微电网电能质量的治理方法及装置

摘要

本发明提供一种微电网电能质量的治理方法及装置，该方法考虑电能质量治理效益，设置目标函数为微电网运行费用最小，建立经济型有功优化模型作为上层优化模型；考虑目标函数为微电网节点电压偏差和节点谐波电压畸变率最小，以治理节点电压偏差和谐波畸变率的电能质量治理优化模型为下层优化模型；利用上层优化模型及下层优化模型，计算并合理分配并网逆变器的容量，实现了并网逆变器按功率需求并网的同时，还能利用并网逆变器的剩余容量对并网节点的电能污染进行了有效的治理。

权利要求

1.一种微电网电能质量的治理方法，其特征在于，包括：根据预先建立的上层优化目标函数：

迭代

优化出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量；其中，迭代优化出的每个所述并网逆变器的当前有功并网量，满足预先建立的上层优化约束条件；

式中，CLoss表示线路单位功率损耗的费用，ΔPLoss表示线路损耗，PhLoss表示并网逆变器分别在电能转换过程中的损耗，kbuy表示所述目标微电网向主网购电的单位电价，ksell表示所述目标微电网向主网售电的单位电价，Pi表示网络节点i处负荷的有功功率，PDGi表示第i台并网逆变器的有功并网量，NDG表示所述目标微电网中分布式发电装置的数量，Ki表示第i台并网逆变器对应的电能质量治理折合成的成本系数，THDi表示第i台并网逆变器的谐波畸变率，n表示所述目标微电网中并网逆变器的数量，THDN表示所述目标微电网的谐波畸变标准值，ΔUi表示第i台并网逆变器的电压偏差；

利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；

利用预先建立的下层优化目标函数：fdown＝min(α·THD+β·ΔUJFG)计算出所述目标微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值；其中，计算出的微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值，满足预先建立的下层优化约束条件；

式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，ΔUJFG表示电压偏差均方根值，ΔUJFG的计算表达式为： Ui为第i台并网逆变器对应的节点处的电压有效值，N表示所述目标微电网中并网逆变器的数量；α为谐波占电能质量的比重，β为电压偏差占微电网电能质量的比重；

针对每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，执行第一判断流程；其中：所述第一判断流程包括：判断每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件；

在所述第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，返回执行所述利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件；

在所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件的情况下，则针对每个所述并网逆变器的剩余容量，执行第二判断流程；其中，所述第二判断流程包括：判断每个所述并网逆变器的剩余容量是否满足所述并网逆变器的治理容量的需求；

若所述第二判断流程的执行结果为不满足的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，返回执行所述利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第二判断流程的执行结果为满足；

若所述第二判断流程的执行结果为满足的情况下，则判断当前迭代是否是第一次迭代循环；

若判断出所述当前迭代是所述第一次迭代循环，则输出当前迭代循环中的每个所述并网逆变器对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率；

若判断出所述当前迭代不是所述第一次迭代循环，则不断增加所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，返回执行所述利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果和所述第二判断流程的执行结果为不同时满足，输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

2.根据权利要求1所述的治理方法，其特征在于，所述上层优化约束条件，包括系统潮流约束条件、分布式发电出力约束条件及并网逆变器容量约束条件。

3.根据权利要求1所述的治理方法，其特征在于，所述α和所述β的计算表达式分别为：其中

式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，THDN为所述目标微电网的谐波畸变标准值，UVSI表示电压偏差平均值的电压指标，UN为节点电压额定值。

4.根据权利要求1所述的治理方法，其特征在于，所述第一判断流程，包括：判断所述并网逆变器的当前谐波畸变率以及所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值是否满足约束条件：0≤THDi≤THDN以及0≤THD≤THDN；

和判断所述并网逆变器的当前电压偏差以及所述目标微电网的当前电压偏差均方根值是否满足约束条件：0≤Ui≤Uk以及0≤ΔUJFG≤Uk。

5.一种微电网电能质量的治理装置，其特征在于，包括：求解单元，用于根据预先建立的上层优化目标函数：迭代

优化出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量；其中，迭代优化出的每个所述并网逆变器的当前有功并网量，满足所述上层优化约束条件；

式中，CLoss表示线路单位功率损耗的费用，ΔPLoss表示线路损耗，PhLoss表示并网逆变器分别在电能转换过程中的损耗，kbuy表示所述目标微电网向主网购电的单位电价，ksell表示所述目标微电网向主网售电的单位电价，Pi表示网络节点i处负荷的有功功率，PDGi表示第i台并网逆变器的有功并网量，NDG表示所述目标微电网中分布式发电装置的数量，Ki表示第i台并网逆变器对应的电能质量治理折合成的成本系数，THDi表示第i台并网逆变器的谐波畸变率，n表示所述目标微电网中并网逆变器的数量，THDN表示所述目标微电网的谐波畸变标准值，ΔUi表示第i台并网逆变器的电压偏差；

确定单元，用于利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；

计算单元，用于利用预先建立的下层优化目标函数：fdown＝min(α·THD+β·ΔUJFG)计算出所述目标微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值；其中，计算出的微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值，满足预先建立的下层优化约束条件；

式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，ΔUJFG表示电压偏差均方根值，ΔUJFG的计算表达式为： Ui为第i台并网逆变器对应的节点处的电压有效值，N表示所述目标微电网中并网逆变器的数量；α为谐波占电能质量的比重，β为电压偏差占微电网电能质量的比重；

第一执行单元，用于针对每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，执行第一判断流程；

其中：所述第一判断流程包括：判断每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件；

第一调整单元，用于在所述第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并将每个所述并网逆变器的当前有功并网量提供于所述确定单元；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件；

第二执行单元，用于在所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件的情况下，则针对每个所述并网逆变器的剩余容量，执行第二判断流程；其中，所述第二判断流程包括：判断每个所述并网逆变器的剩余容量是否满足所述并网逆变器的治理容量的需求；

第二调整单元，用于若所述第二判断流程的执行结果为不满足的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并将每个所述并网逆变器的当前有功并网量提供于所述确定单元；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第二判断流程的执行结果为满足；

判断单元，用于若所述第二判断流程的执行结果为满足的情况下，则判断当前迭代是否是第一次迭代循环；

输出单元，用于若判断出所述当前迭代是所述第一次迭代循环，则输出当前迭代循环中的每个所述并网逆变器对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率；

第三调整单元，用于若判断出所述当前迭代不是所述第一次迭代循环，则不断增加所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并将每个所述并网逆变器的当前有功并网量提供于所述确定单元；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果和所述第二判断流程的执行结果为不同时满足，由所述输出单元输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

6.根据权利要求5所述的治理装置，其特征在于，所述上层优化约束条件，包括系统潮流约束条件、分布式发电出力约束条件及并网逆变器容量约束条件。

说明书

微电网电能质量的治理方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及到一种微电网电能质量的治理方法及装置。

背景技术

[0002] 随着科学技术的不断发展，微电网逐渐成为大电网供电中的重要补充角色。微电网作为一种小型发配电系统，可以解决一些偏远地区难以与大电网相连而产生的供电难的
问题，并且微电网符合电改方向，可为新能源拓展巨大的发展空间。

[0003] 然而，随着分布式电源、电力电子设备和非线性负荷随机大量地接入微电网，微电网的电能质量污染日益严重，加之其消纳电能质量污染的能力薄弱，导致微电网的常常受
到电能质量污染问题上的困扰。现阶段，亟需一种能够治理微电网电能质量，有效提高设备
利用效率的方法。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种微电网电能质量的治理方法及装置，可对微电网中的各个并网逆变器的容量进行合理分配，以达到治理微电网电能污染的目的。

[0005] 为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

[0006] 本发明实施例第一方面提供了一种微电网电能质量的治理方法，包括：

[0007] 根据预先建立的上层优化模型，求解出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量；

[0008] 利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；

[0009] 利用预先建立的下层优化模型处理每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差，计算出所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根
值；

[0010] 针对每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，执行第一判断流程；其中：所述第一判
断流程包括：判断每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电
网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件；

[0011] 在所述第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网
量，并针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，返回执行所述利用每个所述并网逆变
器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对
每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件；

[0012] 在所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件的情况下，则针对每个所述并网逆变器的剩余容量，执行第二判断流程；其中，所述第二判断流程包括：判断每个所述并网
逆变器的剩余容量是否满足所述并网逆变器的治理容量的需求；

[0013] 若所述第二判断流程的执行结果为不满足的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并
针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，返回执行所述利用每个所述并网逆变器的当
前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对每个所
述并网逆变器的当前有功并网量，所述第二判断流程的执行结果为满足；

[0014] 若所述第二判断流程的执行结果为满足的情况下，则判断当前迭代是否是第一次迭代循环；

[0015] 若判断出所述当前迭代是所述第一次迭代循环，则输出当前迭代循环中的每个所述并网逆变器对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功
率；

[0016] 若判断出所述当前迭代不是所述第一次迭代循环，则不断增加所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当前有功并网量，并针
对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，返回执行所述利用每个所述并网逆变器的当前
有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对每个所述
并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果和所述第二判断流程的执行
结果为不同时满足，输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治
理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

[0017] 可选的，所述所述预先建立的上层优化模型包括上层优化目标函数和上层优化约束条件；其中，所述根据预先建立的上层优化模型，求解出目标微电网中每个并网逆变器的
当前有功并网量；包括：

[0018] 根据上层优化目标函数：

[0019]

[0020] 迭代优化出目标微电网中每个所述并网逆变器的当前有功并网量；其中，迭代优化出的每个所述并网逆变器的当前有功并网量，满足所述上层优化约束条件；

[0021] 式中，CLoss表示线路单位功率损耗的费用，ΔPLoss表示线路损耗，PhLoss表示并网逆变器分别在电能转换过程中的损耗，kbuy表示所述目标微电网向主网购电的单位电价，ksell
表示所述目标微电网向主网售电的单位电价，Pi表示网络节点i处负荷的有功功率，PDGi表
示第i台并网逆变器的有功并网量，NDG表示所述目标微电网中分布式发电装置的数量，Ki表
示第i台并网逆变器对应的电能质量治理折合成的成本系数，THDi表示第i台并网逆变器的
谐波畸变率，n表示所述目标微电网中并网逆变器的数量，THDN表示所述目标微电网的谐波
畸变标准值，ΔUi表示第i台并网逆变器的电压偏差。

[0022] 可选的，所述上层优化约束条件，包括系统潮流约束条件、分布式发电出力约束条件及并网逆变器容量约束条件。

[0023] 可选的，所述预先建立的下层优化模型包括下层优化目标函数和下层优化约束条件；其中，利用预先建立的下层优化模型处理每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当
前电压偏差，计算出所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根
值，包括：

[0024] 利用下层优化目标函数：fdown＝min(α·THD+β·ΔUJFG)计算出所述目标微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值；其中，计算出的微电网的谐波畸变率均方根值
和电压偏差均方根值，满足所述下层优化约束条件；

[0025] 式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，ΔUJFG表示电压偏差均方根值，ΔUJFG的计算表达式为： Ui为第i台并网逆变器对应的节点处的电
压有效值，N表示所述目标微电网中并网逆变器的数量；α为谐波占电能质量的比重，β为电
压偏差占微电网电能质量的比重。

[0026] 可选的，所述α和所述β的计算表达式分别为：

[0027] 其中

[0028] 式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，THDN为所述目标微电网的谐波畸变标准值，UVSI表示电压偏差平均值的电压指标，UN为节点电压额定值。

[0029] 可选的，所述第一判断流程，包括：

[0030] 判断所述并网逆变器的当前谐波畸变率以及所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值是否满足约束条件：0≤THDi≤THDN以及0≤THD≤THDN；

[0031] 和判断所述并网逆变器的当前电压偏差以及所述目标微电网的当前电压偏差均方根值是否满足约束条件：0≤Ui≤Uk以及0≤ΔUJFG≤Uk。

[0032] 本发明实施例第二方面提供了一种微电网电能质量的治理装置，包括：

[0033] 求解单元，用于根据预先建立的上层优化模型，求解出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量；

[0034] 确定单元，用于利用每个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；

[0035] 计算单元，用于利用预先建立的下层优化模型处理每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差，计算出所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压
偏差均方根值；

[0036] 第一执行单元，用于针对每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，执行第一判断
流程；其中：所述第一判断流程包括：判断每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电
压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足
预设的约束条件；

[0037] 第一调整单元，用于在所述第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的有功并网量，更新得到每个所述并网逆
变器的当前有功并网量，并将每个所述并网逆变器的当前有功并网量提供于所述确定单
元；直至针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果为满
足约束条件；

[0038] 第二执行单元，用于在所述第一判断流程的执行结果为满足约束条件的情况下，则针对每个所述并网逆变器的剩余容量，执行第二判断流程；其中，所述第二判断流程包
括：判断每个所述并网逆变器的剩余容量是否满足所述并网逆变器的治理容量的需求；

[0039] 第二调整单元，用于若所述第二判断流程的执行结果为不满足的情况下，则不断降低所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的
当前有功并网量，并将每个所述并网逆变器的当前有功并网量提供于所述确定单元；直至
针对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第二判断流程的执行结果为满足；

[0040] 判断单元，用于若所述第二判断流程的执行结果为满足的情况下，则判断当前迭代是否是第一次迭代循环；

[0041] 输出单元，用于若判断出所述当前迭代是所述第一次迭代循环，则输出当前迭代循环中的每个所述并网逆变器对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补
偿功率及无功功率；

[0042] 第三调整单元，用于若判断出所述当前迭代不是所述第一次迭代循环，则不断增加所述目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个所述并网逆变器的当
前有功并网量，并将每个所述并网逆变器的当前有功并网量提供于所述确定单元；直至针
对每个所述并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果和所述第二判断
流程的执行结果为不同时满足，由所述输出单元输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器
的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

[0043] 可选的，所述预先建立的上层优化模型包括上层优化目标函数和上层优化约束条件；其中，所述求解单元的执行过程，包括：

[0044] 根据上层优化目标函数：

[0045]

[0046] 迭代优化出目标微电网中每个所述并网逆变器的当前有功并网量；其中，迭代优化出的每个所述并网逆变器的当前有功并网量，满足所述上层优化约束条件；

[0047] 式中，CLoss表示线路单位功率损耗的费用，ΔPLoss表示线路损耗，PhLoss表示并网逆变器分别在电能转换过程中的损耗，kbuy表示所述目标微电网向主网购电的单位电价，ksell
表示所述目标微电网向主网售电的单位电价，Pi表示网络节点i处负荷的有功功率，PDGi表
示第i台并网逆变器的有功并网量，NDG表示所述目标微电网中分布式发电装置的数量，Ki表
示第i台并网逆变器对应的电能质量治理折合成的成本系数，THDi表示第i台并网逆变器的
谐波畸变率，n表示所述目标微电网中并网逆变器的数量，THDN表示所述目标微电网的谐波
畸变标准值，ΔUi表示第i台并网逆变器的电压偏差。

[0048] 可选的，所述上层优化约束条件，包括系统潮流约束条件、分布式发电出力约束条件及并网逆变器容量约束条件。

[0049] 可选的，所述预先建立的下层优化模型包括下层优化目标函数和下层优化约束条件；其中，所述计算单元的执行过程，包括：

[0050] 利用下层优化目标函数：fdown＝min(α·THD+β·ΔUJFG)计算出所述目标微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值；其中，计算出的微电网的谐波畸变率均方根值
和电压偏差均方根值，满足所述下层优化约束条件；

[0051] 式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，ΔUJFG表示电压偏差均方根值，ΔUJFG的计算表达式为： Ui为第i台并网逆变器对应的节点处的电
压有效值，N表示所述目标微电网中并网逆变器的数量；α为谐波占电能质量的比重，β为电
压偏差占微电网电能质量的比重。

[0052] 可选的，所述α和所述β的计算表达式分别为：

[0053] 其中

[0054] 式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，THDN为所述目标微电网的谐波畸变标准值，UVSI表示电压偏差平均值的电压指标，UN为节点电压额定值。

[0055] 可选的，所述第一执行单元，包括：

[0056] 第一判断子单元，用于判断所述并网逆变器的当前谐波畸变率以及所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值是否满足约束条件：0≤THDi≤THDN以及0≤THD≤THDN；

[0057] 第二判断子单元，用于判断所述并网逆变器的当前电压偏差以及所述目标微电网的当前电压偏差均方根值是否满足约束条件：0≤Ui≤THDN以及0≤ΔUJFG≤THDN。

[0058] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0059] 本发明提供的微电网电能质量的治理方法中，一方面，利用上层优化模型求解出的有功并网量，以确定出每个并网逆变器的谐波畸变率和当前电压偏差；进而利用下层优
化模型处理每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差，计算出所述目标微电
网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值。另一方面，也利用上层优化模型
求解出的有功并网量，确定出每个并网逆变器有功并网后的剩余容量，并利用下层优化模
型求得治理谐波和电压偏差所需的治理容量。在上述两个计算基础上，执行第一判断：判断
每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变
率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件；当第一判断满足的情况
下，则进行第二判断：判断每个所述并网逆变器的剩余容量是否满足所述并网逆变器的治
理容量的需求。当上述两个判断均满足时，则证明利用上层优化模型求解出的有功并网量
满足电能质量治理的需求，此时若为首次迭代循环，则直接输出结果：每个所述并网逆变器
对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率；而若不是
首次迭代循环，可尝试提高有功并网量，以提高微电网中的有功功率，以争取更大的经济收
益。除此以外，上述中的第一判断及第二判断在不同时满足的条件下，也对微电网中的各个
并网逆变器的有功并网量进行相应的迭代调整，以最终使得第一判断和第二判断均能满足
条件。由此可见，本发明提供的一种微电网电能质量的治理方法中，利用预先建立的上层优
化模型及下层优化模型，最终能确定出微电网中每个并网逆变器的有功并网量，并且，所确
定出的每个并网逆变器的有功并网量，所对应的第一判断及第二判断均能满足条件、且对
应的剩余容量不小于治理容量；基于此，利用合理分配并网逆变器的容量的方式，来治理微
电网中存在的电能污染的问题。

附图说明

[0060] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。

[0061] 图1a为本发明实施例提供IEEE33节点系统的一组测试节点的示意图；

[0062] 图1b为本发明实施例提供的一种微电网电能质量的治理方法的流程图；

[0063] 图2a为本发明实施例提供的一种降低并网逆变器的有功并网量的示意图；

[0064] 图2b为本发明实施例提供的一种提高并网逆变器的有功并网量的示意图；

[0065] 图3为本发明实施例提供的一种微电网电能质量治理前后的示意图；

[0066] 图4为本发明实施例提供的一种微电网电能质量的治理装置的结构示意图。

具体实施方式

[0067] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0068] 在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有
明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没
有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过
程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0069] 需要说明的是，发明人在对现有技术的研究中发现，并网逆变器在实现有功并网操作后，可以预留一部分容量，以用来进行谐波功率补偿及无功功率补偿。具体的，可参考
公式：SRE＝SN‑SDG。式中，SRE为并网逆变器的剩余容量，SN为并网逆变器的总容量，SDG为并网
逆变器有功并网所占用的容量。因此，在微电网运行过程中所产生的谐波及电压偏差的问
题，可以利用该剩余容量进行治理和优化。

[0070] 然而，由于并网逆变器的不同有功并网量会产生不同的谐波及电压，该谐波对应的谐波畸变率及该电压对应的电压偏差可能会超过行业给定的标准。在此基础上，并不能
确定剩余容量是否能将该谐波畸变率及该电压偏差治理至标准范围内。

[0071] 由上述可见，如何合理的分配并网逆变器有功并网容量和剩余容量，以使得一方面为微电网争取到更高的经济效益，另一方面还能有效治理谐波畸变率和电压偏差对的问
题，是本发明实施例中比较重要的一环。在明确目标之后，发明人在进一步的研究中利用双
层规划理论，提出了双层优化模型，即上层优化模型和下层优化模型，利用双向反馈的方
式，逐步迭代优化出本问题的最优解。

[0072] 还需要进一步说明的是，本发明实施例中还预先采集和读取了各个发电装置和负荷的实时功率信息，以设置SAPSO算法参数，并选取了IEEE 33节点系统进行分析。例如：配
置电压等级为10.5kV；发电装置DG并网节点如图1a所示，随机选择的节点为：7、11、15、19、
22和27等六个节点；并网逆变器MFGCI容量为17kVA，考虑留有5％的容量裕度，令实际可使
用容量为16kVA；设DG输出功率为15kW，优化过程中为最大输出功率，并网节点电压380V；线
路及器件的损耗电价为0.2元/(kW·h)；微电网向主电网购电电价为0.5元/(kW·h)；DG售
电的电价为1元/(kW·h)。在微电网电能质量国家标准的前提下，设置谐波畸变率THDN为
4％，设置电压偏差应为不超过±7％，即Uk为±7％。

[0073] 可选的，在实际采集和读取数据后，得到的结果可参照以下表1至表5。

[0074] 表1、目标微电网治理前节点谐波污染数据

[0075]节点 5次谐波电流/A 7次谐波电流/A 11次谐波电流/A 13次谐波电流/A
2 12.3 8.1 5.7 3.3
7 16.7 9.3 6.5 4.1
8 8.4 5.1 3.4 1.1
10 9.8 4.7 3.5 0.4
11 15.6 9.1 5.8 1.3
15 16.9 7.6 3.1 2.6
17 9.4 6.5 4.4 2.3
19 17.5 5.5 2.3 3.4
22 11.9 8.7 4.5 1.5
26 10.3 4.1 3.6 0.2
27 13.5 7.2 4.3 0.9

[0076] 由前述中选择的发电装置DG并网节点为7、11、15、19、22和27，对应表中可知每个节点对应于每个频次的谐波电流，并应用于后续的计算中。

[0077] 表2、目标函数参数值

[0078]参数 kbuy元/(kW·h) ksell元/(kW·h) σ ε Ki元/(kW·h)
取值 0.5 1.0 0.97 0.5 0.08

[0079] 在表2中，各个参数值为后续的上层优化模型的计算中，所需要应用到的参数值。

[0080] 表3、IEEE33节点系统各节点负荷

[0081]

[0082]

[0083] 同理，对应表3中可知节点7、11、15、19、22和27对应的负荷量。例如：从表3中可知，节点7对应的负荷为95.3KW。

[0084] 表4、治理前节点电压分布

[0085]

[0086]

[0087] 表4为目标微电网在治理前，各个节点的电压分布，同理，也包括节点7、11、15、19、22和27对应的电压分布。

[0088] 表5、治理前功率分布

[0089] 节点 7 11 15 19 22 27有功并网功率(kW) 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0
谐波补偿功率(kVA) 0 0 0 0 0 0
无功功率补偿(kvar) 0 0 0 0 0 0

[0090] 表5为目标微电网在治理前的功率分布，从表中可知，在治理之前，并网逆变器的所有容量均用于做有功并网功率，并没有做谐波补偿功率及无功功率补偿。如此一来，微电
网的电能质量便会受到谐波和电压偏差的污染。

[0091] 在前述预先采集的数据的基础上，本发明实施提供的一种微电网电能质量的治理方法，可参照图1b，包括：

[0092] S101、根据预先建立的上层优化模型，求解出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量。

[0093] 本发明实施例中，基于前述中预先采集和读取的各个发电装置和负荷的实时功率信息，以及设置的SAPSO算法参数，利用上层优化模型去求解目标微电网中每个并网逆变器
的当前有功并网量；其中目标微电网中包括多个并网逆变器。

[0094] 例如：可以将上层优化求解的粒子种群规模为300，最大惯性权重ωmax为1.4，最小惯性权重ωmin为0.4，学习因子初始值分别为C1.s＝C2.s＝1.5，最大迭代次数为200。

[0095] 可选的，本发明另一实施例中，预先建立的上层优化模型包括上层优化目标函数和上层优化约束条件；其中，根据预先建立的上层优化模型，求解出目标微电网中每个并网
逆变器的当前有功并网量，包括：

[0096] 根据上层优化目标函数：

[0097]

[0098] 迭代优化出目标微电网中每个所述并网逆变器的当前有功并网量；其中，迭代优化出的每个所述并网逆变器的当前有功并网量，满足所述上层优化约束条件；

[0099] 式中，CLoss表示线路单位功率损耗的费用，ΔPLoss表示线路损耗，PhLoss表示并网逆变器分别在电能转换过程中的损耗，表示所述目标微电网向主网购电的单位电价，ksell表
示所述目标微电网向主网售电的单位电价，Pi表示网络节点i处负荷的有功功率，PDGi表示
第i台并网逆变器的有功并网量，NDG表示所述目标微电网中分布式发电装置的数量，Ki表示
第i台并网逆变器对应的电能质量治理折合成的成本系数，THDi表示第i台并网逆变器的谐
波畸变率，n表示所述目标微电网中并网逆变器的数量，THDN表示所述目标微电网的谐波畸
变标准值，ΔUi表示第i台并网逆变器的电压偏差。

[0100] 具体的，包括：

[0101] (1)购电单价kbuy及售电单价ksell的计算公式为：

[0102] 式中，当节点负荷的有功功率Pi范围不在范围内，则相应的购、售电价格系数为0。即当光伏发电不能满足负荷的需
要，需要向电网购电时，售电单位电价取0；当光伏发电出现冗余时，满足符合需要且可以向
电网售电时，购电电价取0；其中，k*buy为实际购电价格，k*sell为实际售电价格。

[0103] (2)谐波畸变率THDi的计算公式为： 式中，H为电压畸变的最高频率次数；Ui‑n表示节点i处的第n次频率电压；Ui‑1表示节点i处的基频电压。

[0104] (3)电压偏差ΔUi的计算公式为： 式中，Ui为节点i的电压有效值；UN为节点电压的基准值。

[0105] (4)线路损耗ΔPLoss的表达式为： 式中，jωi表示Σ标号后j的节点必须和节点i直接相连，但不包含i＝j；Ui和Uj分别节点i和节点j的电压；Rij表示
网络支路i‑j的电阻。

[0106] (5)并网逆变器损耗PhLoss的计算公式为： 式中，σ为考虑MFGCI换流损失的转换效率；

[0107] 本发明实施例中，上层优化约束条件包括系统潮流约束条件、分布式发电出力约束条件及并网逆变器容量约束条件。具体的：

[0108] (6)系统潮流约束条件为：

[0109]

[0110] 式中，PGi为i节点处从主系统获得的有功功率；PDi为i节点处负荷消耗的有功功率；PDGi为i节点DG并入电网的有功功率，即是i节点的有功并网量；QGi为i节点从主系统获得
的无功功率；QDi为i节点处负荷消耗的无功功率；QMFGCIi为i节点的并网逆变器所发出的无功
功率；Gij和Bij处分别为网络的电导和电纳。

[0111] (7)分布式发电出力约束条件为： 式中，Pli、Qli分别线路li的有功功率以及无功功率；Plimax、Qlimax分别是线路li处有功功率最大值和无功功率最大值；
Plimin和Qlimin分别是线路li处有功功率最小值和无功功率最小值。

[0112] (8)并网逆变器容量约束条件为：SnMFGCI≤KnMFGCI·SMFGCI max；式中，SnMFGCI表示第n台并网逆变器的补偿容量；KnMFGCI表示第n台MFGCI的容量域度安全系数，以保证MFGCI容量不
超出安全限值，SMFGCImax表示MFGCI的额定容量最大限值。

[0113] S102、利用每个并网逆变器的当前有功并网量，确定并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差。

[0114] 由上述步骤S101中的建立的上层优化目标函数可知，当计算出每个并网逆变器的当前有功并网量时，可根据上层优化模型提供的计算公式，分别确定出每个并网逆变器相
应的谐波畸变率THDi及电压偏差ΔUi。具体可参见步骤S101中的序号(2)及序号(3)中所提
供的计算公式。

[0115] S103、利用预先建立的下层优化模型处理每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差，计算出目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值。

[0116] 前述提及了，需要治理各个节点的谐波畸变率及电压偏差，使得各个节点的谐波畸变率及电压偏差均能满足国家标准。除此以外，系统总的谐波畸变率及系统总的电压偏
差也同样需要满足国家标准。因此需要利用预先建立的下层优化模型，计算出目标微电网
的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值。

[0117] 本发明另一实施例中，预先建立的下层优化模型包括下层优化目标函数和下层优化约束条件；其中，所述利用预先建立的下层优化模型，求解出目标微电网中每个并网逆变
器的当前有功并网量；包括：

[0118] 利用下层优化目标函数：fdown＝min(α·THD+β·ΔUJFG)计算出所述目标微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值；其中，计算出的微电网的谐波畸变率均方根值
和电压偏差均方根值，满足所述下层优化约束条件：

[0119] 式中，THD为所述目标微电网的谐波畸变率均方根值，ΔUJFG表示电压偏差均方根值，ΔUJFG的计算表达式为： Ui为第i台并网逆变器对应的节点处的电
压有效值，N表示所述目标微电网中并网逆变器的数量；α为谐波占电能质量的比重，β为电
压偏差占微电网电能质量的比重。

[0120] 具体的，包括：

[0121] (9)目 标 微电 网的 谐 波畸 变率 均 方根 值T H D的 计算 公式 为 ：式中，N为目标微电网中并网逆变器的数量；THDi具体参见步骤
S101中的序号(2)。

[0122] (10)α和所述β的计算表达式分别为：

[0123] 其中

[0124] 式中，γ1表示谐波畸变率均方根值与谐波畸变标准值THDN的差距，γ2表示电压偏差平均值的电压指标UVSI偏离电压额定值UN的程度；THD为所述目标微电网的谐波畸变率均
方根值，THDN为所述目标微电网的谐波畸变标准值。

[0125] (11)电压偏差平均值的电压指标UVSI的计算公式为：

[0126] 式中，Ui和Ui+1分别为i和i+1节点处电压有效值。

[0127] 本发明实施例中，下层优化约束条件包括谐波约束条件、节点电压幅值约束条件和补偿约束条件。具体的：

[0128] (12)谐波约束条件为：0≤THDi≤THDi.max；式中，THDi为节点i处的谐波畸变率，THDi.max为给定的上限。

[0129] (13)节点电压幅值约束条件为：Ui.min≤Ui≤Ui.max；式中，Ui.max为目标微电网中节点i电压幅值的上限，Ui.min为节点i电压幅值的下限。

[0130] (14)补偿约束条件为： 式中，Ib‑hj为并网逆变器发出的第h次谐波补偿电流，h可取值3、5、7、11次等。其中，谐波电流各频次电流的补偿值可通过优化算法得
出。进而根据并网逆变器发出的各次谐波补偿功率和节点电压可确定用于谐波治理的容
量。

[0131] S104、针对每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，执行第一判断流程；其中：第一判断流程
包括：判断每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、目标微电网的当前谐波畸
变率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件。

[0132] 本发明实施例中，每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，均是当前的迭代循环中求得的数
值。换言之，第一判断流程是用于判断当前的迭代循环所求得的数值是否满足了预设的约
束条件，若不满足，则进入步骤S105，若满足，则进入步骤107。

[0133] 可选的，本发明另一实施例中，第一判断流程，包括：

[0134] 判断所述并网逆变器的当前谐波畸变率以及所述目标微电网的当前谐波畸变率均方根值是否满足约束条件：0≤THDi≤THDN以及0≤THD≤THDN。

[0135] 和判断所述并网逆变器的当前电压偏差以及所述目标微电网的当前电压偏差均方根值是否满足约束条件：0≤Ui≤Uk以及0≤ΔUJFG≤Uk。

[0136] 需要说明的是，THDN为目标微电网的谐波畸变标准值，Uk为目标微电网的电压偏差值。其中，前述中提及，在微电网电能质量国家标准的前提下，设置谐波畸变率，即谐波畸变
标准值THDN为4％，设置电压偏差应为不超过±7％，即Uk为±7％。

[0137] S105、在执行第一判断的结果为不满足的情况下，判断当前有功并网量是否为增加后的值。

[0138] 本发明实施例中，在多次迭代循环间存在有功并网量减小和有功并网量增加两种情形。有功并网量减小是指在上一次的迭代循环中，减小了并网逆变器的有功并网量，以使
并网逆变器的剩余容量更大一些，以满足剩余容量不小于治理容量；有功并网量增加是指
在满足的治理需求的情况下，以经济效益为目标，尝试增加并网逆变器的有功并网量，以使
得有功功率有所提高，以获得更高的发电量。因此，在迭代循环中，当执行第一判断的结果
为不满足的情况下，需要进一步判断当前有功并网量是否为增加后的值。若当前有功并网
量不为增加后的值，则执行步骤S106，否则执行步骤S110。

[0139] S106、在第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况、且当前有功并网量为减小后的值时，则不断降低目标微电网中的并网逆变器的有功并网量，更新得到每个并
网逆变器的当前有功并网量，并针对每个并网逆变器的当前有功并网量，返回执行利用每
个所述并网逆变器的当前有功并网量，确定并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏
差；直至针对每个并网逆变器的当前有功并网量，所述第一判断流程的执行结果为满足约
束条件。

[0140] 需要说明的是，在第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况下，则证明在当前迭代循环中，在分别对每个并网逆变器设置的有功并网量的前提下，所计算出的每
个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变率
均方根值和当前电压偏差均方根值中的任意一个，存在不满足约束条件的情况。因此，需要
对所设置的有功并网量进行调整，以使得最终能使第一判断流程的执行结果为满足约束条
件。

[0141] 可选的，可通过比较比较系数αi和βi值大小，搜寻数值大的系数中对应的质量最差的节点i，然后按照电气距离搜寻最近的并网节点i，锁定可以进行谐波电流补偿的并网逆
变器。

[0142] 还需要说明的是，不断降低有功并网量的数值可以是一个预设值，例如降低原有功并网量的k％，记新的有功并网变化量为ΔPDGi。重新代入新的有功并网量和无功补偿作
为上层优化粒子的约束条件，进行加1轮的迭代循环。

[0143] S107、在第一判断流程的执行结果为满足约束条件的情况下，则针对每个并网逆变器的剩余容量，执行第二判断流程；其中，第二判断流程包括：判断每个并网逆变器的剩
余容量是否满足并网逆变器的治理容量的需求。

[0144] 本发明实施例中，每个并网逆变器的剩余容量可通过前述公式：SRE＝SN‑SDG求得；其中，因为每个并网逆变器的有功并网量可能不尽相同，因此每个并网逆变器的剩余容量
也相应的会不相同。

[0145] 而在每个并网逆变器在确定了有功并网量之后，同样可以求得相应的治理容量。具体的，通过补偿约束公式： 分别计算出每个并网逆变器的谐波补偿功率。

[0146] 基 于 每 个 并 网 逆 变 器 的 谐 波 补 偿 功 率 ，进 一 步 利 用 公 式 ：分别计算出每个并网逆变器的治理谐波所
占用治理容量。

[0147] 判断每个并网逆变器的剩余容量是否满足并网逆变器的治理容量的需求，若满足，则说明在当前迭代循环中分别确定的每个并网逆变器的有功并网量下，剩余容量足够
治理产生的谐波所要用到的治理容量。若不满足，则表明存在某个节点的谐波超标或节点
电压偏差偏大，需要降低有功并网量，以得到更大的剩余容量，以满足剩余容量不小于治理
容量。

[0148] S108、在执行第二判断的结果为不满足的情况下，判断当前有功并网量是否为增加后的值。

[0149] 本发明实施例中，若判断出当前有功并网量不为增加后的值，则执行步骤S109，否则执行步骤S110。需要说明的是，本步骤与前述步骤S105中提及的内容基本一致，此处便不
再赘述。

[0150] S109、若第二判断流程的执行结果为不满足的情况、且当前有功并网量为减小后的值时，则不断降低目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个并网逆
变器的当前有功并网量，并针对每个并网逆变器的当前有功并网量，返回执行利用每个并
网逆变器的当前有功并网量，确定并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针
对每个并网逆变器的当前有功并网量，所述第二判断流程的执行结果为满足。

[0151] 本发明实施例中，第二判断流程的执行结果为不满足，则表明存在某个节点的谐波超标或节点电压偏差偏大，需要降低并网逆变器的有功并网量。可选的，采用同步骤S106
的方式，以不断降低目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，直至第二判断流程的
执行结果为满足。

[0152] 由于前述步骤S106中已进行了具体的描述，此处便不再赘述。

[0153] S110、输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

[0154] 本发明实施例中，第一判断或第二判断无法满足约束条件，则说明上一轮迭代循环中因增加了有功并网量，导致相应的谐波畸变率或电压偏差过高、或剩余容量小于治理
容量，因此需要输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治理容
量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率，作为计算结果用于治理。

[0155] S111、若第二判断流程的执行结果为满足的情况下，则判断当前迭代是否是第一次迭代循环。

[0156] 需要说明的是，当第一判断流程及第二判断流程都为满足的情况下，理论上所求得的各个并网逆变器的有功并网量已满足实际需求，可输出计算结果；但在以目标微电网
的经济效益为目标下，并网逆变器的有功并网量越高，则代表相应的发电装置的发电量越
高，得到的经济效益也就越高。

[0157] 因此，在前述的基础上，还需要进一步判断当前迭代是否是第一次迭代循环。若是，则可以直接输出计算的治理结果；若不是，则表明当前迭代是在前一次迭代的基础上，
降低了原有功并网量的k％来进行的，因此即使其满足了第一判断流程及第二判断流程，但
有可能上一次迭代的基础上，降低了多了有功并网量，因此存在还可以稍微提高一些并网
逆变器的有功并网量的可能性，以争取到更高的经济效益。

[0158] S112、若判断出当前迭代是第一次迭代循环，则输出当前迭代循环中的每个并网逆变器对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

[0159] 以前述中选取的IEEE33节点系统中的7、11、15、19、22和27六个节点为例，分别输出当前迭代循环中，7、11、15、19、22和27六个节点的并网逆变器的当前有功并网量、当前治
理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

[0160] 需要说明的是，无功功率通过剩余容量和谐波补偿功率所占用的治理容量决定。例如，目标微电网中的其中一个并网逆变器的有功并网量为10kWA，由于前述中声明了并网
逆变器的实际总容量为16kWA，相应的剩余容量为6kWA；假设求出的谐波补偿功率所占用的
治理容量为5kWA，则用于无功功率补偿的容量则为1kWA，根据1kWA的容量，便可以计算出需
要补偿的相应的无功功率。

[0161] S113、若判断出当前迭代不是所述第一次迭代循环，则不断增加目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个并网逆变器的当前有功并网量，并针对每个
并网逆变器的当前有功并网量，返回执行利用每个并网逆变器的当前有功并网量，确定并
网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差；直至针对每个并网逆变器的当前有功并网
量，第一判断流程的执行结果和第二判断流程的执行结果为不同时满足，输出上一次迭代
循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及
无功功率。

[0162] 本发明实施例中，在判断出当前迭代不是所述第一次迭代循环的基础上，可以采取不断增加目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量的方式，尝试在满足第一判断流
程及第二判断流程的前提下，争取到更高的有功并网量。因此，便一直逐步增加有功并网
量，并返回步骤S102中不断迭代循环，直至在某一个迭代循环中，第一判断流程的执行结果
和第二判断流程的执行结果为不同时满足，说明因增加了有功并网量，导致相应的谐波畸
变率或电压偏差过高、或剩余容量小于治理容量，则输出上一次迭代循环中的每个并网逆
变器的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率。

[0163] 需要说明的是，也存在在当前迭代循环之下，只提高一次有功并网量，便导致第一判断流程的执行结果和第二判断流程的执行结果为不同时满足，则上述中所指的上一次迭
代循环便是指本文段中的当前迭代循环。

[0164] 本发明另一实施例中，基于增加或减小并网逆变器的有功并网量，以实现对并网逆变器的容量进行分配的方式，可参照图2a及图2b。

[0165] 本发明实施例提供的方法中，在对7、11、15、19、22和27六个节点进行电能质量治理后，得到了治理后的功率分布，如下表6所示。

[0166] 表6、治理后的功率分布

[0167]节点 7 11 15 19 22 27
有功并网功率(kW) 13.15 13.88 13.04 12.88 13.94 14.61
谐波补偿功率(kVA) 4.36 4.03 4.67 4.89 3.74 3.82
无功功率补偿(kvar) 8.00 6.91 8.00 8.14 6.91 5.29

[0168] 由表6可知，应用本发明实施例所提供的的电能质量的治理方法后，6个并网节点DG的有功并网功率全都降低，即6个相应的并网逆变器的有功并网量都相应的降低。其中，
19节点有功并网为12.88kW，比最大发电功率减少2.12kW，为有功并网削减最多的节点，换
言之，19节点受到的谐波及电压偏差的污染最为严重。相对地，27节点处有功并网功率削减
最小。

[0169] 本发明实施例中，还提供了目标微电网在治理前后的运行费用，具体可参见表7。

[0170] 表7、治理费用

[0171]方案 优化治理前 二层优化治理方案
运行费用(万元) 43.7626 39.4239

[0172] 表7中，二层优化治理即指上层优化模型加下层优化模型的形式。二层优化治理比优化治理前运行费用少4.3387万元，分析原因可知，二层优化治理方案中涉及DG有功功率
并网削减，虽减少了DG发电带来的收入。但是，另一方面，网络节点的谐波畸变减小和电压
偏差降低，使得系统不需要再利用额外的电能质量治理设备，减少了设备购置费用也即额
外的治理费用，从而降低微电网网络运行费用。

[0173] 本发明实施例还提供了33节点系统在治理前后的谐波畸变率分布图，参见图3，包括：

[0174] 治理前33节点系统谐波电压畸变THDi中，节点2、3、6、7、11、15、19、26和节点27处较高，均超出电压谐波畸变率允许上限4％。而在治理后所得33节点谐波畸变全部降低至
4％以下。且原本THDi满足谐波畸变率的节点在优化求解后变动不大，而优化前超出4％范
围的节点，在二层优化模型求解后都实现THDi不超出谐波电压畸变率上限。

[0175] 本发明提供的微电网电能质量的治理方法中，一方面，利用上层优化模型求解出的有功并网量，以确定出每个并网逆变器的谐波畸变率和当前电压偏差；进而利用下层优
化模型处理每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差，计算出所述目标微电
网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值。另一方面，也利用上层优化模型
求解出的有功并网量，确定出每个并网逆变器有功并网后的剩余容量，并利用下层优化模
型求得治理谐波和电压偏差所需的治理容量。在上述两个计算基础上，执行第一判断：判断
每个所述并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、所述目标微电网的当前谐波畸变
率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件；当第一判断满足的情况
下，则进行第二判断：判断每个所述并网逆变器的剩余容量是否满足所述并网逆变器的治
理容量的需求。当上述两个判断均满足时，则证明利用上层优化模型求解出的有功并网量
满足电能质量治理的需求，而若为首次迭代循环，则直接输出结果：每个所述并网逆变器对
应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无功功率；而若不是首
次迭代循环，可尝试提高有功并网量，以提高微电网中的有功功率，以争取更大的经济收
益。除此以外，上述中的第一判断及第二判断在不同时满足的条件下，也对微电网中的各个
并网逆变器的有功并网量进行相应的迭代调整，以使得最终第一判断和第二判断均能满足
条件。由此可见，本发明提供的一种微电网电能质量的治理方法中，利用预先建立的上层优
化模型及下层优化模型，最终能确定出微电网中每个并网逆变器的有功并网量，并且，所确
定出的每个并网逆变器的有功并网量，所对应的第一判断及第二判断均能满足条件、且对
应的剩余容量不小于治理容量；基于此，利用合理分配并网逆变器的容量的方式，来治理微
电网中存在的电能污染的问题。

[0176] 本发明实施例还提供了一种微电网电能质量的治理装置，如图4所示，包括：

[0177] 求解单元401，用于根据预先建立的上层优化模型，求解出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量。

[0178] 确定单元402，用于利用每个并网逆变器的当前有功并网量，确定并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差。

[0179] 计算单元403，用于利用预先建立的下层优化模型处理每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差，计算出目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差
均方根值。

[0180] 第一执行单元404，用于针对每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、目标微电网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值，执行第一判断流程；其
中：第一判断流程包括：判断每个并网逆变器的当前谐波畸变率和当前电压偏差、目标微电
网的当前谐波畸变率均方根值和当前电压偏差均方根值是否均满足预设的约束条件。

[0181] 第一调整单元405，用于在第一判断流程的执行结果为不满足约束条件的情况下，则不断降低目标微电网中的并网逆变器的有功并网量，更新得到每个并网逆变器的当前有
功并网量，并将每个并网逆变器的当前有功并网量提供于确定单元；直至针对每个并网逆
变器的当前有功并网量，第一判断流程的执行结果为满足约束条件。

[0182] 第二执行单元406，用于在第一判断流程的执行结果为满足约束条件的情况下，则针对每个并网逆变器的剩余容量，执行第二判断流程；其中，第二判断流程包括：判断每个
并网逆变器的剩余容量是否满足并网逆变器的治理容量的需求。

[0183] 第二调整单元407，用于若第二判断流程的执行结果为不满足的情况下，则不断降低目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个并网逆变器的当前有功并
网量，并将每个并网逆变器的当前有功并网量提供于确定单元；直至针对每个并网逆变器
的当前有功并网量，第二判断流程的执行结果为满足。

[0184] 判断单元408，用于若第二判断流程的执行结果为满足的情况下，则判断当前迭代是否是第一次迭代循环。

[0185] 输出单元409，用于若判断出当前迭代是第一次迭代循环，则输出当前迭代循环中的每个并网逆变器对应的当前有功并网量、当前治理容量对应的各频次谐波补偿功率及无
功功率。

[0186] 第三调整单元410，用于若判断出当前迭代不是第一次迭代循环，则不断增加目标微电网中的并网逆变器的当前有功并网量，更新得到每个并网逆变器的当前有功并网量，
并将每个并网逆变器的当前有功并网量提供于确定单元；直至针对每个并网逆变器的当前
有功并网量，第一判断流程的执行结果和第二判断流程的执行结果为不同时满足，由输出
单元输出上一次迭代循环中的每个并网逆变器的当前有功并网量、当前治理容量对应的各
频次谐波补偿功率及无功功率。

[0187] 本发明实施例提供的微电网电能质量的治理方法中，利用上述10个单元完成了对目标微电网中的每一个并网逆变器进行容量分配，以使得目标微电网同时实现经济运行和
电能质量治理；其中电能质量治理包括谐波治理和电压偏差治理；实现了并网逆变器按需
并网的同时，还对并网节点的电能污染进行了有效的治理。

[0188] 还需要说明的是，上述实施例中的各个单元的具体执行过程，可参见图1b对应的方法实施例内容，此处不再赘述。

[0189] 可选的，本发明另一实施例中，预先建立的上层优化模型包括上层优化目标函数和上层优化约束条件；其中，求解单元401的执行过程，包括：

[0190] 根据上层优化目标函数：

[0191]

[0192] 迭代优化出目标微电网中每个并网逆变器的当前有功并网量；其中，迭代优化出的每个并网逆变器的当前有功并网量，满足上层优化约束条件。

[0193] 式中，CLoss表示线路单位功率损耗的费用，ΔPLoss表示线路损耗，PhLoss表示并网逆变器分别在电能转换过程中的损耗，kbuy表示目标微电网向主网购电的单位电价，ksell表示
目标微电网向主网售电的单位电价，Pi表示网络节点i处负荷的有功功率，PDGi表示第i台并
网逆变器的有功并网量，NDG表示目标微电网中分布式发电装置的数量，Ki表示第i台并网逆
变器对应的电能质量治理折合成的成本系数，THDi表示第i台并网逆变器的谐波畸变率，n
表示目标微电网中并网逆变器的数量，THDN表示目标微电网的谐波畸变标准值，ΔUi表示第
i台并网逆变器的电压偏差。

[0194] 可选的，本发明另一实施例中，上层优化约束条件，包括系统潮流约束条件、分布式发电出力约束条件及并网逆变器容量约束条件。

[0195] 可选的，本发明另一实施例中，预先建立的下层优化模型包括下层优化目标函数和下层优化约束条件；其中，计算单元403的执行过程，包括：

[0196] 利用下层优化目标函数：fdown＝min(α·THD+β·ΔUJFG)计算出目标微电网的谐波畸变率均方根值和电压偏差均方根值；其中，计算出的微电网的谐波畸变率均方根值和电
压偏差均方根值，满足下层优化约束条件；

[0197] 式中，THD为目标微电网的谐波畸变率均方根值，ΔUJFG表示电压偏差均方根值，ΔUJFG的计算表达式为： Ui为第i台并网逆变器对应的节点处的电压有
效值，N表示目标微电网中并网逆变器的数量；α为谐波占电能质量的比重，β为电压偏差占
微电网电能质量的比重。

[0198] 可选的，本发明另一实施例中，α和β的计算表达式分别为：

[0199] 其中

[0200] 式中，THD为目标微电网的谐波畸变率均方根值，THDN为目标微电网的谐波畸变标准值，UVSI表示电压偏差平均值的电压指标，UN为节点电压额定值。

[0201] 可选的，本发明另一实施例中，第一执行单元404，包括：

[0202] 第一判断子单元，用于判断并网逆变器的当前谐波畸变率以及目标微电网的当前谐波畸变率均方根值是否满足约束条件：0≤THDi≤THDN以及0≤THD≤THDN；

[0203] 第二判断子单元，用于判断并网逆变器的当前电压偏差以及目标微电网的当前电压偏差均方根值是否满足约束条件：0≤Ui≤THDN以及0≤ΔUJFG≤THDN。

[0204] 上述实施例中的各个单元的具体执行过程，可参见对应的方法实施例内容，此处不再赘述。

[0205] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或
系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法
实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为
分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或
者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根
据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术
人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0206] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。