[发明专利]考虑分布式电源无功补偿成本的电网无功优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电网运行配电技术领域，尤其涉及一种考虑分布式电源无功补偿成本的电网无功优化方法。

背景技术

随着分布式电源的快速发展，分布式电源已成为电网调度环节中不可或缺的角色。在传统的电力工业结构模式下，发电商和电网公司有着共同的经济利益目标，因此传统无功优化模型中网损最小化目标能够满足他们的共同利益要求，从而使传统无功优化模型具有现实的可行性。但是在智能电网架构下，电力市场机制形成以后，能够提供无功辅助服务的分布式电源运营商和电网公司属于不同的经济利益主体，具有不同的利益需求，无功功率不再是有功功率的附属品，而是和有功功率一样成为可消费的商品，需要电网公司向分布式电源运营商支付无功服务的费用。

在不对分布式电源发出的无功进行经济补偿时，分布式电源对电网提供无功支撑不仅没有利益，而且有时增发无功还会降低有功输出从而影响有功收益，因此这种情况下分布式电源运营商并不愿意参与到电网的无功优化中来。为了充分调动分布式电源运营商参与电网无功优化的积极性，有必要从市场的角度出发考虑对分布式电源运营商提供无功服务的经济补偿问题。由于分布式电源提供的无功功率不再是无偿的，因此虽然分布式电源多发无功可以减小网络损耗，但是电网公司需要为多发的无功付费，而且电网的电压偏移也跟无功分布情况息息相关。因此有必要研究电网公司在竞争电力市场环境下，兼顾经济性与安全性，购买多种无功辅助服务的无功优化调度模型。

目前国内外学者针对电力市场环境下的无功优化研究基本分为两类：一类是无功辅助服务的定价研究，一类是考虑无功成本补偿的无功优化调度研究。关于第二类研究的一些文献侧重于不同类型分布式发电机组的成本分析，然后在成本分析的基础上建立电网的无功优化调度经济模型，而忽视了优化结果对电网安全性的影响。有些研究兼顾了无功优化的经济性和安全性，但其无功优化模型并没有考虑多种分布式电源的参与。

发明内容

为了解决目前电网无功优化方法无法同时兼顾经济性和安全性的问题，本发明提出了一种考虑分布式电源无功补偿成本的电网无功优化方法，包括如下步骤：

步骤1：分析分布式电源的无功服务成本，收集分布式电源技术参数，建立分布式电源无功服务成本模型；

步骤2：计及节点电压约束条件、可调变压器变比约束条件，兼顾经济性与安全性建立了以运行成本最小和电压偏差最小为目标函数的电网多目标无功优化模型；

步骤3：运用非支配排序遗传算法(NSGA-II)对步骤2的无功优化模型进行求解，采用优劣解距离法(TOPSIS法)在最优解集中求取分布式电源的最优无功出力。

所述步骤1建立分布式电源无功服务成本模型包括：光伏无功服务补偿成本和双馈风机无功服务补偿成本，具体计算方法包括：

1)光伏无功服务补偿成本的计算

光伏电站无功运行费用以逆变器的有功功率损耗费用为主，逆变器损耗可近似由二阶多项式函数表示：

P_L,PV(S_PV)＝l₀+l_V×S_PV+l_R×S²_PV(1)

式中：S_PV是逆变器输出的视在功率；l₀、l_V、l_R分别表示待机损耗、电压相关损耗(与电流I成比例)和电流相关损耗的损耗系数(与电流的平方I²成比例),这些损耗系数可由逆变器厂商提供的逆变器效率曲线估算得到；

光伏电站日间既可发出有功又可发出无功，发出无功而增加的损耗可以由逆变器发出和不发出无功时的损耗差获得，光伏电站夜间不发出有功但会由从电网吸收无功而产生损耗：

P_PV是逆变器输出的有功功率，Q_PV是逆变器输出的无功功率；

因此对光伏电站无功服务的支付公式如下：

式中为光伏电站无功服务费用，FIT_PV是光伏的上网电价，指每kWh可再生能源发电获得的收益；

2)双馈风机无功服务补偿成本的计算

双馈风机的无功服务运行成本以机械和电力电子器件产生的额外有功损耗为主，假设网侧变换器始终工作在单位功率因数下，因此不考虑网侧变换器的功率损耗；机侧的变换器的功率损耗函数为：