(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211211081.0 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市武侯区一环路 南一段24号 申请人 国网河南省电力公司电力科 学研究 院 (72)发明人 汪颖　王心茹　肖先勇　陈韵竹　 胡文曦　王杨　赵劲帅　张文海　 郑子萱　代双寅　 (74)专利代理 机构 成都禾创知家知识产权代理 有限公司 51284 专利代理师 刘凯 (51)Int.Cl. H02J 3/01(2006.01)H02J 3/28(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种配电网光伏和储能协同谐波治理的优 化运行方法 (57)摘要 本发明公开一种配电网光伏和储能协同谐 波治理的优化运行方法， 选择谐波源为含有预期 数量非线性负荷的用户， 根据其容量及工作时发 出的谐波电流的大小， 预留特定的容量， 选择合 适的有源电力滤波器， 并计算有源电力滤波器治 理谐波所需的费用； 将谐波源并入含光伏电站和 储能系统的配电网中， 在不进行任何谐波治理的 情况下， 计算全网的谐波含量； 构建光伏和储能 协同谐波治理运行优化模型并求解。 本发明通过 对不同逆变器的功率、 容量和运行状态以及全网 谐波治理的成本进行约束， 合理分配各时刻各逆 变器输出的谐波电流大小， 对两种分布式电源进 行联合调控， 实现全网的谐波治理效果最优， 提 高可再生能源的利用率。 权利要求书5页 说明书14页 附图1页 CN 115425654 A 2022.12.02 CN 115425654 A 1.一种配电网光伏和储能协同谐波 治理的优化 运行方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 根据谐波源的特性配置有源电力滤波器并计算谐波 治理费用 选择谐波源为含有预期数量非线性负荷的用户， 根据其容量及工作时发出的谐波电流 的大小， 预留特定的容量， 选择合适的有源电力滤波器， 并计算有源电力滤波器治理谐波 所 需的费用； 步骤2： 计算全网初始 谐波水平 将谐波源并入含光伏电站和储能系统的配电网中， 在不进行任何谐波治理的情况下， 计算全网的谐波含量； 步骤3： 构建光伏和储能协同谐波 治理运行优化模型并求 解 步骤3.1： 构造光伏和储能协同谐波 治理的运行优化模型 设置目标函数： 以全网各个节点的 电压总谐波畸变率之和最小， 光伏和储能逆变器治 理谐波的日成本最低为目标， 设置目标函数； 设置约束条件： 通过光伏和储能逆变器的容量及功率约束各自发出的谐波电流大小， 通过治理与被治理双方的成本和收益约束光伏和储能逆变器所发出的谐波电流大小， 通过 系统的实时状态约束 治理配电网谐波的治理程度； 步骤3.2： 运行优化模型求 解 求解系统各时刻的潮流， 根据 得到的基波及各次谐波电压、 电流数据， 运用遗传算法对 模型进行进一步的优化求解， 得到一 天中每时刻光伏逆变器和储能逆变器发出的谐波电流 量、 每时刻用户支付给光伏电站和储能系统的谐波治理服务费单价， 并得出治理后各时刻 全网的谐波水平。 2.根据权利要求1所述的配电网光伏和储能协同谐波治理的优化运行方法， 其特征在 于， 所述步骤1中计算有源电力滤波器治理谐波所需的费用具体为： C0＝CI+CM                                   (1) CI总＝C1+C2+C3+C4+C5                             (3) CM＝m·SAPF                                  (4) 式中， C0为用户购置有源电力滤波器治理谐波的年成本； CI为年投资费用， CM为年运行 维护费用； CI总为有源电力滤波器使用寿命期限内的总投资费用， 包括购置有源电力滤波器 的初始费用C1、 安装场地的电气设计费用C2、 设备的运输费用C3、 设备的安装费用C4以及相 关人员的有源电力滤波器操作培训费用C5； 利用折算公式将CI总折算到1年当中即得到年投 资费用CI， 式(2)中， l和r 分别为有源电力滤波器的使用年限和折现率； m为有源电力滤波器 的运行维护费用系数； SAPF为有源电力滤波器的安装容 量。 3.根据权利要求1所述的配电网光伏和储能协同谐波治理的优化运行方法， 其特征在 于， 所述步骤2中计算全网的谐波含量具体为： 步骤2.1： 通过Op enDSS软件对初始系统进行一天中各个时刻的配电网基波和谐波潮流 计算， 得到各节点基波和各次谐波电压； 步骤2.2： 计算t时刻注入节点 i的基波有功功率和无功 功率：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115425654 A 2Pi(t)＝PPV,i(t)+PESS,i(t)‑PL,i(t)                       (5) Qi(t)＝QPV,i(t)‑QL,i(t)                          (6) 式中， Pi(t)、 Qi(t)分别为t时刻节点i注入的基波有功功率和无功功率； PPV,i(t)、 QPV,i (t)分别为t时刻节点i光伏系统发出的基波有功功率和无功功率； PESS,i(t)为t时刻节点i储 能系统的基波有功功率： 放电时， 储能系统相当于电源， PESS,i(t)为正值； 充电时， 储能系统 相当于负荷， PESS,i(t)为负值； PL,i(t)、 QL,i(t)分别为t时刻节点i的负荷基波有功功率和无 功功率； 步骤2.3： 计算全天各时刻各节点的电压总谐波畸变率， 得到全网的谐波水平初始值； 式中， THDU为电压总谐波畸变率， U1为基波电压方均根 值， Uh为h次谐波电压方均根 值。 4.根据权利要求1所述的配电网光伏和储能协同谐波治理的优化运行方法， 其特征在 于， 所述步骤3中设置目标函数 具体包括： (1)考虑光伏和储能逆变器的配电网谐波治理， 设置目标函数为全网各个节点的电压 总谐波畸变率之和最小： 式中， N为配电网总节点数； THDU,i(t)为t时刻节点 i的电压总谐波畸变率； (2)为使光伏和储能逆变器参与谐波治理的容量达到最优， 使得全网治理谐波的总成 本最低， 即用户利用附近的光伏和储能逆变器治理谐波的日成本C最低， 设置经济性最优的 目标函数如下： minC＝CPV+CESS                         (9) 式中， CPV和CESS分别为光伏电站和储能系统参与谐波 治理所需的日 费用； 其中， 式中， cPV(t)为用户向光伏电站支付的谐波治理服务费单价； DPV(t)为t时刻光伏逆变器 用于治理谐波所发出的畸变功率， 且 式中， Ih,PV(t)为t时刻光伏逆变器发出的h次谐波电流； H为考虑的最大谐波次数； U(t) 为t时刻光伏逆变 器的基波电压有效值； 式中， T1为电池充电时段， 储能系统充电时， 逆变器不参与谐波治理； cESS(t)为用户向储 能系统支付的谐波治理服务费单价； DESS(t)为t时刻储能逆变器用于治理谐波所发出的畸 变功率。权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115425654 A 3