分布式储能参与有源配电网运行调节的锥优化建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有源配电网运行调度的建模方法。特别是涉及一种分布式储能参 与有源配电网运行调节的锥优化建模方法。
【背景技术】
[0002] 传统电力系统的电能生产、输送、分配和消费具有极强的同时性，由于无法实现大 规模电能的存储，电网的运行时刻处于即发即用状态，而发电机依靠自身的惯性所提供的 电网调节能力也是极为有限的，因而导致了由负荷特性所产生的较大峰谷差的出现。在用 电高峰时段，较重的负荷潮流从发电机输送到用户，系统中的线路、变压器等设备都处于较 高的负载率，使得网损相应增加；在用电低谷时段，发电机处于轻载状态，降低了发电机本 身的发电效率。近年来，随着电力需求的不断增加、化石能源的逐渐枯竭W及环境问题的 日益恶化，W可再生能源利用为核也的分布式发电（distributed generation, DG)技术得 到国际上的极大关注和发展。然而，W风力、光伏发电为代表的分布式电源在用于电能的 转换和输出时具有明显的随机性和间歇性，给配电系统正常运行带来了更多不确定性的同 时，也给传统配电网运行方式和调度方法提出了新的挑战。不含DG的配电网是"被动的"， 接入用户所使用的电能由上一级输电网提供，当配电网接入DG产生双向潮流时，称该系统 为"有源配电系统"。有源配电系统是具备组合控制各种分布式能源（distributed energy resource, DER，如DG、可控负荷、储能等）能力的复杂配电系统。
[0003] 大规模储能技术作为一种实现能量存储及功率双向调节的手段，目前已在配电系 统层面获得应用，它为配电网的运行管理提供了新的发展思路。对配电网本身而言，大容 量、高效储能装置的接入能够实现电能的规模化存储，给发电与负荷之间实时平衡的约束 带来了颠覆性突破，进而可W有效缓解高峰负荷的用电需求，同时也可W减少系统中的备 用容量，从而提高系统运行的经济性。而面向可再生能源等应用场景时，一方面储能系统能 够有效抑制可再生能源发电系统出力的随机性和波动性，提高配电系统运行的安全性和可 靠性；另一方面储能系统也可W提高配电系统对风机、光伏等分布式电源的接纳能力，降低 因一次能源燃烧所产生的二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放，从而获得巨大的环境效益。 因此，如何利用储能系统参与配网潮流的运行调节和优化，充分发挥储能系统对于削峰填 谷、平滑分布式电源出力W及改善系统运行状态的作用，是亟待解决的问题。
[0004] 分布式储能参与有源配电网运行调节问题的本质为数学优化问题，对于该一问题 虽然现有模型的优化目标不尽相同，但考虑的约束条件主要包括潮流约束、支路电流约束、 电压水平约束等系统自身的运行约束W及分布式储能的运行约束，而该类问题的求解往往 需要占用大量的计算时间，该是由于：首先，对于配电网的优化而言，其目标函数往往是非 凸函数，并且优化模型中涉及大量的关于控制变量和状态变量的等式及不等式约束条件， 同时变量之间又存在着复杂的函数关系，因此配电网的运行调节属于复杂的大规模非凸非 线性优化问题；其次，对于分布式储能的优化，它具有明显的时序特性，其运行优化不再局 限于单个的时间断面，而是扩展到具有时序特征的多个时间断面上，进而导致其决策变量 维数随时序断面数迅疾增长，从而进一步增大了有源配电网运行优化问题的计算规模。上 述两个因素共同导致了分布式储能参与有源配电网运行调节问题的复杂化和规模化。因 此，急需一种准确、快速求解上述优化问题的计算模型与算法。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种可快速、准确求解的分布式储能参与有 源配电网运行调节的锥优化建模方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种分布式储能参与有源配电网运行调节的锥优化 建模方法，包括如下步骤：
[0007] 1)根据待优化调节的有源配电网，读取有源配电网中的基本元件参数，网络拓扑 连接关系，分布式电源接入位置、类型和容量，分布式储能接入位置、逆变器额定功率、荷电 状态的初值和运行限值，负荷及分布式电源运行特性预测曲线，系统基准电压W及基准功 率；
[0008] 2)依据步骤1)提供的有源配电网参数建立分布式储能参与有源配电网运行调节 问题的时序优化模型，包括：选取根节点为平衡节点，设定有源配电网有功损耗最小为目标 函数，W及分别考虑有源配电网潮流约束，运行电压水平约束，支路电流约束，储能逆变器 容量约束，储能逆变器充放电功率约束，储能荷电状态连续变化约束，储能荷电状态运行约 束，优化周期始末储能荷电状态相等约束的条件；
[0009] 3)根据二阶锥优化的标准形式minlVxlAx = b，X G K}，对步骤2)所述的分布式 储能参与有源配电网运行调节问题的时序优化模型进行锥模型转化，其中，c、A、b为常量，K 为有限个非空尖凸锥的笛卡尔乘积，用旋转锥
【主权项】
1. 一种分布式储能参与有源配电网运行调节的锥优化建模方法，其特征在于，包括如 下步骤： 1) 根据待优化调节的有源配电网，读取有源配电网中的基本元件参数，网络拓扑连接 关系，分布式电源接入位置、类型和容量，分布式储能接入位置、逆变器额定功率、荷电状态 的初值和运行限值，负荷及分布式电源运行特性预测曲线，系统基准电压以及基准功率； 2) 依据步骤1)提供的有源配电网参数建立分布式储能参与有源配电网运行调节问 题的时序优化模型，包括：选取根节点为平衡节点，设定有源配电网有功损耗最小为目标 函数，以及分别考虑有源配电网潮流约束，运行电压水平约束，支路电流约束，储能逆变器 容量约束，储能逆变器充放电功率约束，储能荷电状态连续变化约束，储能荷电状态运行约 束，优化周期始末储能荷电状态相等约束的条件； 3) 根据二阶锥优化的标准形式min{cTx|Ax = b, X e K}，对步骤2)所述的分布式储能 参与有源配电网运行调节问题的时序优化模型进行锥模型转化，其中，c、A、b为常量，K为 有限个非空尖凸锥的笛卡尔乘积，用旋转锥
来表示，所 述的锥模型转化包括：对有源配电网有功损耗最小的目标函数、有源配电网潮流约束、