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基于特征融合的配电网源-荷-储完全分布式协调控制方法.pdf
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1、PowerSystem&Automation电力系统及其自动化电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期基于特征融合的配电网源荷储完全分布式协调控制方法杨延栋,舒斐,马金晨?,王中伟?(1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院,新疆乌鲁木齐8 30 0 0 0;2.中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司,辽宁沈阳110 16 8)摘要:为解决电能供不应求难题,优化削峰填谷效果,控制配电网功率,提出基于特征融合的配电网源荷一储完全分布式协调控制方法。通过改进K一均值聚类方法融合配电网特征,以有功功率波动及配电系统网损最小为目标函数,以节点潮流和负荷转化平衡等为约束条件,构建配电网源荷一储完全分布式协调
2、控制模型。试验结果表明:削峰填谷效果突出,且配电网功率曲线更加平缓。完成配电网源荷一储完全分布式协调控制,为相关领域的研究提供参考。关键词:特征融合;分布式;协调控制;源一荷储;目标函数;约束条件D01:10.3969/j.issn.1000-3886.2023.04.010中图分类号】TM727文献标志码】A文章编号10 0 0-38 8 6(2 0 2 30 4-0 0 30-0 4Fully Distributed Coordinated Control Method forSource-load-storage of Distribution Network Based on Feat
3、ure FusionYang Yandong,Shu Fei,Ma Jinchen,Wang Zhongwei?(1.Electric Power Research Institute,State Grid Xinjiang Electric Power Co.,Ltd.,Urumqi Xinjiang 830000,China;2.Shenyang Institute of Computing Technology Co.,Ltd.,Chinese Academy of Sciences,Shenyang Liaoning 110168,China)Abstract:In order to
4、solve the problem of insufficient electric energy supply,optimize the effect of peak shaving and valley filling,and controlthe power of the distribution network,a fully distributed coordinated control method of source-load-storage in the distribution networkbased on feature fusion was proposed.By im
5、proving the K-means clustering method to integrate the characteristics of the distributionnetwork,the active power fluctuation and the minimum network loss of the distribution system were used as the objective function,and the node power flow,load conversion balance,etc.were used as constraints to c
6、onstruct a fully distributed coordinated controlmodel for source-load-storage of the distribution network.The test results show that the effect of peak shaving and valley filling isoutstanding,and the power curve of the distribution network is smoother.The full distributed coordinated control of the
7、 source-load-storage of the distribution network is thus completed,which provides a reference for the research in related fields.Keywords:feature fusion;distributed;coordination control;source-load-storage;objective function;constraint condition0引言储能系统是配电网结构的重要部分,可协同分布式能源出力,优化用户负荷响应需求,并能作为备选能源使配电网能源
8、得到有效利用1-4。采用何种手段对配电网源荷储进行有效协调控制是呕待解决的核心问题王侨侨等5为确保微电网接人配电网的平稳安全运行,提出基于势博奔理论的分布式多目标优化算法,但该方法未考虑配电网源储一荷的基本特征,协调优化效果不突出。权然等6 针对配电网源荷的高随机性对配电网运行稳定的不利影响,提出源网荷储互动的多目标优化方法,但该方法优化后的配电网稳定性仍有待加强针对当前研究现状,本文提出基于特征融合的配电网源荷一储完全分布式协调控制方法,通过协调控制可调节负荷、储能系统配合分布式能源出力,以提高配电网的安全性、稳定性。定稿日期:2 0 2 2-0 1-2 030Electrical Auto
9、mation1配电网源一荷一储完全分布式协调控制1.1配电网源一荷一储特征融合1.1.1配电网源一荷一储特征提取通过对无规律的频率波进行经验模态分解后,可获得数个频率简单的波和残波,转换过程为:(1)获得原始配电网源荷储数据序列X(t)的最大值点,通过三次样本差值函数对其进行拟合,得到原始配电网源一荷一储数据的上包络线。(2)再寻找X(t)的最小值点,通过三次样本差值函数对其进行拟合,得到原始配电网源一荷储数据的下包络线。求上、下包络线的平均值,用gl表示。(3)从原始配电网源-荷-储数据序列X(t)中将gi去掉,生成另一数据序列h,如式(1)所示h,=X(t)-g1(1)(4)寻找h,的极值
10、点,当其数量比2 大时,退回到第一步,继续进行再次分解,否则停止分解。ElectricalAutomation31PowerSystem&Automation电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期电力系统及其自动化对配电网源一荷一储信号进行分解后,即可获得数个本征模函数、原始波动信号及其频谱。1.1.2改进K一均值聚类的源一荷一储特征融合X=x1,x2,,x,为设定的源-荷-储特征数据集,x;vx为数据集的随机数据对象,二者的欧式距离如式(2)所示d(x;,x,)=(x-x 12+x2-x,/2+.+x-x,12)1/2(2)式中:x,为包含个属性值向量,=(x,,x,=(x,.,x;cic
11、,为聚类中心,c,=(ca,c,c,=c,c,f。C ic,的欧式距离如式(3)所示。d(c;,c,)=(Ica-C,12+c2-C,/2+.+ci=C,2)1/2(3)式中:Ci、C2、C为聚类中心;L为数量。任意两个聚类中心间的欧式距离如式(4)所示rd(c,c,)=(ca-cn P+Ica-C,I+.+cr-c,I2)/2i=1,2,.,L-1(4)Lj=i+1,i+2,.,L改进K均值聚类方法源荷储特征融合的基本思想是:在X数据集中,任意选择L个数据,循环筛选M-1次,构成点集,其数量为M个,各点集中数据对象个数为L个。针对所有点集,计算两数据对象的最小距离mind(c,c,)、mi
12、n z d(c,c)、mi n md(c,c)。在以上最小距离中确定最大距离,表示为maxmin,d(ci,c),minzd(ci,c),mind(c,c,)1。通过该最小距离确定其所在点集,以其数据对象作为改进K-均值聚类方法的聚类中心初值,M值的区间为数据对象维数的5 10 倍。聚类准则函数如式(5)所示。LE=2Zlx-mll(5)j=IxEWi式中L为聚类个数;W,为第j个簇,j=1,2,L;x为簇中随机数据对象;m,为平均值。数据集X内包含源-荷-储特征数据对象个数n,将X、L作为聚类算法的输人,获得的绝对误差之和极小值对应的类作为聚类结果。改进K均值聚类方法的源荷储特征融合流程为:
13、第一步:在X数据集中任选L个数据对象,循环筛选M次,构成M个点集,c1,C12,Cuzf、i c 2 1,C2 2,,C2 Lf、i c m,Cm,CML第二步:针对所有点集,计算两数据对象的最小距离min,d(c,c)、mi n z d(c;,c,)、mi n md(c,c,)。第三步:确定步骤二中距离最大值,并获取其所在点集,将其数据对象作为聚类中心开始聚类。针对各数据对象,对其至聚类中心的距离进行求解,将之归类至距离最小的簇,进而求解绝对误差及E。聚类中心替换:对于全部簇内的数据对象,求解其平均值,将其作为簇的聚类中心替换原有聚类中心,再次求解绝对误差及E。将得到的两个E值进行对比,当其
14、差值的绝对值不大于阈值时,继续第四步,否则退回第二步。第四步:得到源荷储特征融合结果A。1.2配电网源一荷一储完全分布式协调控制模型1.2.1目标函数根据配电网源荷一储特征聚类结果A,构建配电网源-荷一储完全分布式协调控制模型,模型的目标函数为:(1)有功功率呈极小幅度变动,为最小值,如式(6)所示NMmin PAPPcn+AP-AP(6)Dmlossn=1m=i式中:Pcn为配电网并人的分布式电源的有功功率输出值;PDm为并人的可再生能源的有功功率输出值;Ploss为配电系统的网损总值。(2)配电系统的网损总值为最小值,如式(7)所示。KKAG,(U3+UF-2U.U.cos 0,)minP
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