本发明属于分布式储能领域，尤其涉及一种以消除电压越限为目标的分布式储能控制方法，具体是利用分布式储能充放电提高配电网节点电压水平。
背景技术：
随着大规模中国电动汽车(electricvehicle,ev)接入电网，使配电网负荷大幅度抬升，分布式电源(distributedgenerator,dg)并网使得配电网节点电压不同程度的上升，造成了配电网节点电压越限问题。为解决配电网节点电压越限问题，现有技术采取的措施是，通过对配电设备进行升级改造以适应ev与dg接入对配电网的冲击，但存在新增设备利用率低、经济性差且短期无法实施等弊端。而通过加强对配电网dg接入点、接入容量的优化来缓解对负荷的影响，其效果有限且无法从根本上解决电压质量问题。基于集群的控制方式可以弥补传统控制的不足，进一步降低因dg与ev接入对配电网电压造成的影响。现阶段集群储能控制主要从电压安全约束角度出发，集中于如何利用储能提高系统电压水平，忽略储能实际运行中的经济收益。
如何设计合理的分布式储能控制方法，以解决配电网电压越限问题是本领域技术人员一直渴望解决，但迄今尚未解决的难题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是，提供一种以消除配电网节点电压越限为目标的分布式储能集群控制方法。其方法科学合理，适用性强，能够保证配电网和储能系统安全稳定运行，提高供电质量。
实现本发明目的所采取的技术方案是：一种以消除配电网节点电压越限为目标的分布式储能调压控制方法，其特征是，它包括以下步骤：
步骤1.对配电网进行集群划分
为形成不同的储能调控集群，应在考虑电气联系的情况下对配电网进行集群划分，目标函数为：
式中：ρ为系统模块度，m为网络中所有边权之和，dij为节点i与节点j之间的电气距离，ki、kj分别为与i节点和j节点相连的所有边权之和，划分流程如下：
(a)先将每一个节点均视作一个集群，分析每个集群相邻节点合并到该集群中系统模块度变化量，找到最大的变化量并将其对应节点合并集群中，重复此过程，直至模块度不再发生变化；
(b)将同一个集群的节点等效为一个节点，参与迭代判断过程，寻找网络整体模块度最大时对应的网络划分；
步骤2.建立节点电压控制目标函数
为保证系统电压位于合理范围内，各节点电压应位于最大偏差允许范围内，目标函数为：
umin≤un,t≤umax(3)
式中：umin为节点电压下限值，un,t为n节点在t时刻电压值的大小，umax为节点电压上限值；
步骤3.建立储能系统充放电功率和电量约束条件
约束条件包括储能荷电状态约束与充放电功率约束，
socmin≤soc(t)≤socmax(4)
soc(0)＝soc(t)(5)
-pess,n≤pess(t)≤pess,n(6)
式中：socmin为荷电状态下限值，socmax为荷电状态上限值，soc(t)为t时刻荷电状态；soc(0)为初始荷电状态，取值0.2，soc(t)为周期末尾时刻荷电状态；pess,n为储能额定功率值；pess(t)为t时刻储能功率值。
步骤4.集群储能调压控制流程设计
(a)输入包括典型日负荷、ev、dg数据、储能参数，根据基于电气距离的模块度指标对配电网集群划分，形成配电网节点集群(clu1、clu2……clun)；
(b)统计各集群内部节点电压越限时间与越限幅度；若存在节点电压越限则筛选越限集群幅度最大集群，幅度相同下取时间最大，置节点电压调节上限uu＝1.05un，节点电压调节下限ud＝0.95un，设置迭代次数h＝1，否则不动作；
(c)选择集群电压越限最严重集群k作为调节对象，统计k内部各个节点电压越限幅度，选择越限最严重节点l作为调节对象，计算l节点电压灵敏度
(d)当该节点电压大于电压上限值时(ul(t)>ud(t))，储能充电以降低节点电压，充电功率为pc(t)＝(ul(t)-ud(t))/sl；当节点k电压小于电压下限值时(ul(t)<ud(t))，储能放电抬升电压水平，储能放电功率为pdis(t)＝(ud(t)-ul(t))/sl，计算储能平衡功率，当(σpc(t) σpdis(t))>0时，pbl＝﹣(σpc(t) σpdis(t))/tbl)，tbl为凌晨低电价时段，即0:00-8:00时；当(σpc(t) σpdis(t))<0时，pbl＝﹣(σpc(t) σpdis(t))/tbl)，tbl为晚间电价高峰时段，即19:00-24:00时；
(e)输出本次调节各个集群储能时序出力pess(h)＝pc(t) pdis(t) pbl(t)，将不同集群储能出力按pess,i(h)＝pess(h)×si/∑si(si为i节点节点电压灵敏度，∑si为储能安装点灵敏度之和分配给群内储能，计算系统整体节点电压水平dreg，计算储能售电收益fsale与购电收益fbuy，分析系统网损减少量△ploss及网损收益floss，得出储能运行综合收益ft；
(f)判断电压调节标准是否小于最大调节标准，uu>un且ud<un，若满足条件，则将电压上限调节标准下移、下限调节标准上移，un △u，uu-△u,其中△u＝0.001un，迭代次数h＝h 1，返回步骤c重新进入循环，直至满足条件。确定电压可调节范围内，uu>un且ud<un对应的储能运行收益集合ai＝{fi,fi 1,…，fm，…，fh}，确定最大运行收益fm＝max(a)，输出储能最优运行收益fm对应的时序出力pess(m)。
本发明的一种以消除配电网节点电压越限为目标的分布式储能调压控制方法，其特点是，它包括采用对配电网进行集群划分，建立节点电压控制目标函数，建立储能系统充放电功率和电量约束条件、集群储能调压控制流程设计等步骤，能够应对不同负荷场景，针对性的采取储能动作方式，通过储能对节点电压过高时吸收电能与在节点电压较低时释放电能，实现节点电压的调控，同时显著提高了系统综合电压水平。具有方法科学合理，适用性强等优点，能够保证配电网和储能系统安全稳定运行，提高供电质量和系统运行的经济性。
附图说明
图1为一种以消除配电网节点电压越限为目标的分布式储能控制方法流程图；
图2为节点电压分布示意图(当分布式电源，电动汽车接入配电网比例较低时，仅发生节点电压越下限情况状态)；
图3为节点电压分布示意图(当分布式电源，电动汽车接入配电网比例较高时，同时出现节点电压越下限和越上限问题状态)；
图4为控制结果示意图(节点电压过高时段进行充电状态)；
图5为控制结果示意图(节点电压较低时段放电状态)；
图6为场景一储能的运行状态示意图；
图7为场景二储能的运行状态示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，以下实例用于说明本发明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
具体控制流程图如图1所示，本发明是一种以消除配电网节点电压越限为目标的分布式储能控制方法，包括对配电网进行集群划分，建立节点电压控制目标函数，建立储能系统充放电功率和电量约束条件、集群储能调压控制流程设计，具体步骤是：
步骤1.对配电网进行集群划分
为形成不同的储能调控集群，应在考虑电气联系的情况下对配电网进行集群划分，目标函数为：
式中：ρ为系统模块度，m为网络中所有边权之和，dij为节点i与节点j之间的电气距离，ki、kj分别为与i节点和j节点相连的所有边权之和，划分流程如下：
(a)先将每一个节点均视作一个集群，分析每个集群相邻节点合并到该集群中系统模块度变化量，找到最大的变化量并将其对应节点合并集群中，重复此过程，直至模块度不再发生变化；
(b)将同一个集群的节点等效为一个节点，参与迭代判断过程，寻找网络整体模块度最大时对应的网络划分；
步骤2.建立节点电压控制目标函数
为保证系统电压位于合理范围内，各节点电压应位于最大偏差允许范围内，目标函数为：
umin≤un,t≤umax(3)
式中：umin为节点电压下限值，un,t为n节点在t时刻电压值的大小，umax为节点电压上限值；
步骤3.建立储能系统充放电功率和电量约束条件
约束条件包括储能荷电状态约束与充放电功率约束，
socmin≤soc(t)≤socmax(4)
soc(0)＝soc(t)(5)
-pess,n≤pess(t)≤pess,n(6)
式中：socmin为荷电状态下限值，socmax为荷电状态上限值，soc(t)为t时刻荷电状态；soc(0)为初始荷电状态，取值0.2，soc(t)为周期末尾时刻荷电状态；pess,n为储能额定功率值；pess(t)为t时刻储能功率值。
步骤4.集群储能调压控制流程设计
(a)输入包括典型日负荷、ev、dg数据、储能参数，根据基于电气距离的模块度指标对配电网集群划分，形成配电网节点集群(clu1、clu2……clun)；
(b)统计各集群内部节点电压越限时间与越限幅度；若存在节点电压越限则筛选越限集群幅度最大集群，幅度相同下取时间最大，置节点电压调节上限uu＝1.05un，节点电压调节下限ud＝0.95un，设置迭代次数h＝1，否则不动作；
(c)选择集群电压越限最严重集群k作为调节对象，统计k内部各个节点电压越限幅度，选择越限最严重节点l作为调节对象，计算l节点电压灵敏度
(d)当该节点电压大于电压上限值时(ul(t)>ud(t))，储能充电以降低节点电压，充电功率为pc(t)＝(ul(t)-ud(t))/sl；当节点k电压小于电压下限值时(ul(t)<ud(t))，储能放电抬升电压水平，储能放电功率为pdis(t)＝(ud(t)-ul(t))/sl，计算储能平衡功率，当(σpc(t) σpdis(t))>0时，pbl＝﹣(σpc(t) σpdis(t))/tbl)，tbl为凌晨低电价时段，即0:00-8:00时；当(σpc(t) σpdis(t))<0时，pbl＝﹣(σpc(t) σpdis(t))/tbl)，tbl为晚间电价高峰时段，即19:00-24:00时；
(e)输出本次调节各个集群储能时序出力pess(h)＝pc(t) pdis(t) pbl(t)，将不同集群储能出力按pess,i(h)＝pess(h)×si/∑si(si为i节点节点电压灵敏度，∑si为储能安装点灵敏度之和分配给群内储能，计算系统整体节点电压水平dreg，计算储能售电收益fsale与购电收益fbuy，分析系统网损减少量△ploss及网损收益floss，得出储能运行综合收益ft；
(f)判断电压调节标准是否小于最大调节标准，uu>un且ud<un，若满足条件，则将电压上限调节标准下移、下限调节标准上移，un △u，uu-△u,其中△u＝0.001un，迭代次数h＝h 1，返回步骤c重新进入循环，直至满足条件。确定电压可调节范围内，uu>un且ud<un对应的储能运行收益集合ai＝{fi,fi 1,…，fm，…，fh}，确定最大运行收益fm＝max(a)，输出储能最优运行收益fm对应的时序出力pess(m)。
对实施例的储能运行效果分析，验证本发明所述方法的有效性。
根据实际情况进行计算，同时检验本发明控制方法的有效性，进行算例分析。
本实例采用某地区的春季典型天数据。风电及光伏均采用晴天作为典型日，根据分布式电源接入情况及未来可能出现的接入情况，构建了两种可能出现的电压越限场景。
当分布式电源，电动汽车接入配电网比例较低时，仅发生节点电压越下限情况，节点电压分布如图2所示。分别在10:30-11:30与19:30-22:00左右出现节点电压越下限。原因是该时段处于负荷晚高峰期间，负荷的突增引起节点电压水平的下降。当分布式电源，电动汽车接入配电网比例较高时，同时出现节点电压越下限和越上限问题，节点电压分布如图3所示。在12:00-15:00左右出现越上限，在19:30-21:30左右出现了节点电压越下限情况。原因是前者为分布式电源出力较大时段，节点电压升高造成了电压越限与电压水平下降，而后者则是因为晚高峰负荷突增引发的电压水平下降问题。
基于上述情况，采用本发明所述方法对该配电网系统接入分布式储能系统并配置控制方法。储能接入后，在节点电压过高时段进行充电，在节点电压较低时段放电，消除了节点电压越限，同时提高了系统综合电压水平，有利于提高配电网电能质量及分布式电源消纳。控制结果如图4和图5所示。图4为场景一储能调控后节点电压，图5为场景2储能调控后节点电压，图6为场景一储能的运行状态，图7为场景二储能的运行状态。由此可以证明本发明中的控制方法真实有效，确实的能够通过配置分布式储能系统控制方法实现消除配电网节点电压越限。
本发明实施例仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
1.一种以消除配电网节点电压越限为目标的分布式储能调压控制方法，其特征是，它包括以下步骤：
步骤1.对配电网进行集群划分
为形成不同的储能调控集群，应在考虑电气联系的情况下对配电网进行集群划分，目标函数为：
式中：ρ为系统模块度，m为网络中所有边权之和，dij为节点i与节点j之间的电气距离，ki、kj分别为与i节点和j节点相连的所有边权之和，划分流程如下：
(a)先将每一个节点均视作一个集群，分析每个集群相邻节点合并到该集群中系统模块度变化量，找到最大的变化量并将其对应节点合并集群中，重复此过程，直至模块度不再发生变化；
(b)将同一个集群的节点等效为一个节点，参与迭代判断过程，寻找网络整体模块度最大时对应的网络划分；
步骤2.建立节点电压控制目标函数
为保证系统电压位于合理范围内，各节点电压应位于最大偏差允许范围内，目标函数为：
umin≤un,t≤umax(3)
式中：umin为节点电压下限值，un,t为n节点在t时刻电压值的大小，umax为节点电压上限值；
步骤3.建立储能系统充放电功率和电量约束条件
约束条件包括储能荷电状态约束与充放电功率约束，
socmin≤soc(t)≤socmax(4)
soc(0)＝soc(t)(5)
-pess,n≤pess(t)≤pess,n(6)
式中：socmin为荷电状态下限值，socmax为荷电状态上限值，soc(t)为t时刻荷电状态；soc(0)为初始荷电状态，取值0.2，soc(t)为周期末尾时刻荷电状态；pess,n为储能额定功率值；pess(t)为t时刻储能功率值。
步骤4.集群储能调压控制流程设计
(a)输入包括典型日负荷、ev、dg数据、储能参数，根据基于电气距离的模块度指标对配电网集群划分，形成配电网节点集群(clu1、clu2……clun)；
(b)统计各集群内部节点电压越限时间与越限幅度；若存在节点电压越限则筛选越限集群幅度最大集群，幅度相同下取时间最大，置节点电压调节上限uu＝1.05un，节点电压调节下限ud＝0.95un，设置迭代次数h＝1，否则不动作；
(c)选择集群电压越限最严重集群k作为调节对象，统计k内部各个节点电压越限幅度，选择越限最严重节点l作为调节对象，计算l节点电压灵敏度
(d)当该节点电压大于电压上限值时(ul(t)>ud(t))，储能充电以降低节点电压，充电功率为pc(t)＝(ul(t)-ud(t))/sl；当节点k电压小于电压下限值时(ul(t)<ud(t))，储能放电抬升电压水平，储能放电功率为pdis(t)＝(ud(t)-ul(t))/sl，计算储能平衡功率，当(σpc(t) σpdis(t))>0时，pbl＝﹣(σpc(t) σpdis(t))/tbl)，tbl为凌晨低电价时段，即0:00-8:00时；当(σpc(t) σpdis(t))<0时，pbl＝﹣(σpc(t) σpdis(t))/tbl)，tbl为晚间电价高峰时段，即19:00-24:00时；
(e)输出本次调节各个集群储能时序出力pess(h)＝pc(t) pdis(t) pbl(t)，将不同集群储能出力按pess,i(h)＝pess(h)×si/∑si(si为i节点节点电压灵敏度，∑si为储能安装点灵敏度之和分配给群内储能，计算系统整体节点电压水平dreg，计算储能售电收益fsale与购电收益fbuy，分析系统网损减少量△ploss及网损收益floss，得出储能运行综合收益ft；
(f)判断电压调节标准是否小于最大调节标准，uu>un且ud<un，若满足条件，则将电压上限调节标准下移、下限调节标准上移，un △u，uu-△u,其中△u＝0.001un，迭代次数h＝h 1，返回步骤c重新进入循环，直至满足条件。确定电压可调节范围内，uu>un且ud<un对应的储能运行收益集合ai＝{fi,fi 1,…，fm，…，fh}，确定最大运行收益fm＝max(a)，输出储能最优运行收益fm对应的时序出力pess(m)。
技术总结