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基于机会约束模型预测控制的不确定性主动配电网电压调节与损耗最小化
Voltage Regulation and Loss Minimization of Active Distribution Networks With Uncertainties Using Chance-Constrained Model Predictive Control
| 作者 | Mudaser Rahman Dar · Sanjib Ganguly |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Systems |
| 出版日期 | 2024年11月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 模型预测控制MPC |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏发电 电动汽车 配电网 电压控制 随机实时控制模型 |
语言:
中文摘要
光伏(PV)与电动汽车(EV)的高度集成给配电网(DN)带来了显著的不确定性,导致频繁且不确定的电压波动。光伏单元和电动汽车充电站的有功/无功功率可通过多时间尺度协调有效实现实时电压控制。本文提出了一种基于机会约束模型预测控制(CC - MPC)的随机实时控制模型,用于协调电压控制。该模型采用多步优化模型,实现了包括光伏、电动汽车和有载调压变压器(OLTC)在内的控制设备之间的多时间尺度协调。采用基于场景的方法来处理节点功率的不确定性(常规负荷、电动汽车和可再生能源具有不同程度的不确定性),运用滚动时域控制,同时确保网络安全约束。通过采用反向场景缩减技术提高计算效率,并使用预定义的置信参数保证解的精度。利用33节点网络和IEEE - 123节点配电网进行了详细的案例研究,以验证所提模型的有效性和可扩展性。与基于确定性模型预测控制的框架进行对比,验证了该模型处理不确定性和降低控制成本的有效性。
English Abstract
The high integration of photovoltaics (PVs) and electric vehicles (EVs) introduces significant uncertainty to distribution networks (DNs), leading to frequent and uncertain voltage fluctuations. The active/reactive power from photovoltaic units and EV charging stations can effectively manage real-time voltage control through multi-time scale coordination. This paper proposes a stochastic real-time control model based on chance-constrained model predictive control (CC-MPC) for coordinated voltage control. The proposed model adapts multi-time scale coordination among control devices, encompassing PVs, EVs, and on-load tap changer (OLTC), using a multi-step optimization model. A scenario-based approach is used to account for the nodal power uncertainties (with different levels of uncertainties for conventional loads, EVs, and renewables), using receding horizon control while ensuring network security constraints. The computational efficiency is increased by employing the backward scenario reduction technique while maintaining the solution accuracy using a pre-defined confidence parameter. Detailed case studies are carried out using 33-bus network and IEEE-123 bus distribution network, to validate the efficacy and scalability of the proposed model. The comparison with a deterministic MPC-based control framework validates the effectiveness of uncertainty handling and control cost reduction.
S
SunView 深度解读
该机会约束MPC技术对阳光电源配电网侧产品具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统的多时间尺度协调控制,通过场景削减技术处理光伏出力和负荷不确定性,优化储能充放电策略实现电压调节与损耗最小化。对SG系列光伏逆变器的无功调节功能提供优化依据,结合充电桩的V2G功能构建源网荷储协同控制架构。建议将概率约束方法集成到iSolarCloud平台的智能调度模块,提升阳光电源在主动配电网解决方案中的竞争力,特别是在高比例新能源接入场景下的电压质量保障和经济运行能力。