基于模糊决策算法的主动配电网储能容量最佳配比方法

袁 昊，金 鑫，戈 君

(国网银川供电公司，宁夏 银川 750000)

目前在主动配电网建设的发展下，构建优化的主动配电网能量均衡控制模型，通过参数自适应调节和配网控制算法设计，并结合主动能量控制的方法，实现对主动配电网储能容量最佳配比控制，提高主动配电网储能容量。研究主动配电网储能容量最佳配比模型，对优化主动配电网储能设计和容量扩容方面具有重要意义[1]，相关的主动配电网储能容量最佳配比设计方法研究也受到人们的重大关注。

主动配电网储能容量的最佳配比设计是建立在控制主动配电网储能容量参数的基础上，通过空间参数融合和能耗均衡配置的方法，建立主动配电网储能容量最佳配比均衡调节模型，在传统方法中，对主动配电网储能容量最佳配比控制方法主要有神经网络控制方法、PID控制方法、配电网安全约束控制方法等[2-4]，上述方法通过构建主动配电网储能容量最佳配比控制模型，结合对主动配电网储能容量参数分析，实现对主动配电网储能容量均衡调度和优化控制，但上述方法进行主动配电网储能容量最佳配比的自适应性不好，均衡度不高[5]。针对上述问题，本文提出基于模糊决策算法的主动配电网储能容量最佳配比方法。首先采用并联电容器开关切换的方法构建主动配电网储能容量增益调节模型，分析主动配电网储能匹配参数，以电源、储能及可控负荷等为约束参数，采用模糊决策算法实现主动配电网储能容量配置过程中的寻优调度，分析主动配电网储能容量二阶锥规划模型，然后根据潮流约束和配电网的分布式区间协调控制的方法，实现主动配电网储能容量最佳配比控制设计。最后进行仿真测试分析，体现本文方法在提高主动配电网储能容量最优配比控制能力方面的优越性能。

1 主动配电网储能容量控制参数

1.1 储能有功无功出力约束

为实现基于模糊决策算法的主动配电网储能容量最佳配比控制设计，首先构建主动配电网储能容量增益调节模型，采用多类型分布式电源、储能参数分析，构建并联电容器开关切换模型，采用增益调节的方法[6]，构建主动配电网储能容量增益调节模型，分析主动配电网储能匹配参数，以电源、储能及可控负荷等为约束参数，得到储能容量分布的目标函数：

U=G+(xs+ys)

(1)

采用全局优化的控制方式，得到归一化的目标参数分布空间坐标系(xs,ys)，采用分布式无功优化调度，得到储能容量分布的有向图G=(V,E)，采用有功损耗和电压偏差最小损失分析[7]，等式潮流约束方程：

s(r)=U+jd+F(s)

(2)

式中：jd为有功损耗和电压偏差最小的约束指标参数；F(s)为主动配电网储能容量参数。采用分布式的主动配电网储能开销调节的方法，分析主动配电网储能开销[8]，得到最小能量损失范围：

(3)

式中：M、N分别为有功、无功协调的控制参数，得到功率开销为Pc，在时间段[Si-1,Si)内储能有功无功出力约束为

H(c)=wy+[xp+yp]+P

(4)

1.2 储能容量控制的最佳配置函数建立

分析主动配电网储能匹配参数，以电源、储能及可控负荷等为约束参数，采用分布式的主动配电网储能开销调节的方法，进行主动配电网储能的能量均衡控制，得到储能系统充放电效率为

Ai=H(c)+(t+Ni(t))+(tf+s(l))

(5)

式中：t和Ni(t)分别表示主动配电网储能容量的时间采样点和耦合系数；tf和s(l)分别表示节点i的最大传输功率和总功率，在总的时间开销确定的情况下，得到主动配电网储能匹配的寻优函数为

dg=f+tf+s(l)

(6)

式中：f为有功无功协调调度的方法参数，构建能量匹配模型，得到主动配电网储能匹配目标函数为

(7)

式中：z为主动配电网储能匹配参数，在满足代价函数最小的条件下，根据分解协调原理[9]，得到主动配电网储能容量的加速梯度分解函数：

w(n)=k(h)+[rs+rv]+Qx

(8)

式中：k(h)为主动配电网储能容量最佳寻优函数；rs、rv为不同电压增益和开关频率调节参数，得到主动配电网储能容量控制的最佳配置函数：

(9)

式中：e0为主动配电网储能容量的初始值；gv为主动配电网储能容量控制的模糊寻优控制向量；W(p)是关于p的二次函数，采用分布式的主动配电网储能开销调节的方法，分析主动配电网储能开销，根据全网数据的采集和监测结果，实现储能容量配比控制[10-13]。

2 储能容量配比的最佳控制

2.1 分布式的主动配电网储能参数优化匹配

采用模糊决策算法实现主动配电网储能容量配置过程中的寻优调度，以能耗输出最小为约束参量，结合模糊决策算法[14]，得到分布式的主动配电网储能控制的时间延迟记为

(10)

式中：Vi为配电网节点i的储能调度概率参数；分析输入侧和输出侧回流功率，得到电压增益为t，向量x=[x1x2…xk]表示分布式的主动配电网储能节点的模糊调制向量；Me为分布式主动配电网储能的能耗开销拓扑结构，分布式的主动配电网储能节点的输出功率损失为

fk=xi(m)+Me+Ws(k)

(11)

分析分布式的主动配电网储能节点i的能量综合开销，得到电压增益为xi(m)，在回流功率均显著增强的条件下，得到模糊匹配参量为

P=b(s)+fk+xi(m)

(12)

式中：b(s)为谐振电感的模糊决策结果参数，采用模糊决策寻优方法，得到主动配电网储能容量控制的电压稳态增益为

g(n)=‖tk+tg‖+P

(13)

式中：tk、tg分别表示分布式的主动配电网储能参数，根据上述主动配电网储能容量分布模型设计，结合主动配电网储能开销参数优化调节的方法，实现分布式的主动配电网储能参数优化匹配。

2.2 最佳储能容量均衡控制模型

分析主动配电网储能容量二阶锥规划模型，根据潮流约束和配电网的分布式区间协调控制的方法，得到分布式的主动配电网储能有功功率分布为

(14)

式中：R0为计算变化反射阻抗得到的输出转矩参数；hr为输入有功功率分布值，得到分布式的主动配电网储能分布的谐振目标函数为

Y=Du+fs(d)+hr

(15)

式中：fs(d)为线路参数的阻抗特征分布参数，得到主动配电网储能的最佳均衡控制模型表示为

V(k)=pu+(ph+pb)

(16)

式中：pu为电流环动态；ph为电机的功率损耗；pb为耦合磁损耗。

根据上述分析，构建主动配电网储能容量二阶锥规划模型，根据潮流约束和配电网的分布式区间协调控制方法，实现主动配电网储能容量最佳配比控制设计。

3 试验结果分析

为验证本文方法在实现主动配电网储能容量最佳配比控制中的应用性能，采用Matlab构建仿真试验平台，配电网储能节点分布模型如图1所示。

图1 配电网储能节点分布模型

给定配电网储能节点个数为120，配电网的装机容量分别为 800、600、500 kVA，视在功率为300 kVA，功率上下限为400 kW，根据上述参数设定，得到主动配电网的电流和电压波形如图2所示。

(a) 输出电流

由图2得知，本文方法进行主动配电网的主动配电网储能容量参数调节，输出电流和电压的稳定性较好，在此基础上实现对主动配电网储能容量最佳配比控制，得到优化控制结果对比如图3所示。

图3 主动配电网储能容量最佳配比控制输出

由图3得知，采用该方法进行主动配电网储能容量配置的均衡性较高，实现容量最佳配比控制，测试输出增益，结果如表1所示。

表1 配电网储能输出增益控制 dB

由表1得知，本文方法通过容量最佳匹配控制，提高配电网的输出增益。

4 结束语

构建优化的主动配电网能量均衡控制模型，结合主动能量控制的方法，通过参数自适应调节和配网控制算法设计，实现对主动配电网储能容量最佳配比控制，本文提出基于模糊决策算法的主动配电网储能容量最佳配比方法。采用模糊决策算法实现主动配电网储能容量配置过程中的寻优调度，根据潮流约束和配电网的分布式区间协调控制的方法，结合主动配电网储能开销参数优化调节的方法，实现分布式的主动配电网储能参数优化匹配。研究得知，本文方法进行主动配电网储能容量控制的输出匹配性能较好，提高了输出增益。