自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化

褚国伟; 张友旺; 葛乐; 万立新

doi:10.7500/AEPS20200223007

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自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化
- Multi-time-scale Voltage Optimization of Flexible Interconnected Distribution Network with Self-energy Storage
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第9期页码：71-79
- 作者机构：
  
  1.国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，江苏省常州市 213003
  2.南京工程学院电力工程学院，江苏省南京市 211167
- 作者简介：
  
  褚国伟（1980—），男，硕士，高级工程师，主要研究方向：智能电网运行与控制。E-mail：54261475@qq.com
  张友旺（1994—），男，硕士研究生，主要研究方向：主动配电网优化运行。E-mail：1094365101@qq.com
  葛乐（1982—），男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：新能源与柔性电网。E-mail：supertiger_bear@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51707089)
- DOI：10.7500/AEPS20200223007
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-02-23，
  
  修回日期：2020-09-26，
  
  网络出版日期：2021-03-01，
  
  纸质出版日期：2021-05-10
- 稿件说明：
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褚国伟,张友旺,葛乐等.自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化[J].电力系统自动化,2021,45(9):71-79.

CHU Guowei,ZHANG Youwang,GE Le,et al.Multi-time-scale Voltage Optimization of Flexible Interconnected Distribution Network with Self-energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(9):71-79.
褚国伟,张友旺,葛乐等.自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化[J].电力系统自动化,2021,45(9):71-79. DOI： 10.7500/AEPS20200223007.

CHU Guowei,ZHANG Youwang,GE Le,et al.Multi-time-scale Voltage Optimization of Flexible Interconnected Distribution Network with Self-energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(9):71-79. DOI： 10.7500/AEPS20200223007.

摘要

为解决高渗透率分布式电源引起的电压越限问题，计及慢速调节设备特性和储能荷电状态的时序连续性，提出了自储能柔性互联配电网多时间尺度电压优化模型。日前优化求解慢速调节设备挡位并给出储能日内运行的功率限制区间，日内优化以此为基础求得各时段储能及柔直端口优化出力。基于电压越限检测实时调节各端口出力，以缩短过/欠电压持续时间。针对多时段耦合的混合整数非凸、非线性优化模型，提出了一种双层求解算法，上层利用动态规划法处理储能全时段优化与慢速调节设备的整数规划问题，下层利用多面体松弛技术改进二阶锥规划算法提高求解效率。最后，通过实际算例验证了所提模型和求解方法的有效性。

Abstract

In order to solve the voltage violation problems caused by the high proportional distributed generators (DGs)

considering the characteristics of the slow-regulating equipment and the sequential continuity of state of charge (SOC) of energy storage

this paper proposes a multi-time-scale voltage optimization model of the flexible interconnected distribution network with self-energy storage. The day-ahead optimization solves the tap position of the slow-regulating equipment and gives the intra-day power limit range of energy storage. Based on this

the intra-day optimization can calculate the optimal output of energy storage and the ports of voltage source converter based high-voltage direct current (VSC-HVDC) in each period. Based on the detection of voltage violation

the output of each port is adjusted in real time to shorten the duration of over voltage/under voltage. This paper proposes a two-layer solution algorithm to address the mixed-integer non-convex and non-linear optimization model of multi-period coupling. The upper layer uses the dynamic programming method to deal with the problem of full time optimization of energy storage and the integer programming problem of the slow-regulating equipment. The lower layer uses the polyhedron relaxation technology to improve the efficiency of the second-order cone programming algorithm. Finally

actual calculation examples verify the effectiveness of the proposed model and solution method.

关键词

Keywords

references

RANAMUKA D ， AGALGAONKAR A ， MUTTAQI K . Examining the interactions between DG units and voltage regulating devices for effective voltage control in distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2017 ， 53 （ 2 ）： 1485 - 1496 .

王成山，李鹏，于浩 . 智能配电网的新形态及其灵活性特征分析与应用［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 13 - 21 .

WANG Chengshan ， LI Peng ， YU Hao . Development and characteristic analysis of flexibility in smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 13 - 21 .

赵金利，李雨薇，李鹏，等 . 基于二阶锥规划的有源配电网SNOP电压无功时序控制方法［J］. 高电压技术， 2016 ， 42 （ 7 ）： 2134 - 2141 .

ZHAO Jinli ， LI Yuwei ， LI Peng ， et al . Sequential voltage regulation of soft normally open point in active distribution network based on second-order cone programming ［J］. High Voltage Engineering ， 2016 ， 42 （ 7 ）： 2134 - 2141 .

吕知彼，裴雪军，王朝亮，等 . 基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 150 - 160 .

LYU Zhibi ， PEI Xuejun ， WANG Chaoliang ， et al . A voltage over-limit suppression method based on soft normally-open point in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 150 - 160 .

刘文霞，王凌飞，徐艺铭，等 . 考虑节点运行风险差异的多端柔性配电网络自适应潮流优化［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 5 ）： 1 - 6 .

LIU Wenxia ， WANG Lingfei ， XU Yiming ， et al . Adaptive power flow optimization of multi-terminal flexible distribution network considering voltage operation risk difference ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 5 ）： 1 - 6 .

LI P ， JI H R ， WANG C S ， et al . Coordinated control method of voltage and reactive power for active distribution networks based on soft open point ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2017 ， 8 （ 4 ）： 1430 - 1442 .

郑焕坤，石甜静 . 基于智能软开关和无功补偿装置的配电网双层优化［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 19 ）： 117 - 126 .

ZHENG Huankun ， SHI Tianjing . Bi-level optimization of power distribution network based on soft open point and reactive power compensation device ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 19 ）： 117 - 126 .

张今，耿光超，江全元，等 . 含柔性多状态开关的配电网分布式自适应控制［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2649 - 2656 .

ZHANG Jin ， GENG Guangchao ， JIANG Quanyuan ， et al . Distributed adaptive control for distribution network with flexible multi-state switches ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2649 - 2656 .

LI P ， JI H R ， YU H ， et al . Combined decentralized and local voltage control strategy of soft open points in active distribution networks ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 241 ： 613 - 624 .

胡若男，王玮，吴学智，等 . 含智能软开关的主动配电网3阶段鲁棒电压控制方法［J/OL］. 高电压技术［ 2020-06-08 ］. https：//doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20200302022 https://doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20200302022 .

HU Ruonan ， WANG Wei ， WU Xuezhi ， et al . Three-stage robust voltage control method for active distribution network with soft open points ［J/OL］. High Voltage Engineering ［ 2020-06-08 ］. https：//doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20200302022 https://doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.20200302022 .

王成山，宋关羽，李鹏，等 . 一种联络开关和智能软开关并存的配电网运行时序优化方法［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 9 ）： 2315 - 2321 .

WANG Chengshan ， SONG Guanyu ， LI Peng ， et al . A hybrid optimization method for distribution network operation with SNOP and tie switch ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 9 ）： 2315 - 2321 .

葛乐，陆文涛，袁晓冬，等 . 背靠背柔性直流互联的有源配电网合环优化运行［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 6 ）： 135 - 141 .

GE Le ， LU Wentao ， YUAN Xiaodong ， et al . Back-to-back VSC-HVDC based loop-closed optimal operation for active distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 6 ）： 135 - 141 .

ADITYA S ， THIAGO B ， WU Y . Optimal power flow control in parallel operating AC and DC distribution links ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 44 （ 5 ）： 1 - 12 .

孙利，陈武，蒋晓剑，等 . 能源互联网框架下多端口能量路由器的多工况协调控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 32 - 45 .

SUN Li ， CHEN Wu ， JIANG Xiaojian ， et al . Coordinated control of multiple operation conditions for multi-port energy router in energy internet framework ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 32 - 45 .

GUO H ， WANG F ， ZHANG L J ， et al . A hierarchical optimization strategy of the energy router-based energy internet ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 4177 - 4185 .

葛乐，张伟，袁晓冬，等 . 自储能多端背靠背柔性直流系统控制策略［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 12 ）： 14 - 20 .

GE Le ， ZHANG Wei ， YUAN Xiaodong ， et al . Control strategy of self-energy storage based multi-terminal back to back VSC-HVDC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 12 ）： 14 - 20 .

GE L ， LU L M ， YUAN X D ， et al . Optimal operation strategy of flexible interconnected distribution network based on SES-VSC-MTDC ［J/OL］. Mathematical Problems in Engineering ［ 2020-06-08 ］. http：//dx.doi.org/10.1155/2020/9732378 http://dx.doi.org/10.1155/2020/9732378 .

白浩，于力，姜臻，等 . 基于四端E-SOP的有源配电网运行效率优化［J］. 电力系统及其自动化学报， 2020 ， 32 （ 3 ）： 89 - 98 .

BAI Hao ， YU Li ， JIANG Zhen ， et al . Operating efficiency optimization for active distribution network based on four-terminal E-SOPs ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2020 ， 32 （ 3 ）： 89 - 98 .

葛乐，陆文涛，袁晓冬，等 . 基于多维动态规划的柔性光储参与主动配电网优化运行［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3300 - 3306 .

GE Le ， LU Wentao ， YUAN Xiaodong ， et al . Optimal operation of active distribution network based on photovoltaic and energy-storage system of multi-dimensional dynamic programming ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3300 - 3306 .

任佳依，顾伟，王勇，等 . 基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度有功无功协调调度［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 5 ）： 1397 - 1407 .

REN Jiayi ， GU Wei ， WANG Yong ， et al . Multi-time scale active and reactive power coordinated optimal dispatch in active distribution network based on model predictive control ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 5 ）： 1397 - 1407 .

李清然，张建成 . 含分布式光伏电源的配电网电压越限解决方案［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 22 ）： 117 - 123 .

LI Qingran ， ZHANG Jiancheng . Solutions of voltage beyond limits in distribution network with distributed photovoltaic generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 22 ）： 117 - 123 .

FAQIRY M N ， WANG L ， WU H . HEMS-enabled transactive flexibility in real-time operation of three-phase unbalanced distribution systems ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2019 ， 7 （ 6 ）： 1434 - 1449 .

徐崇博，杨晓东，张有兵，等 . 考虑风险管控的含智能软开关主动配电网随机运行优化方法［J/OL］. 电力系统自动化［ 2020-06-08 ］. http：//dx.doi.org/10.7500/AEPS20200331004 http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20200331004 .

XU Chongbo ， YANG Xiaodong ， ZHANG Youbing ， et al . Stochastic operation optimization method for active distribution networks with soft open point considering risk management and control ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2020-06-08 ］. http：//dx.doi.org/10.7500/AEPS20200331004 http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20200331004 .

BEN-TAL A ， NEMIROVSKI A . On polyhedral approximations of the second-order cone ［J］. Mathematics of Operations Research ， 2001 ， 26 （ 2 ）： 193 - 205 .

赖昌伟，黎静华，陈博，等 . 光伏发电出力预测技术研究综述［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 6 ）： 1201 - 1217 .

LAI Changwei ， LI Jinghua ， CHEN Bo . et al . Review of photovoltaic power output prediction technology ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 1201 - 1217 .

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