本發(fā)明涉及電力配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃，具體為一種改進(jìn)型蜂巢狀配電網(wǎng)的布局優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、在“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略背景下，分布式電源、復(fù)合儲(chǔ)能配電網(wǎng)系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車等新興技術(shù)的接入，引發(fā)了配電配電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的深刻變革，并促使其內(nèi)部資源配置進(jìn)一步優(yōu)化；這種技術(shù)迭代和資源重組催生出用戶資源管理與信息配電網(wǎng)系統(tǒng)深度耦合等新需求，推動(dòng)配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的單一電力配送網(wǎng)絡(luò)，逐步轉(zhuǎn)型為集多端能量傳輸、分配、存儲(chǔ)與交易于一體的綜合平臺(tái)；與此同時(shí)，隨著雙向潮流、源荷不確定性及電力電子技術(shù)和柔性電力裝置的廣泛應(yīng)用，配電網(wǎng)的復(fù)雜性和規(guī)模不斷提升，控制與安全問題極大地增加了配電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行的難度與挑戰(zhàn)。于此背景下，微網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，憑借其實(shí)現(xiàn)多種類型、規(guī)?；履茉吹木偷叵{和即插即用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，逐漸成為配電配電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步，微網(wǎng)中的電源種類愈加多樣化，并具備了一定的能量管理能力和獨(dú)立運(yùn)行的特性。大量微網(wǎng)在配電網(wǎng)中互聯(lián)成群的情景可以預(yù)見，這為未來配電網(wǎng)的發(fā)展提供了新的契機(jī)和路徑。

2、在微網(wǎng)與配網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展過程中，配電網(wǎng)和微網(wǎng)的內(nèi)在元素存在一定的相似性，且結(jié)構(gòu)上存在一定的共通性；配電網(wǎng)在智能化進(jìn)程中可能出現(xiàn)多層次的自治運(yùn)行區(qū)域，配合多終端軟開點(diǎn)（soft?open?point,?sop）的應(yīng)用，模糊了配電網(wǎng)和微網(wǎng)的邊界，使得二者在電力配電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展中能夠相互適應(yīng)。

3、配微協(xié)同發(fā)展帶來配電配電網(wǎng)系統(tǒng)形態(tài)演變，其中，富有潛力的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)：蜂巢狀配電網(wǎng)（honeycomb?distribution?network,?hdn）并且展現(xiàn)了hdn的優(yōu)勢(shì)，探討了構(gòu)建hdn的關(guān)鍵問題以及其在運(yùn)營(yíng)上的研究思路；現(xiàn)有研究涉及hdn的諸多方面，但目前尚未有研究考慮hdn本身的規(guī)劃布局；實(shí)際中，微網(wǎng)源、荷情況復(fù)雜，地域特征顯著，在所有位置統(tǒng)一配置智能基站很可能造成智能基站資源的冗余和浪費(fèi)，數(shù)量較多的智能基站無疑提升了信息的復(fù)雜度，增加管理難度；在hdn中，智能基站的合理規(guī)劃是一個(gè)值得重視的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)型蜂巢狀配電網(wǎng)的布局優(yōu)化方法，能有效解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種改進(jìn)型蜂巢狀配電網(wǎng)的布局優(yōu)化方法，包括如下步驟：

3、s1、以智能基站的位置和內(nèi)部?jī)?chǔ)能容量為變量，以規(guī)劃成本為第一目標(biāo)函數(shù)：

4、；

5、s2、設(shè)計(jì)非直角坐標(biāo)系來設(shè)立智能基站和儲(chǔ)能的選址定容耦合約束；

6、其中，為智能基站的土建成本；為儲(chǔ)能裝置的全壽命周期成本；

7、s3、在滿足選址定容耦合約束下，基于第一目標(biāo)函數(shù)在已有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)智能基站的建設(shè)位置和儲(chǔ)能容量進(jìn)行優(yōu)化；以及

8、以經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)為第二目標(biāo)函數(shù)，獲取使配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行成本最優(yōu)時(shí)的潮流分布。

9、優(yōu)選的，智能基站的土建成本為：

10、；

11、其中，為是否在該節(jié)點(diǎn)建立智能基站的狀態(tài)位；為是否將此儲(chǔ)能節(jié)點(diǎn)改建為智能基站的狀態(tài)位，和取1為是，取0為否；，和分別為智能基站建設(shè)時(shí)由人工、材料、裝置折算成的施工成本、改建成本和將原有儲(chǔ)能設(shè)備拆除時(shí)的施工成本；和分別為可建立和可改建為智能基站的節(jié)點(diǎn)集合；

12、儲(chǔ)能裝置的全壽命周期成本為：

13、；

14、其中，為智能基站節(jié)點(diǎn)集合；為儲(chǔ)能裝置的安裝成本；為更換成本；為回收成本，表征節(jié)點(diǎn)是否有智能基站。

15、優(yōu)選的，儲(chǔ)能裝置的安裝成本為：

16、；

17、其中，為單位容量安裝成本，是第i個(gè)智能基站內(nèi)蓄電池的安裝容量；為單位功率安裝成本，是蓄電池額定安裝功率；為折現(xiàn)率，y為智能基站使用年限；

18、更換成本為：

19、；

20、其中，為儲(chǔ)能裝置運(yùn)行年限，為求儲(chǔ)能更換次數(shù)的向下取整函數(shù)；是單位容量更換成本,是單位功率更換成本；

21、回收成本為：

22、；

23、其中，為求儲(chǔ)能回收次數(shù)的向上取整函數(shù)；為單位容量回收成本，為單位功率回收成本。

24、優(yōu)選的，在步驟s2中，選址定容耦合約束為：

25、以微網(wǎng)為核心，僅保證任意微網(wǎng)能與至少一個(gè)智能基站相連，且智能基站內(nèi)儲(chǔ)能容量能夠滿足周圍任意一個(gè)微網(wǎng)的功率需求，滿足：

26、；

27、；

28、其中，為備用系數(shù)，為微網(wǎng)i周圍的智能基站備選點(diǎn)集合；為微網(wǎng)i中的節(jié)點(diǎn)集合，為微網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)的功率需求，為微網(wǎng)中dg在t時(shí)的出力值，為微網(wǎng)i一天內(nèi)凈功率需求峰值。

29、優(yōu)選的，在步驟s2中，選址定容耦合約束為：

30、以智能基站為核心，保證預(yù)設(shè)范圍內(nèi)智能基站組合能夠滿足周圍全部微網(wǎng)的功率需求：

31、；

32、其中，為備用系數(shù)，為微網(wǎng)i一天內(nèi)凈功率需求峰值。

33、優(yōu)選的，在步驟s2中，選址定容耦合約束為：

34、任意兩個(gè)微網(wǎng)共用邊界上的智能基站應(yīng)當(dāng)滿足這兩個(gè)微網(wǎng)的功率需求；單個(gè)智能基站可以同時(shí)支援多個(gè)微網(wǎng)，任何一個(gè)微網(wǎng)也可同時(shí)接收多個(gè)智能基站的支援，并在全部智能基站相互配合之下，滿足區(qū)域內(nèi)所有微網(wǎng)的功率需求：

35、；

36、其中，為備用系數(shù)，為微網(wǎng)i一天內(nèi)凈功率需求峰值；

37、儲(chǔ)能的容量在約束范圍內(nèi)：

38、；

39、其中，和分別為蓄電池容量的上下限。

40、優(yōu)選的，在步驟s3中，對(duì)優(yōu)化的布局進(jìn)行日前調(diào)度，并設(shè)定預(yù)設(shè)指標(biāo)，評(píng)判配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；所述經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)包括：需求響應(yīng)成本，儲(chǔ)能損耗成本，網(wǎng)損成本和棄風(fēng)棄光懲罰成本。

41、優(yōu)選的，在步驟s3中，第二目標(biāo)函數(shù)為：

42、；

43、其中，為通過智能基站向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電的單位功率成本，為t時(shí)向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電的有功功率；為電池充放電單位功率損耗成本，和分別為t時(shí)充、放電功率；和分別為補(bǔ)償轉(zhuǎn)移負(fù)荷和切除負(fù)荷的時(shí)價(jià)，和分別為進(jìn)行需求響應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移和切除的功率；為單位網(wǎng)損成本，為t時(shí)刻支路ij的電流，為支路ij的電阻；為單位棄風(fēng)棄光懲罰成本，和分別為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上的分布式光伏和風(fēng)電的預(yù)測(cè)功率值，和分別為實(shí)際采用的分布式光伏和風(fēng)電功率值；、和分別為進(jìn)行需求響應(yīng)節(jié)點(diǎn)集合，支路集合和可再生能源接入點(diǎn)集合。

44、優(yōu)選的，在步驟s3中，所述指標(biāo)包括：

45、經(jīng)智能基站傳輸?shù)墓β蕽M足：

46、；

47、其中，和分別為智能基站i端口處傳輸有功功率的上、下限；和分別為智能基站i端口處傳輸無功功率的上、下限；為在t時(shí)智能基站i處補(bǔ)償?shù)臒o功功率；

48、基于荷電量上下限系數(shù)和來控制充放電深度，引入二元變量和表示電池充放電狀態(tài)，智能基站內(nèi)部?jī)?chǔ)能在運(yùn)行時(shí)滿足：

49、；

50、其中，為蓄電池在t時(shí)的荷電量，為自損耗系數(shù)，和分別為蓄電池的充、放電效率；和分別為蓄電池充、放電功率的上限；

51、微網(wǎng)在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)需求響應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移的負(fù)荷總量為0，即：

52、?；

53、?；

54、?；

55、其中，和分別為控制可切除負(fù)荷和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的比例系數(shù)。

56、優(yōu)選的，所述指標(biāo)還包括：

57、可再生能源的出力滿足：

58、；

59、蜂巢狀配電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)滿足節(jié)點(diǎn)電壓約束和支路電流約束：

60、?；

61、其中，為t時(shí)節(jié)點(diǎn)i的電壓，和分別為節(jié)點(diǎn)電壓的上、下限；為支路電流上限；

62、經(jīng)二階錐松弛后，蜂巢狀配電網(wǎng)的潮流約束如下：

63、；

64、其中，和分別為t時(shí)節(jié)點(diǎn)j注入的有功和無功功率；為hdn中以j為末端節(jié)點(diǎn)的支路的首端節(jié)點(diǎn)集合；則為hdn中以j為首端節(jié)點(diǎn)的支路的末端節(jié)點(diǎn)集合；和分別為支路ij上流過的有功和無功功率，為支路ij的電抗；

65、產(chǎn)生功率平衡約束：

66、；

67、其中，為節(jié)點(diǎn)j在t時(shí)的無功功率需求；

68、歐姆定律約束：

69、；

70、其中，為t時(shí)節(jié)點(diǎn)j電壓的平方。

71、有益效果：本發(fā)明通過非直角坐標(biāo)系應(yīng)對(duì)獨(dú)特的hdn結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模；從智能基站的儲(chǔ)能入手，為其選址定容，提高儲(chǔ)能利用率，實(shí)現(xiàn)智能基站因地制宜的布置，考慮了hdn的六邊形密鋪平面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部微網(wǎng)功率需求差異，通過減少智能基站數(shù)量，同時(shí)不影響供電穩(wěn)定性，保證滿足負(fù)荷需求的改進(jìn)型hdn；且根據(jù)配電網(wǎng)系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)，合理選擇智能基站位置，無需在每個(gè)邊界頂點(diǎn)處都建立智能基站；根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷特征，優(yōu)化智能基站內(nèi)部?jī)?chǔ)能容量，使得微網(wǎng)資源的靈活性優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮，儲(chǔ)能資源得到高效利用；

72、且考慮配電網(wǎng)系統(tǒng)投資和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的規(guī)劃結(jié)果，具有良好的經(jīng)濟(jì)性與可擴(kuò)展性，為智能電力配電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活規(guī)劃與低碳運(yùn)行提供了理論支撐和實(shí)際參考，具有一定的工程使用價(jià)值。