恭喜浙江大学;广西大学覃洪培获国家专利权
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龙图腾网恭喜浙江大学;广西大学申请的专利一种大规模分布式光伏电压-频率协调支撑控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119231574B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411750148.7,技术领域涉及:H02J3/24;该发明授权一种大规模分布式光伏电压-频率协调支撑控制方法是由覃洪培;万灿;何子涵;刘辉;鞠平;赵波;赵景涛;彭琰;郑舒设计研发完成,并于2024-12-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种大规模分布式光伏电压-频率协调支撑控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种大规模分布式光伏电压‑频率协调支撑控制方法,该方法建立了一种分布式光伏本地下垂控制参数优化模型,以优化本地有功频率与无功电压下垂控制参数。在实时控制阶段,分布式光伏结合本地量测和优化后的下垂控制曲线,快速调节输出功率以响应系统电压和频率偏差。本发明方法能够充分利用分布式光伏灵活功率调节能力,保证配电网电压安全性并改善系统频率响应特性。针对分布式光伏本地有功频率与无功电压下垂控制回路间的耦合干扰,提出一种临界电压边界以表征分布式光伏的调压能力极限,并利用该临界电压边界来重构下垂控制参数优化模型的电压约束,可有效防止因分布式光伏参与频率调节而造成的配电网局部电压越限。
本发明授权一种大规模分布式光伏电压-频率协调支撑控制方法在权利要求书中公布了:1.一种大规模分布式光伏电压-频率协调支撑控制方法,其特征在于,包括以下步骤:1通过分析有功频率和无功电压下垂控制回路间的耦合关系,推导表征分布式光伏最大调压能力的临界电压边界;2基于模型预测控制理论,考虑分布式光伏无功电压和有功频率下垂控制函数,以最小化分布式光伏有功备用与无功出力为目标,构建分布式光伏本地下垂控制参数优化模型;3通过对所述分布式光伏本地下垂控制参数优化模型进行线性化,获得分布式光伏本地下垂控制参数混合整数线性优化模型,所述分布式光伏本地下垂控制参数混合整数线性优化模型具体包括线性化后的配电网潮流模型、线性化后的分布式光伏无功电压下垂控制函数、线性化后的逆变器容量约束以及线性化后的目标函数;4基于临界电压边界重构所述分布式光伏本地下垂控制参数混合整数线性优化模型的电压约束,利用求解器求解分布式光伏本地下垂控制参数混合整数线性优化模型,基于求解结果配置分布式光伏本地下垂控制参数,分布式光伏根据本地量测和下垂控制快速改变其输出功率,实现电压和频率协调支撑;步骤1中,所述临界电压边界为: 式中:和表示临界电压上、下界;Vmax和Vmin分别表示所允许的最大、最小电压;表示配电网络电压-有功灵敏度矩阵;kvu和kvl分别表示分布式光伏向上、向下电压下垂控制增益构成的向量,其元素分别为和Λkvu表示对角元为kvu的对角矩阵;表示单位矩阵;Γu和Γl分别为临界电压上界和下界的辅助矩阵;参数γ必须满足和分别表示配电网络电压-无功灵敏度矩阵的第i个和第j个对角元;表示配电网络电压-无功灵敏度矩阵的第i行第j列元素;为防止电压振荡,将向上、向下无功电压下垂控制增益和设置为: 式中:γ为一缩放因子;表示配电网无功-电压灵敏度矩阵中的第i个对角元;所述分布式光伏本地下垂控制参数优化模型具体为: st+h|t=pt+h|t+jqt+h|t,pt+h|t=Ppvt+h|t-PLt+h|t,qt+h|t=Qpvt+h|t-QLt+h|t,Vmin≤Vt+h|t≤Vmax, 式中:为第h个优化时间段的目标函数;||·||1表示l-1范数;Ppv,rut+h|t,Ppv,rdt+h|t,Ppvt+h|t以及Qpvt+h|t均为向量,分别表示分布式光伏在时刻t+h的向上备用、向下备用、输出有功功率以及无功功率输出;PLt+h|t和QLt+h|t分别表示在t时刻预测得到的t+h时刻有功和无功负荷;st+h|t,pt+h|t和qt+h|t分别表示t+h时刻配电网络节点注入的视在功率、有功功率和无功功率;Vt|t表示t时刻节点电压量测值;Vt+h|t表示在t时刻预测得到的t+h时刻节点电压;ΛVt+h|t表示对角元为Vt+h|t的对角矩阵;Y表示导纳矩阵中除去参考节点相关的行和列后剩余的矩阵;y0表示导纳矩阵中对应于参考节点且不包含第一个元素的列构成的向量;表示t时刻的参考电压;表示取共轭运算;Vmax和Vmin分别为最大、最小允许电压;和分别表示t时刻分布式光伏i的有功和无功功率调整量;和分别表示分布式光伏i的本地有功频率与无功电压下垂控制函数;Vi,t表示t时刻测量得到的第i个分布式光伏所连节点上的电压;和分别表示分布式光伏i的向上、向下频率下垂控制增益;以及分别为有功频率下垂控制函数的饱和阈值下限、死区下限、死区上限、饱和阈值上限;和分别为向量Ppv,rut+h|t和Ppv,rdt+h|t中的第i个元素;以及分别为无功电压下垂控制函数的饱和阈值下限、死区下限、死区上限、饱和阈值上限;和分别为对应于电压死区的无功功率参考值和最大可用无功功率;ft为t时刻本地频率;表示分布式光伏i在t时刻的有功功率输出,是Ppvt+h|t的第i个元素;表示分布式光伏i在t时刻的最大可用有功功率预测值;和分别表示分布式光伏所允许的最大向上、向下有功备用系数;和分别为输电系统运营商规定的向上、向下聚合有功频率下垂控制增益;和分别表示输电系统运营商给定的有功频率下垂控制函数的饱和阈值下限、死区下限、死区上限、饱和阈值上限;表示分布式光伏i的安装容量;表示分布式光伏实际输出无功功率,是Qpvt+h|t的第i个元素;ψi为线性化系数,用于表示配网各节点注入功率变化与变电站出口功率调整量间的线性关系;Npv表示分布式光伏数量,表示分布式光伏所在节点索引的集合;表示控制时域;步骤3中,所述线性化后的配电网潮流模型为:ΔV≈H11Δp+H12Δq,Δp=p-pss,Δq=q-qss,Δpd=ΨΔp,式中:ΔV表示节点注入功率变化引起的电压变化量;Δp和Δq分别表示配网节点注入有功和无功变化量;p和q分别表示节点有功和无功功率注入;pss和qss表示稳态时配电网节点注入的有功和无功功率;Δpd表示变电站出口功率变化量;H11、H12和Ψ均为常系数矩阵,分别定义为: 式中:Λ·表示构造对角矩阵;和分别表示取实部和虚部;Y表示导纳矩阵中除去参考节点相关的行和列后剩余的矩阵;y0表示导纳矩阵中对应于参考节点且不包含第一个元素的列构成的向量;V0表示参考电压;表示取共轭运算;Vss表示系统稳态运行点对应的电压;|V0|表示参考电压幅值;θ0表示参考电压相角;g01和b01分别为与变电站相连线路的电导和电纳;和分别为矩阵H11和H21中的第一行;其中H21为一常系数矩阵,采用下式计算: 步骤4中,基于临界电压边界重构所述分布式光伏本地下垂控制参数混合整数线性优化模型的电压约束,具体为: 式中:Vt+h|t表示在t时刻预测得到的t+h时刻节点电压,和表示t时刻基于t+h时刻预测值计算得到的上、下临界电压边界。
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