濟性最優(yōu)為目標(biāo)制定配電網(wǎng)中DESS的日前經(jīng)濟運行基準(zhǔn)計劃。

在日內(nèi)實時控制階段,為實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟性和魯棒性的兼顧,一方面優(yōu)化控制DESS盡量跟蹤日前制定的儲能經(jīng)濟性優(yōu)化計劃,保障運行的經(jīng)濟性;另一方面,充分發(fā)揮儲能的靈活性調(diào)節(jié)能力,通過構(gòu)建基于靈敏度的電壓預(yù)測模型,超前預(yù)測系統(tǒng)電壓波動趨勢,進而優(yōu)化控制DESS來平抑短時源荷功率波動所導(dǎo)致的電壓波動及越限現(xiàn)象,確保系統(tǒng)運行魯棒性。同時結(jié)合MPC的滾動優(yōu)化和反饋校正環(huán)節(jié),進一步提升系統(tǒng)運行的魯棒性。

2 DESS日前經(jīng)濟優(yōu)化模型

DESS日前經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)主要是基于可再生能源及負(fù)荷功率的日前預(yù)測,同時考慮儲能使用壽命及電網(wǎng)分時電價,通過協(xié)調(diào)各DESS的充放電功率,使得整體系統(tǒng)的運行成本最小化。

2.1 目標(biāo)函數(shù)

(1)

式中:φk——可再生能源及負(fù)荷功率變化的第k個場景;

K——總的隨機場景數(shù);

T——總的日前經(jīng)濟優(yōu)化時段數(shù);

Pgrid(t)——配電變壓器在t時段的聯(lián)絡(luò)線傳輸功率;

ωt——t時段的市場電價;

Ploss(t)——t時段的配電系統(tǒng)網(wǎng)損;

Pb(i,t)——第i個DESS設(shè)備在t時段的充放電功率;

Nb——DESS的個數(shù);

Cb(·)——儲能的壽命損耗費用。

總的隨機場景數(shù)K可基于歷史可再生能源及負(fù)荷功率數(shù)據(jù),通過非參數(shù)核密度估計結(jié)合拉丁超立方抽樣以及同步回代削減法得到[19],限于篇幅,不再贅述。儲能壽命損耗費用Cb(·)鑒于實際中儲能的充放電大都為不規(guī)則的充放電過程,這里采用雨流計算法進行等效放電深度和壽命損耗費用的計算[20]?；谟炅饔嫈?shù)法的儲能等效放電深度計算如圖2所示。

圖2 基于雨流計數(shù)法的儲能等效放電深度計算

由圖2可知,①首先將T-SOC曲線順時針轉(zhuǎn)過90°,雨流在記錄的起點和依此在每一個峰值的內(nèi)邊開始。②雨流在流到峰值處(即屋檐)豎直下滴,一直流到對面有一個比開始時最大值(或最小值)更正的最大值(或更負(fù)的最小值)為止。③當(dāng)雨流遇到來自上面屋頂流下的雨時,就停止流動,并構(gòu)成一個循環(huán)。④根據(jù)雨滴流動的起點和終點,畫出各個循環(huán),將所有循環(huán)逐一取出來,并記錄其峰谷值。據(jù)此原理,圖2中第一個雨流自a點處第一個峰的內(nèi)側(cè)流下,從b點落b′后流至d,然后下落。第二個雨流自谷d點的內(nèi)側(cè)流到e,自e點落下至e′后流到g點下落,由于g點的峰值大于e點的峰值,故停止;第三個雨流從b點內(nèi)側(cè)流至c點,然后經(jīng)c點往d點流,流到b′處碰上上面屋頂流下的雨流而停止。如此下去,可得循環(huán)計數(shù)周期1(b-c-b′)、周期2(e-f-e′)和循環(huán)計數(shù)半周期3(a-b-b′-d)、半周期4(d-e-e′-g)。最后將4個計數(shù)周期疊加得到最終等效放電深度,然后再根據(jù)儲能放電深度與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系及儲能初始投資進行折算即可獲得儲能壽命的損耗費用。

考慮到配電網(wǎng)中不同節(jié)點儲能接入所具備的支撐能力的差異性,DESS分散接入也還將極大改變系統(tǒng)潮流分布,影響系統(tǒng)網(wǎng)損,最終系統(tǒng)網(wǎng)損與各節(jié)點的電壓幅值和相角直接相關(guān)。

(2)

式中:Uj(t)、Uk(t)——節(jié)點j、k在t時段的電壓幅值;

Gkj——節(jié)點導(dǎo)納矩陣中第j行第k列元素的實部;

δkj(t)——節(jié)點j和節(jié)點k之間的相角差;

Nnode——配電系統(tǒng)總節(jié)點數(shù)。

2.2 約束條件

2.2.1 系統(tǒng)潮流約束

(3)

式中: ΔPi(t)、ΔQi(t)——t時段節(jié)點i注入有功、無功功率的變化量;

Ui(t)、Uj(t)、θij(t)——t時段節(jié)點i和節(jié)點j的電壓幅值和相角差;

Gij、Bij——節(jié)點導(dǎo)納矩陣中的電導(dǎo)和電納;

Ω(i)——與節(jié)點i相鄰節(jié)點的集合(包含節(jié)點i)。

2.2.2 配電變壓器傳輸功率容量限制

(4)

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電壓約束

(5)

2.2.4 支路傳輸功率約束

(6)

式中:Skj(t)——t時段節(jié)點k、j之間支路傳輸功率;

2.2.5 DESS運行約束

儲能充電時,t時段的SOC為

(7)

儲能放電時,t時段的SOC為

(8)

DESS運行約束主要包括有充放電功率限值約束、剩余容量約束和SOC平衡約束。

(1) 充放電功率限值約束為

(9)

(2) 儲能單元剩余容量約束為

(10)

(3) 由于電網(wǎng)的調(diào)度會呈現(xiàn)一定的周期性,為保證DESS滿足下一天的運行,儲能單元運行調(diào)度末時段的剩余容量應(yīng)等于起始時刻的剩余容量為

(11)

σi——第i個DESS自放電率;

ηc,i、ηd,i——第i個DESS的充、放電效率;

Ebat,i——第i個DESS的電池總?cè)萘?

Δt——調(diào)度時間周期;

3 DESS日內(nèi)MPC魯棒優(yōu)化控制

由于可再生能源和負(fù)荷功率的雙重不確定性,在源荷的強預(yù)測誤差下僅依靠日前優(yōu)化將導(dǎo)致運行計劃與指令值的大幅偏離,影響系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,同時,源荷的劇烈波動還將導(dǎo)致系統(tǒng)局部電壓的越限、過載等問題,為進一步提升系統(tǒng)運行的魯棒性和經(jīng)濟性,故提出一種兼顧經(jīng)濟性和魯棒性的DESS集群日內(nèi)MPC魯棒控制方案。主要包括電壓預(yù)測模型、兼顧日前SOC跟蹤以及電壓偏差控制的MPC協(xié)調(diào)控制模型以及模型的優(yōu)化求解等步驟。

3.1 基于靈敏度的電壓預(yù)測模型

日內(nèi)實時控制階段,除了盡量跟蹤日前制定的DESS經(jīng)濟性SOC曲線,確保系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性外,還需要實時感知和預(yù)測系統(tǒng)電壓的變化趨勢,并實施超前控制,以確保系統(tǒng)運行的電壓魯棒性,規(guī)避配電網(wǎng)中可再生能源和負(fù)荷超短期隨機變化帶來的不利影響。本文主要采用基于電壓靈敏度的方法進行各節(jié)點電壓超前預(yù)測。

根據(jù)式(3)的潮流計算方程,對方程兩邊分別對各節(jié)點電壓幅值Un和相位qn求偏導(dǎo),可得雅克比(Jacobi)矩陣為

(12)

對上述矩陣求逆,即可得到各節(jié)點電壓相對于各節(jié)點注入有功和無功功率的靈敏度矩陣

(13)

基于該靈敏度矩陣,結(jié)合配電網(wǎng)中可再生能源和負(fù)荷的超短期功率預(yù)測信息,即可近似預(yù)測得到各節(jié)點電壓。

3.2 DESS集群日內(nèi)MPC魯棒控制方法

基于上述電壓靈敏度預(yù)測模型,本節(jié)進一步考慮配電網(wǎng)各節(jié)點電壓偏差控制以及日前SOC跟蹤多個目標(biāo),建立DESS的MPC協(xié)調(diào)控制模型,來同時實現(xiàn)經(jīng)濟性和魯棒性的兼顧。那么可以取每時段各節(jié)點電壓幅值以及各儲能的荷電狀態(tài)SOC值為狀態(tài)變量,取每時段各DESS單元的出力功率增量為控制變量,取每時段的可再生能源機組出力功率增量為擾動變量,建立基于狀態(tài)空間的MPC協(xié)調(diào)控制模型。

(14)

式中:x(k)——狀態(tài)變量,代表k時段各節(jié)點電壓幅值以及各儲能的充放電功率、荷電狀態(tài)SOC值;

u(k)——控制變量,代表k時段各DESS單元的出力功率增量;

r(k)——擾動變量,代表k時段的可再生能源機組出力功率增量;

y(k)——輸出變量,即是MPC控制所需跟蹤的節(jié)點電壓額定值以及日前SOC取值;

A——狀態(tài)矩陣;

B——控制矩陣;

C——擾動矩陣;

D——輸出矩陣;

ΔPbNb(k)——第Nb個DESS在當(dāng)前時刻k對應(yīng)的有功控制增量;

ΔQbNb(k)——第Nb個DESS在當(dāng)前時刻k對應(yīng)的無功控制增量;

ΔPDERl(k)——第l個可再生能源在當(dāng)前時刻k對應(yīng)的有功出力增量;

ΔQDERl(k)——第l個可再生能源在當(dāng)前時刻k對應(yīng)的無功出力增量。

由式(14)的狀態(tài)空間方程,結(jié)合可再生能源和負(fù)荷的超短期功率預(yù)測數(shù)據(jù),通過對該狀態(tài)空間預(yù)測模型反復(fù)迭代,直到向前預(yù)測P步,便可得到各DESS SOC及各節(jié)點電壓在預(yù)測時長PΔt內(nèi)的預(yù)估輸出值構(gòu)成的向量Mf為

(15)

為確保各DESS盡量跟蹤日前制定的經(jīng)濟性運行SOC曲線,同時確保各節(jié)點電壓均在正常電壓范圍內(nèi),并使各節(jié)點電壓偏差盡量小,取當(dāng)前時刻向前PΔt時段內(nèi),各DESS SOC的日前經(jīng)濟基準(zhǔn)值及各節(jié)點電壓的額定值構(gòu)成的向量MR為跟蹤控制目標(biāo),其中MR可描述為

(16)

以各DESS SOC跟蹤控制誤差及系統(tǒng)各節(jié)點電壓預(yù)估輸出值與各節(jié)點額定電壓之間的誤差綜合最小為目標(biāo),同時確保各DESS的控制調(diào)節(jié)增量盡量小,控制代價盡量低,這樣便可將對應(yīng)的協(xié)調(diào)控制問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問題。

(17)

式中:We——各節(jié)點電壓控制誤差的權(quán)重系數(shù)矩陣;

Qu——控制量的權(quán)重系數(shù)矩陣。

式(17)描述的二次規(guī)劃模型可以通過調(diào)用MATLAB優(yōu)化工具箱提供的二次規(guī)劃quadprog函數(shù)進行快速求解[21]。求解之后便可得到控制時域MΔt內(nèi)所有DESS的出力調(diào)整量構(gòu)成的優(yōu)化控制序列,在該時刻僅下發(fā)當(dāng)前時刻向后的第一個控制周期的控制序列。等待下一個控制周期到來時,重復(fù)上述滾動優(yōu)化過程。

需要指出的是,由于每次執(zhí)行滾動優(yōu)化時MPC均采樣實時DESS SOC及節(jié)點電壓狀態(tài),并更新可再生能源超短期預(yù)測功率值,因此這里相當(dāng)于起到了一定的反饋修正作用,可確保滾動優(yōu)化策略具有更好的穩(wěn)定性和魯棒性。

4 算例分析

改造后的IEEE 33節(jié)點測試系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 改造后的IEEE 33節(jié)點測試系統(tǒng)

以圖3系統(tǒng)為算例進行分析[22],變電站總負(fù)荷為3 15 kW和2 240 kvar,系統(tǒng)初始有功網(wǎng)損為202.6 kW,節(jié)點電壓取值范圍設(shè)定為0.95～1.05 p.u.,線路電流傳輸上限設(shè)定為0.3 kA?？稍偕茉捶矫?共包含2臺裝機容量為800 kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)(PV)分別接入系統(tǒng)的節(jié)點25及節(jié)點11處。為實現(xiàn)間歇性可再生能源的有效消納,并有效支撐長饋線末端的負(fù)荷電壓水平,系統(tǒng)中同時接入4套儲能系統(tǒng)(ESS),分別接入到系統(tǒng)節(jié)點5、節(jié)點18、節(jié)點22、節(jié)點33,主要分布于可再生能源接入點及饋線末端。DESS和DG接入位置和參數(shù)如表1所示;光伏和負(fù)荷的日前及超短期預(yù)測功率如圖4所示。

表1 DESS和DG接入位置和參數(shù)

圖4 光伏和負(fù)荷的日前及超短期預(yù)測功率

首先,基于可再生能源和負(fù)荷的日前預(yù)測功率,借助Yalmip工具箱調(diào)用Cplex求解器[23]求解日前DESS經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度模型,得到的各分布式儲能的日前優(yōu)化計劃及SOC情況。DESS1～DESS4日前優(yōu)化計劃及SOC分別如圖5～圖8所示。

圖5 DESS1日前優(yōu)化計劃及SOC

圖6 DESS2日前優(yōu)化計劃及SOC

圖7 DESS3日前優(yōu)化計劃及SOC

圖8 DESS4日前優(yōu)化計劃及SOC

由圖5～圖8可見,各DESS基本在電價谷時段或者負(fù)荷谷時段進行充電,在電價峰時段及負(fù)荷峰值時段進行放電,有效發(fā)揮了儲能削峰填谷及移峰套利的優(yōu)勢,提升了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。同時由于DESS3處于上游饋線的末端,為盡量避免長距離電能傳輸帶來的線損,同時為支撐下游節(jié)點的電壓和促進能源就地平衡,其在大多時段均處于放電狀態(tài);而DESS2和DESS4盡管也處于饋線末端,但為了避免局域因過放電而帶來的電壓越限和網(wǎng)損反增現(xiàn)象,因此主要集中在負(fù)荷峰值時段進行放電。此外,從各DESS的SOC分布來看,各儲能的末時段SOC均等于首時段的SOC,有效保障了DESS滿足下一日的運行需求。

另一方面,由圖5～圖8中從考慮儲能壽命與不考慮儲能壽命的各DESS的充放電功率和SOC曲線對比來看,考慮儲能使用壽命后,系統(tǒng)在保障最優(yōu)運行經(jīng)濟性的同時,對各DESS的運行狀態(tài)進行了優(yōu)化,各DESS運行時的SOC曲線更趨平緩,相對充放電深度更低,平均降幅達(dá)25.7%,從而可以有效延長各DESS的使用壽命,取得更好的整體經(jīng)濟效益。

進一步在日內(nèi)實時控制階段對提出的兼顧魯棒性和經(jīng)濟性的MPC滾動控制方法進行測試,其中,MPC控制參數(shù)設(shè)置為預(yù)測時長10 min,控制時長為5 min,滾動優(yōu)化控制執(zhí)行周期為1 min/次,日內(nèi)共執(zhí)行1 440次,得到的各DESS的滾動優(yōu)化控制后的實時SOC曲線及與日前計劃SOC曲線的對比,DESS1～DESS4日內(nèi)MPC控制后SOC跟蹤效果分別如圖9～圖12所示。同時對比了不考慮電壓魯棒性方案、傳統(tǒng)基于潮流斷面的協(xié)調(diào)控制方案、基于MPC的經(jīng)濟魯棒協(xié)同控制方案的節(jié)點電壓時序分布曲線。不同方案下系統(tǒng)節(jié)點電壓時序分布對比如圖13所示。

圖9 DESS1日內(nèi)MPC控制后SOC跟蹤效果

圖10 DESS2日內(nèi)MPC控制后SOC跟蹤效果

圖11 DESS3日內(nèi)MPC控制后SOC跟蹤效果

圖12 DESS4日內(nèi)MPC控制后SOC跟蹤效果

圖13 不同方案下系統(tǒng)節(jié)點電壓時序分布對比

由圖9～圖12可見,各DESS在日內(nèi)實時控制階段,為了平抑隨機性電源和負(fù)荷的短時波動以及支撐系統(tǒng)電壓,相比日前的充放電計劃和SOC曲線均有了一定的優(yōu)化調(diào)整,但總體仍基本跟蹤日前SOC變化趨勢,確保有效的削峰填谷效果,保障系統(tǒng)運行經(jīng)濟性。同時,通過本文提出的基于MPC的經(jīng)濟魯棒協(xié)調(diào)控制方法與傳統(tǒng)常采用的潮流斷面控制方法的結(jié)果相比來看,本文提出方法通過MPC能更好地前瞻各DESS SOC的變化趨勢進而進行超前調(diào)節(jié),尤其在SOC變化范圍較大的時刻,其跟蹤控制的調(diào)節(jié)時間明顯縮短,超調(diào)量也更小,相對誤差降低了28.4%,在滿足電壓魯棒性控制的同時,有效保障了高精度的DESS SOC跟蹤控制。

另一方面,由圖13本文方法與傳統(tǒng)不考慮日內(nèi)電壓魯棒性的方案以及傳統(tǒng)基于潮流斷面的協(xié)調(diào)控制方案對比來看,本文方法在確保經(jīng)濟性的同時,通過MPC的超前電壓預(yù)測、滾動優(yōu)化及反饋校正,能更大限度地消除可再生能源及負(fù)荷隨機波動性對電壓的影響,節(jié)點電壓偏差相比不考慮電壓魯棒性的方案以及傳統(tǒng)潮流斷面控制方案,均有明顯降低,降幅分別達(dá)54.3%和39.2%,體現(xiàn)出更好的電壓控制魯棒性。

5 結(jié) 語

針對配電網(wǎng)中DESS的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制問題,提出了一種兼顧經(jīng)濟性和魯棒性的配電網(wǎng)中DESS兩階段模型預(yù)測協(xié)調(diào)控制方法,在改造后的IEEE 33節(jié)點系統(tǒng)上進行算例測試,得到結(jié)論如下。

(1) 所提出的配電網(wǎng)DESS優(yōu)化方法,通過量化各儲能使用壽命并計入模型,能在保障系統(tǒng)最優(yōu)運行經(jīng)濟性的同時,優(yōu)化各DESS的運行狀態(tài),SOC曲線更趨平緩,相對充放電深度更低,平均降幅達(dá)25.7%,有效延長各DESS的使用壽命,具備更好的整體經(jīng)濟效益。

(2) 提出的兼顧經(jīng)濟性和魯棒性的MPC魯棒協(xié)調(diào)控制方法,相比傳統(tǒng)潮流斷面控制方法,能更好地前瞻各DESS SOC的變化趨勢進而進行超前調(diào)節(jié),SOC跟蹤控制調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量更小,相對誤差降低了28.4%;同時節(jié)點電壓偏差相比不考慮電壓魯棒性的方案以及傳統(tǒng)潮流斷面控制方案,降幅分別達(dá)54.3%和39.2%,體現(xiàn)出更好的電壓控制魯棒性。

本文考慮的DESS接入主體相對單一,同時各DESS的布局選點有待進一步優(yōu)化,未來針對DESS能投資主體的多元化、接入規(guī)模的海量化,還需進一步研究含多元主體和規(guī)?；疍ESS接入的配電網(wǎng)運行控制問題以及選址定容優(yōu)化配置問題,這也將是下一步研究方向。