本發(fā)明涉及智能配電網(wǎng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種分布式電容容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
：分布式發(fā)電(尤其是可再生能源)以其高效、靈活及可持續(xù)性成為電力工業(yè)界應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的重要手段，分布式發(fā)電的接入可以緩解負(fù)荷增長的壓力，延緩電網(wǎng)升級(jí)建設(shè)以及減小電網(wǎng)運(yùn)行的能量損耗。廣泛接入分布式電源的主動(dòng)配電網(wǎng)注重局部區(qū)域的自主控制和全網(wǎng)最優(yōu)協(xié)調(diào)，即能夠利用先進(jìn)的信息通信技術(shù)以及電力電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)?；尤敕植际诫娫吹呐潆娋W(wǎng)實(shí)施主動(dòng)管理，并能夠自主協(xié)調(diào)控制間歇式能源和儲(chǔ)能裝置等單元，積極消納可再生能源并確保網(wǎng)絡(luò)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于分布式可再生能源，例如風(fēng)能、太陽能等，受環(huán)境影響很大，其間歇性和波動(dòng)性給電網(wǎng)帶來一系列問題：包括潮流、電壓波動(dòng)、短路容量、電能質(zhì)量以及穩(wěn)定性等。配電網(wǎng)規(guī)劃旨在保證電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與綜合控制，目標(biāo)在于提高供電能力、供電可靠性和分布式電源消納能力，并根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況與負(fù)荷發(fā)展概況規(guī)劃建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、高效可控、安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化水平高的現(xiàn)代化配電網(wǎng)。因此傳統(tǒng)的規(guī)劃方法不再適用。配電網(wǎng)中大量接入分布式電源、儲(chǔ)能等裝置，需要考慮在何處接入，接入容量為多少，以及負(fù)荷增長與分布式電源出力不確定條件下的經(jīng)濟(jì)可靠和環(huán)境保護(hù)效益，需求側(cè)管理效益等問題。因此和傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法相比，涉及分布式電源的配電網(wǎng)及主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃所考慮的變量和目標(biāo)更多，其規(guī)劃模型更為復(fù)雜。現(xiàn)有方法一般分為分布式電源選址定容和主動(dòng)配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃兩類。(1)在原有電網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行電源規(guī)劃，在維持系統(tǒng)原有饋線和配置不變的情況下，優(yōu)化選取決定主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式電源及儲(chǔ)能裝置的位置和容量。分布式電源及儲(chǔ)能裝置的安裝位置不同，接入的容量不同，會(huì)對(duì)系統(tǒng)電壓分布、可靠性以及繼電保護(hù)產(chǎn)生重大影響，同樣會(huì)對(duì)主動(dòng)式管理造成不同的影響。以此為切入點(diǎn)，主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃模型可有以下幾種選擇：一是可以建立以電網(wǎng)擴(kuò)展及損耗成本費(fèi)用最少為目標(biāo)，確定分布式電源的位置和容量；還可以以主動(dòng)配電網(wǎng)的有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)，DG的容量和數(shù)量及電壓電流限制為約束，建立模型等；也可在分布式電源容量一定的條件下，對(duì)單輻射狀主動(dòng)配電網(wǎng)中的DG安裝位置進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)位置。(2)在考慮電網(wǎng)發(fā)展和負(fù)荷增長情況時(shí)，研究一個(gè)包括電網(wǎng)發(fā)展、負(fù)荷增長以及分布式電源并網(wǎng)的主動(dòng)配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃建設(shè)方案。以電網(wǎng)規(guī)劃為出發(fā)點(diǎn)，主動(dòng)配電網(wǎng)的擴(kuò)展規(guī)劃并不局限在分布式電源與原有電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合問題，而更強(qiáng)調(diào)全局的優(yōu)化配置。主動(dòng)配電網(wǎng)的擴(kuò)展規(guī)劃方法一般從電網(wǎng)運(yùn)營層面最優(yōu)的角度考慮，即在安全經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，建立包括以線路和分布式電源投資最小、系統(tǒng)網(wǎng)損最小、調(diào)峰所增加的額外費(fèi)用最小、配電企業(yè)從輸電網(wǎng)購買電力的費(fèi)用最小和靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度最大為目標(biāo)的模型。通過考慮DG出力的不確定性和負(fù)荷的增長，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和規(guī)劃軟件，通過對(duì)比最終獲得一個(gè)最優(yōu)方案。雖然分布式電源的輸出存在不確定，但現(xiàn)階段所述兩類技術(shù)都屬于分布式電源配置和接入情況能夠獲得確定的電網(wǎng)規(guī)劃或電源規(guī)劃，在所形成的方案基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況可進(jìn)行確定性的優(yōu)化調(diào)節(jié)和控制。這往往是根據(jù)背景規(guī)劃資料得到的一個(gè)定型的方案，而可能存在對(duì)多變的場(chǎng)景適應(yīng)性不強(qiáng)、靈活性不足等問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種分布式電容容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，以最優(yōu)的投資運(yùn)行費(fèi)用使規(guī)劃得到的配電網(wǎng)能夠適應(yīng)分布式電源各種不確定性的接入組合方式，獲得運(yùn)行的安全與經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，同時(shí)達(dá)到對(duì)分布式電源功率的完全消納，使得配電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中面對(duì)多變場(chǎng)景和不同潮流分布也能高效消納分布式電源的輸出功率，使得規(guī)劃方案具有更高的靈活性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供一種分布式電容容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其包括以下步驟：S11：建立分布式電源在配電網(wǎng)中不同容量和不同接入位置的分析模型，以不同接入組合的方式研究分布式電源并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的影響；S12：將不同接入組合的方式分布式電源并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的影響形成對(duì)規(guī)劃的約束要求，根據(jù)所述規(guī)劃的要求建立規(guī)劃模型；S13：對(duì)所述規(guī)劃模型進(jìn)行求解得到規(guī)劃結(jié)果，即最優(yōu)規(guī)劃方案。較佳地，所述步驟S13之后還包括：S14：以不同分布式電源容量、不同分布式電源接入位置的組合，對(duì)所述規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行概率隨機(jī)潮流的計(jì)算，以檢驗(yàn)配電網(wǎng)運(yùn)行中是否滿足所述約束要求。較佳地，所述步驟S14之后還包括：S15：通過蒙特卡羅法模擬抽象出有限個(gè)接入組合方式，在每種接入組合方式下，在所述規(guī)劃結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行模擬仿真，以驗(yàn)證規(guī)劃結(jié)果的可行性與有效性。較佳地，所述步驟S15具體為：根據(jù)分布式電源容量的大小選取不同的消納模式，通過蒙特卡羅法模擬抽象出有限個(gè)接入組合方式，在每種接入組合方式下，在所述規(guī)劃結(jié)果和所述消納模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行模擬仿真，以驗(yàn)證規(guī)劃結(jié)果的可行性與有效性。較佳地，所述步驟S15中的根據(jù)分布式電源容量的大小選取不同的消納模式具體為：根據(jù)分布式電源容量逐漸增大，依次選?。汉稍磪f(xié)調(diào)控制的單點(diǎn)消納模式、儲(chǔ)源協(xié)調(diào)控制的本饋線內(nèi)消納模式、網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制的互連饋線間消納模式、站源協(xié)調(diào)控制的變電站出線多饋線面消納模式。較佳地，所述步驟S11中的配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)包括：節(jié)點(diǎn)電壓、整體電壓水平以及功率損耗。較佳地，所述步驟S12中建立的規(guī)劃模型具體為：綜合考慮配電網(wǎng)網(wǎng)架和儲(chǔ)能最優(yōu)配置的上下兩層規(guī)劃模型。較佳地，所述步驟S13具體為：采用單親遺傳算法和上下層交替迭代方法對(duì)所述規(guī)劃模型進(jìn)行求解得到規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，得出最優(yōu)的規(guī)劃方案。較佳地，所述步驟S12中的約束要求以配電網(wǎng)滿足安全可靠性要求、消納能力最優(yōu)、面向不確定性適用能力最優(yōu)的條件下綜合考慮投資運(yùn)營費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明提供的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，對(duì)分布式電源不確定的接入位置和容量建立模型進(jìn)行了分析，總結(jié)并考慮不同情況下對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響，提出了適應(yīng)不確定性條件之下配電網(wǎng)的規(guī)劃目標(biāo)及約束，規(guī)劃結(jié)果具有更強(qiáng)的實(shí)用性；(2)本發(fā)明在所得到的規(guī)劃結(jié)果上考慮分布式電源出力的隨機(jī)模型，計(jì)算在不同容量和接入位置組合下的系統(tǒng)概率隨機(jī)潮流，檢驗(yàn)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓水平是否合格以及分布式電源能否被高效消納等，以此對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案進(jìn)行修正。使得所獲得的規(guī)劃方案能在消納分布式電源功率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)濟(jì)的綜合最優(yōu)運(yùn)行；(3)本發(fā)明所提出的配電網(wǎng)規(guī)劃方法與消納模式對(duì)于分布式電源輸出功率的消納更為靈活，能更好地適應(yīng)分布式電源在配電網(wǎng)內(nèi)隨意接入的情況。當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。附圖說明下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的上下兩層規(guī)劃模型的求解方法流程圖；圖3為圖2中的上下層規(guī)劃模型的求解方法流程圖；圖4為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的進(jìn)行隨機(jī)潮流計(jì)算的流程圖；圖5為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法的流程圖；圖6為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的分布式電源容量的消納模式及切換邏輯圖。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明提供的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法的流程圖如圖所示，包括以下步驟：S11：建立分布式電源在配電網(wǎng)中不同容量和不同接入位置的分析模型，以不同接入組合的方式研究分布式電源并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的影響；具體包括：(1)建立分布式電源接入位置對(duì)配電網(wǎng)影響的分析模型，在容量不變的情況下研究單個(gè)分布式電源由于接入位置的不同并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的影響。具體地，分布式電源的接入位置以輻射狀配電網(wǎng)的每條饋線首端節(jié)點(diǎn)到不再有子節(jié)點(diǎn)的末端節(jié)點(diǎn)為順序依次進(jìn)行計(jì)算分析，通過建立系統(tǒng)電壓改善程度和系統(tǒng)有功功率損耗改善程度指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)分析配電網(wǎng)的運(yùn)行整體受到分布式電源在不同接入位置下的影響情況。以上指標(biāo)數(shù)值由每種接入位置情況下運(yùn)行參數(shù)確定不變的配電網(wǎng)潮流分布數(shù)據(jù)計(jì)算得到，而為了分析影響程度，分布式電源的輸出功率這里僅以固定值額定輸出代入計(jì)算。僅考慮常見的風(fēng)電與光伏電源，作為在配電網(wǎng)中所要接入的分布式電源類型。下面選取簡單算例配電網(wǎng)，以只接入一種類型分布式電源一臺(tái)設(shè)備來評(píng)估分析，接入位置從配電網(wǎng)平衡節(jié)點(diǎn)到每一條饋線末端，形成多個(gè)接入方案，以分布式電源輸出功率為恒定值來計(jì)算每一種方案之下的配電網(wǎng)確定性潮流。作為PQ節(jié)點(diǎn)類型的光伏(可由PI節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化得到)其參數(shù)為P＝0.0424,Q＝0.057；而使用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)電作為P恒定Q則跟隨接入點(diǎn)電壓變化的PQV節(jié)點(diǎn)，對(duì)其參數(shù)定義為P＝0.0424，Xd＝0.017，xp＝3.86，x＝0.168。P表示有功功率輸出，EDGq為q軸電勢(shì)，Xd為d軸同步電抗，xp為等效電抗，x為定子電抗與轉(zhuǎn)子電抗之和，以上參數(shù)均為標(biāo)幺值。其無功輸出由關(guān)于機(jī)端電壓U的下式?jīng)Q定：Q=-U2xp+-U2+U4-4P2x22x---(1)]]>定義系統(tǒng)電壓與有功功率損耗改善指標(biāo)：Vim=uwuo,Pim=PlossoPlossw---(2)]]>式中，下標(biāo)w代表接入分布式電源時(shí)的結(jié)果，o則代表未接入時(shí)的結(jié)果，由計(jì)算(2)中的未知量，其中，Ui表示節(jié)點(diǎn)i處電壓幅值，Li表示節(jié)點(diǎn)i處負(fù)荷水平，ki表示該節(jié)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)，Ij為支路j電流，Rj為支路j的電阻，n與M分別表示系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)和支路數(shù)。若兩項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值大于1，且越大則表明該接入點(diǎn)時(shí)對(duì)系統(tǒng)電壓水平提升和降低損耗作用越明顯；小于1則起到相反作用。(2)建立分布式電源不同接入容量對(duì)配電網(wǎng)影響的分析模型研究在接入位置固定，而分布式電源整體接入滲透率不斷增大情況下配電網(wǎng)的運(yùn)行所受到的影響程度，由于相關(guān)規(guī)定的存在，故設(shè)定總體滲透率不超過30％。具體地，由不同類型和數(shù)量的分布式電源形成一組所要接入的電源，接入位置隨機(jī)確定而后則固定不變，可以有多個(gè)不同的電源類型與數(shù)量組合以及接入位置組合。由于是接入容量不確定情況下的配電網(wǎng)運(yùn)行情況變化和所受到的影響，可理想化地認(rèn)為功率因數(shù)恒定，因此用分布式電源的功率作為代替變量。通過建立并網(wǎng)深度計(jì)算指標(biāo)來衡量分布式電源接入位置固定而功率變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓水平和支路功率損耗的影響。通過建立表征分布式電源輸出功率由小到大變化的增長模型，作為節(jié)點(diǎn)注入功率變化量代入到潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)不平衡功率方程式中，加以迭代求解。觀察各節(jié)點(diǎn)電壓水平和支路功率損耗所受到的影響，并運(yùn)用步驟一所建立的系統(tǒng)電壓改善程度和系統(tǒng)有功功率損耗改善程度指標(biāo)反映配電網(wǎng)運(yùn)行在不同接入容量情況下所受到的整體影響。以上指標(biāo)數(shù)值由每種分布式電源的配置組合與接入組合情況下的配電網(wǎng)潮流分布數(shù)據(jù)計(jì)算得到，分布式電源的輸出功率這里以可連續(xù)變化但不超過額定值的增長模型代入計(jì)算。同樣地，不同類型的分布式電源由于具有不同的物理特性，因其模型的不同對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行所造成的影響各有差異，在研究接入容量不同所帶來的影響時(shí)予以分類考慮。同樣地，僅以風(fēng)電和光伏的組合作為接入的方式，選取幾種類型和接入點(diǎn)的組合，在此確定的基礎(chǔ)上研究容量變化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。定義分布式電源的并網(wǎng)深度指標(biāo)，為并網(wǎng)點(diǎn)至配電網(wǎng)平衡節(jié)點(diǎn)之間的導(dǎo)線阻抗之和，如下式所示：D=Σi∈CRi+jXi---(3)]]>式中，C為分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)至平衡節(jié)點(diǎn)之間的導(dǎo)線集合。并網(wǎng)深度可衡量DG功率變化對(duì)其并網(wǎng)點(diǎn)電壓的影響程度。若DG功率改變量為那么所造成的DG并網(wǎng)點(diǎn)電壓改變量可通過(4)式進(jìn)行估算，其中為DG并網(wǎng)點(diǎn)電壓向量，為并網(wǎng)點(diǎn)電壓改變量。ΔU·≈(ΔS·U·)*·D---(4)]]>DG功率的變化不僅引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化，對(duì)配電線路中其他負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓亦產(chǎn)生影響。DG功率變化在其他節(jié)點(diǎn)引起的電壓改變量不僅與DG功率變化量有關(guān)，還受電網(wǎng)拓?fù)溥B接影響。定義某節(jié)點(diǎn)i處接入的光伏輸出線性增長變化的模型如式(5)，以給定初值和按比例隨時(shí)間增長的模型表示，無功功率可按照功率因數(shù)折算得到。PPVi=P0PV+k·T---(5)]]>其中，表示所給出的光伏電源有功輸出初始值，k為其功率變化線性增長的斜率，T為一個(gè)大于等于零的實(shí)數(shù)，表示在運(yùn)行中的時(shí)間點(diǎn)。定義某節(jié)點(diǎn)i處接入的風(fēng)電輸出線性增長變化的模型如式(6)，以給定初值和按比例隨時(shí)間增長的模型表示，其無功功率可由式(1)得到。PWi=P0W+ω·T---(6)]]>其中，表示所給出的風(fēng)電電源有功輸出初始值，w為其功率變化線性增長的斜率，同樣此處T為一個(gè)大于等于零的實(shí)數(shù)，表示在運(yùn)行中的時(shí)間點(diǎn)。將上述表征分布式電源輸出功率變化增長的模型代入式(7)所示的節(jié)點(diǎn)不平衡功率迭代方程中，可求得每種接入組合方式下的潮流變化情況。ΔPi=PiW+PiPV-PiL-UiΣj∈iUj(Gijcosθij+Bijsinθij)ΔQi=QiW+QiPV-QiL-UiΣj∈iUj(Gijsinθij-Bijcosθij)---(7)]]>其中，PiW、PiPV、PiL分別表示節(jié)點(diǎn)i處風(fēng)電、光伏電源與負(fù)荷所注入的有功功率，而相對(duì)應(yīng)QiW、QiPV、QiL則為同類型電源或負(fù)荷在節(jié)點(diǎn)i處所注入的無功功率，n為配電網(wǎng)總節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，i,j＝1,2,...,n-1。Ui、Uj表示相應(yīng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值，Gij、Bij分別為節(jié)點(diǎn)i、j之間形成的電導(dǎo)與電納，θij為節(jié)點(diǎn)間相角差。運(yùn)用式(2)給出的指標(biāo)，分析分布式電源接入類型和位置確定的，而接入容量變化但不超過總體滲透率情況下配電網(wǎng)受到的影響。S12：將不同接入組合的方式分布式電源并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的影響形成對(duì)規(guī)劃的約束要求，根據(jù)規(guī)劃的要求建立規(guī)劃模型。本實(shí)施例中，對(duì)規(guī)劃的約束要求包括：上層配電網(wǎng)網(wǎng)架和儲(chǔ)能配置的目標(biāo)函數(shù)與約束條件，以及下層儲(chǔ)能消納能力最大的目標(biāo)函數(shù)與約束條件；規(guī)劃模型為綜合考慮配電網(wǎng)網(wǎng)架和儲(chǔ)能最優(yōu)配置的上下兩層模型；具體為：對(duì)于上層模型：網(wǎng)架線路的投資回收采用最小化網(wǎng)絡(luò)年費(fèi)用表示，同時(shí)計(jì)入網(wǎng)絡(luò)年損耗成本費(fèi)用、故障停電損失、儲(chǔ)能設(shè)備的總體投資費(fèi)用，以投資運(yùn)行的綜合成本費(fèi)用最低作為優(yōu)化目標(biāo)，如式(1)所示。由于分布式電源接入容量的未知，無法在目標(biāo)函數(shù)中增加反映向上級(jí)輸電網(wǎng)購買電量的費(fèi)用。minCtotal=α·Cline+Closs+βEENS+Σi=1nNESS(i)CESSi---(1)]]>Cline＝xj·cline,j,j∈L(2)其中，Cline為線路投資；L為待選支路集；xj為決策變量，等于1表示架設(shè)第j條線路，等于0表示不架設(shè)；cline,j為第j條支路的投資；Closs為網(wǎng)絡(luò)年損耗費(fèi)用；α為年費(fèi)用折算系數(shù)；NESS(i)表示第n個(gè)節(jié)點(diǎn)上規(guī)劃配儲(chǔ)能，同樣是0-1變量，CESSi表示該儲(chǔ)能的固定投資成本造價(jià)(萬元/臺(tái))；β為停電損失價(jià)值因數(shù)，EENS為故障停電損失，按式(3)來計(jì)算。EENS=Σk(λkΣl(Ek,l·tk,l·Cfault,l))∀l,k---(3)]]>其中，λk為元件k的故障率(次/年)，Ek,l為由元件k故障引起的負(fù)荷l失電量(kW)，tk,l為元件k故障引起負(fù)荷l停電時(shí)間(h)，Cfault,l為負(fù)荷l的停電損失。1、節(jié)點(diǎn)電壓約束Uimin≤Ui≤Uimax，i∈N(4)式中，Uimin、Uimax分別為節(jié)點(diǎn)電壓Ui的下限和上限，N為配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合。2、線路輸送功率約束|Sj|≤Sjmaxj∈L(5)Sj為通過支路j的視在功率，包含可能接入的分布式電源和儲(chǔ)能的輸出功率，Sjmax為支路j的容量極限，該約束條件保證支路上的潮流可以滿足傳輸容量的約束。3、節(jié)點(diǎn)功率平衡約束Pis-UiΣj∈iUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qis-UiΣj∈iUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(6)]]>Pis、Qis分別表示節(jié)點(diǎn)i處的注入有功功率與無功功率，n為配電網(wǎng)總節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，i,j＝1,2,...,n-1。Ui、Uj表示相應(yīng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值，Gij、Bij分別為節(jié)點(diǎn)i、j之間形成的電導(dǎo)與電納，θij為節(jié)點(diǎn)間相角差。4、輻射狀網(wǎng)絡(luò)約束n＝m+1(7)式中，n為規(guī)劃水平年配電網(wǎng)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)，m為全部支路數(shù)之和。5、有載調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)范圍約束Tkmin≤Tk≤Tkmax---(8)]]>6、分布式電源接入限制約束SESSi≤Slim,ΣSESSi≤Rpentration---(9)]]>其中，SESSi表示在節(jié)點(diǎn)i處接入的分布式電源單機(jī)容量，Slim為單機(jī)容量接入上限值，Rpentration表示根據(jù)滲透率要求換算得到的配電網(wǎng)總體接入分布式電源容量上限。對(duì)于下層模型：PESSmulti=max(Σk=1nPkc)---(10)]]>s.t.Ij≤Ij.Rated(j=1,...,B)(a)Ek.min≤Ek(T+ΔT)≤Ek.max(k=1,...,n)(b)Pk(T)≤Pk.Rated(k=1,...,n)(c)PESSmulti≥ΣPDG(d)---(11)]]>目標(biāo)函數(shù)以網(wǎng)絡(luò)中所有配置的儲(chǔ)能設(shè)備在固定時(shí)刻所具備的最大的充電功率之和。約束條件主要有接入支路的電流不超過支路電流上限，儲(chǔ)能荷電容量約束、儲(chǔ)能充放電倍率約束、對(duì)所有接入的分布式電源功率完全消納的約束等，分別以(a)、(b)、(c)、(d)表示。其中，表示計(jì)及多儲(chǔ)能接入的蓄電能力，代表第k個(gè)儲(chǔ)能考慮其荷電容量約束在時(shí)刻T所能吸納存儲(chǔ)的有功功率。Ij表示支路j電流，Ij.Rated為支路額定電流上限值，n為節(jié)點(diǎn)數(shù)，B為支路數(shù)，Ek.min與Ek.max表示第k個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備自身荷電容量上下限，Ek(T+ΔT)為自從T時(shí)刻起經(jīng)過了ΔT長的時(shí)間段后儲(chǔ)能k的容量，Pk(T)為儲(chǔ)能k在時(shí)刻T的放電倍率，Pk.Rated則為放電倍率上限，∑PDG為所有分布式電源有功功率總額。分布式電源在配電網(wǎng)中的接入總體上可以減少損耗，降低輸配電成本，另一方面可以為系統(tǒng)提供調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)，通過削峰填谷優(yōu)化系統(tǒng)的最大負(fù)荷水平，延緩或減少輸配電設(shè)備的擴(kuò)建和減輕環(huán)境污染，提高配電網(wǎng)電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。這有益于配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的成本控制。但同時(shí)由步驟11的分析，不同類型分布式電源以不同的容量接入配電網(wǎng)中的不同位置，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓和總體電壓水平既有抬升，也可能有拉低的影響，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)總體有功損耗即有降低也可能有增加的作用。P、Q恒定的分布式電源，在非饋線首端接入，總能夠提升電網(wǎng)總體電壓水平至基準(zhǔn)值附近，并且又由于避免了功率的遠(yuǎn)距離傳輸因而降低網(wǎng)絡(luò)損耗。P、V恒定的分布式電源對(duì)系統(tǒng)電壓改善最為明顯。而P恒定，無功輸出Q則跟隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓變化的分布式電源，根據(jù)其接入點(diǎn)的情況可能會(huì)對(duì)電壓和損耗帶來不良影響。因此，對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃提出在滿足相關(guān)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行約束條件下充分消納分布式電源功率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇蛇m應(yīng)調(diào)節(jié)控制的需要而靈活轉(zhuǎn)換、同時(shí)線路設(shè)備和儲(chǔ)能投資成本最小、可靠性和運(yùn)營成本最優(yōu)的要求。在獲得所規(guī)劃地區(qū)負(fù)荷分布、典型日負(fù)荷曲線以及未來負(fù)荷增長預(yù)測(cè)等背景數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)涉及到分布式電源的不確定參數(shù)利用數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行預(yù)估或利用智能算法做回歸預(yù)測(cè)，建立上下兩層規(guī)劃模型。上層模型是考慮配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)能優(yōu)化配置的以綜合投資運(yùn)行成本最小為目標(biāo)的規(guī)劃模型，下層是表征所規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)對(duì)分布式電源輸出功率消納能力最優(yōu)為目標(biāo)的規(guī)劃模型。上下層模型分別具有各自的約束條件，主要包括：配電網(wǎng)潮流約束、支路電流上限值約束、線路固有傳輸容量約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、輻射狀網(wǎng)絡(luò)約束、反向潮流約束、對(duì)儲(chǔ)能的接入總量限制約束、可靠性約束、儲(chǔ)能荷電容量約束、儲(chǔ)能充放電倍率約束、對(duì)分布式電源功率消納的約束等。S13：對(duì)規(guī)劃模型進(jìn)行求解得到規(guī)劃結(jié)果，即最優(yōu)規(guī)劃方案。本實(shí)施例中，采用單親遺傳算法求解上層規(guī)劃模型中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基于此結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能設(shè)備的最優(yōu)配置方案，結(jié)合個(gè)體優(yōu)劣評(píng)價(jià)方法，在遺傳過程中通過單個(gè)父代個(gè)體來產(chǎn)生子代個(gè)體，避免了雙親雜交算子對(duì)可行性的嚴(yán)重破壞，能產(chǎn)生出適應(yīng)性更強(qiáng)的后代種群，具有效率高收斂性好的特點(diǎn)，從而得出上層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)值。而下層目標(biāo)函數(shù)是對(duì)分布式電源功率消納能力的滿意度，需要根據(jù)上層規(guī)劃所得到的初步結(jié)果代入進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果再反饋給上層規(guī)劃以選取尋優(yōu)方向，原理和流程如附圖3所示。如上所述，上下層規(guī)劃模型之間將中間結(jié)果進(jìn)行相互反饋，反復(fù)進(jìn)行迭代修正，選出符合模型各項(xiàng)約束要求且目標(biāo)函數(shù)綜合最優(yōu)的計(jì)算結(jié)果作為規(guī)劃方案進(jìn)行輸出。較佳實(shí)施例中，步驟S13之后還包括：S14：對(duì)不同分布式電源接入位置和接入容量的組合，在所得到的規(guī)劃結(jié)果網(wǎng)架上進(jìn)行隨機(jī)潮流計(jì)算，同以檢驗(yàn)規(guī)劃結(jié)果是否滿足隨機(jī)潮流結(jié)果所反映出的約束條件，對(duì)原規(guī)劃方案進(jìn)行修正。由于可再生能源發(fā)電出力具有隨機(jī)性，輸出功率不穩(wěn)定且難以控制，為反映DG的出力特征，充分考慮其隨機(jī)性、間歇性，同時(shí)避免不必要的網(wǎng)架投資，可以對(duì)原規(guī)劃方案進(jìn)行修正。如圖4給出了考慮分布式電源出力特性的配電網(wǎng)隨機(jī)潮流計(jì)算流程，采用以牛頓－拉夫遜潮流計(jì)算為基礎(chǔ)的線性化模型，其基本步驟是：首先獲取指定擾動(dòng)量下的待求量與該擾動(dòng)量之間的線性關(guān)系；其次根據(jù)已知的擾動(dòng)量分布信息，利用半不變量法求取待求量的分布信息。經(jīng)潮流方程線性化處理，得到狀態(tài)變量與節(jié)點(diǎn)功率擾動(dòng)的線性關(guān)系式為：ΔX=[h1′(X0)]-1ΔW=J0-1ΔW=R0ΔW---(12)]]>式中：J0為收斂點(diǎn)處的雅可比矩陣；R0為J0的逆矩陣，稱為靈敏度矩陣。X是節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角組成的狀態(tài)列向量，正常情況下，配電網(wǎng)在X0附近穩(wěn)定運(yùn)行。W是正常情況下節(jié)點(diǎn)有功功率和無功功率的注入功率列向量。支路視在功率在X0處線性化可寫成一般式為：ΔSl＝K0T0ΔW(13)式中，K0為b×2b階矩陣，其元素為基準(zhǔn)運(yùn)行點(diǎn)X0處各支路相角的余弦與正弦函數(shù)。由式(12)和式(13)得到待求隨機(jī)變量與擾動(dòng)變量之間的線性關(guān)系式，通過卷積運(yùn)算即可由注入變量ΔW求出狀態(tài)變量和支路潮流的隨機(jī)分布。半不變量法可將卷積與反卷積計(jì)算簡化為幾個(gè)半不變量的加法和減法運(yùn)算，顯著減少了計(jì)算量，從而獲得了廣泛的應(yīng)用和深入的研究。半不變量法的基本原理是根據(jù)獨(dú)立隨機(jī)變量的半不變量所具有的性質(zhì)，通過已知隨機(jī)變量半不變量求取待求隨機(jī)變量的半不變量，進(jìn)而求取待求隨機(jī)變量的隨機(jī)分布信息的方法。對(duì)于風(fēng)電與光伏DG，在已知其出力隨機(jī)分布的情況下，可離散化有功出力的隨機(jī)變量，根據(jù)下式計(jì)算DG有功出力隨機(jī)變量的m階矩：式中，為DG的有功出力的離散值；為DG出力的概率函數(shù)；為DG的額定出力。隨機(jī)變量的各階矩是它的數(shù)字特征，半不變量也是隨機(jī)變量的一種數(shù)字特征。它可以由不高于相應(yīng)階次的各階矩求得。因此，可以利用隨機(jī)變量的前七階半不變量與各階矩的如下關(guān)系，求得各階半不變量。綜合考慮運(yùn)算速度以及計(jì)算精度需要，以下計(jì)算均取到前七階。K1=a1Km+1=am+1-Σj=1mCmjajKm-j+1---(15)]]>其中，am為DG有功出力隨機(jī)變量的m階矩，m為1時(shí)am表示期望值。aj為不高于當(dāng)前階數(shù)的j階矩，同樣由(14)得到，Km-j+1為不高于當(dāng)前介數(shù)的半不變量，為系數(shù)，表示從m個(gè)不同元素中取出j個(gè)元素的組合數(shù)。假設(shè)接入配電網(wǎng)的DG根據(jù)機(jī)型的特點(diǎn)及電網(wǎng)無功及電壓控制要求配套安裝相應(yīng)無功補(bǔ)償設(shè)備，以保證功率因數(shù)及電網(wǎng)電壓保持在允許范圍內(nèi)。從而根據(jù)半不變量的線性關(guān)系，利用DG有功出力的各階半不變量得到無功出力的各階半不變量。由下式求得各個(gè)節(jié)點(diǎn)注入功率的隨機(jī)變量：ΔW=ΔWg⊕ΔWl---(16)]]>式中，ΔWg和ΔWl分別是DG出力和負(fù)荷功率的隨機(jī)變量，表示卷積運(yùn)算。由節(jié)點(diǎn)注入功率的半不變量，根據(jù)狀態(tài)變量和支路功率與節(jié)點(diǎn)注入功率之間的關(guān)系式(13)和(14)，利用半不變量的性質(zhì)，計(jì)算狀態(tài)變量和支路功率的各階半不變量。進(jìn)而采用Gram-Charlier級(jí)數(shù)展開式求出狀態(tài)變量和支路功率的隨機(jī)分布情況。較佳實(shí)施例中，步驟S14之后還包括：S15：對(duì)于不同的分布式電源容量選取不同的消納模式，通過蒙特卡羅法模擬抽象出有限個(gè)接入組合方式，在每種接入組合方式下，在規(guī)劃結(jié)果和消納模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行模擬仿真，以驗(yàn)證規(guī)劃結(jié)果的可行性與有效性。消納模式包括：(1)荷源協(xié)調(diào)控制的單點(diǎn)消納模式；(2)儲(chǔ)源協(xié)調(diào)控制的本饋線內(nèi)消納模式；(3)網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制的互連饋線間消納模式；(4)站源協(xié)調(diào)控制的變電站出線多饋線面消納模式?？舍槍?duì)分布式電源輸出功率的情況，實(shí)時(shí)采取不同消納模式或在消納模式間切換，從(1)到(4)解決不平衡功率更多、本區(qū)域消納能力不夠的問題的能力越強(qiáng)，組合運(yùn)用將會(huì)給步驟四得到的規(guī)劃配電網(wǎng)帶來更強(qiáng)的適應(yīng)性。如圖6所示給出了不同消納模式的運(yùn)用和轉(zhuǎn)換，四種消納模式的選擇方式為：當(dāng)分布式能源接入容量較小且就地具備可控負(fù)荷時(shí)，可以通過荷源協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控負(fù)荷的有功功率，就地消納分布式能源，確保在就地點(diǎn)的百分百消納；隨著分布式能源的接入容量逐級(jí)增大，分布式能源接入節(jié)點(diǎn)的就地負(fù)荷已不足以完全消納該分布式能源發(fā)出的有功功率時(shí)，可以通過儲(chǔ)源協(xié)調(diào)控制策略，調(diào)節(jié)饋線上儲(chǔ)能裝置的功率輸出，在單一饋線層面上消納間歇式能源；當(dāng)分布式能源的接入容量較大，特別是接入輕載線路時(shí)，單條饋線的所有負(fù)荷和儲(chǔ)能都無法完全消納分布式能源，這時(shí)需要借助配電網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置調(diào)整，將相連饋線的部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到該饋線，由此來完整消納輸出較大功率的分布式能源。是一種互聯(lián)多饋線自治控制技術(shù)，可以將分布式能源在互聯(lián)多饋線區(qū)域進(jìn)行高效消納；部分較為極端情況，即分布式能源的接入容量非常大，儲(chǔ)能以及通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)移的供電負(fù)荷也不能完全消納，需要在網(wǎng)源協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，再協(xié)調(diào)控制變電站10kV母線的分段開關(guān)狀態(tài)，將多余的分布式能源轉(zhuǎn)移到變電站其他10kV母線連接的饋線，使得分布式能源能夠在變電站下多條饋線進(jìn)行完整消納。雖然實(shí)際運(yùn)行中肯定有對(duì)分布式電源接入容量上限的限制，但所選取的分布式電源類型、接入容量大小和接入位置等參數(shù)在規(guī)劃時(shí)均未得知，面臨極大的不確定性，尤其是當(dāng)所規(guī)劃得出的配電網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，分布式電源可能存在的接入組合方式數(shù)量是巨大的。建立分布式電源所接入類型、接入位置和接入容量這三個(gè)隨機(jī)變量的分布函數(shù)，運(yùn)用蒙特卡羅方法模擬生成有限個(gè)分布式電源的接入組合方式，基于步驟S13得到的規(guī)劃結(jié)果和步驟S15中的消納模式，再對(duì)每種接入方式分別進(jìn)行運(yùn)行計(jì)算或仿真。得到每種接入組合方式與場(chǎng)景之下的電網(wǎng)確定性運(yùn)行結(jié)果，對(duì)電壓水平和對(duì)分布式電源的消納情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)規(guī)劃方案的合理性與可行性進(jìn)行驗(yàn)證校驗(yàn)。綜上所述，本發(fā)明提供一種分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，該方法將不確定的分布式電源容量和接入位置信息進(jìn)行建模，分析該變量作用下對(duì)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓、網(wǎng)絡(luò)損耗等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的影響，以此提出配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的目標(biāo)和要求。建立了計(jì)及配電網(wǎng)網(wǎng)架與儲(chǔ)能設(shè)備聯(lián)合考慮的規(guī)劃模型，通過智能算法加以求解得到規(guī)劃初步結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行考慮分布式電源可能接入點(diǎn)和容量的配電網(wǎng)概率隨機(jī)潮流計(jì)算，以該結(jié)果返回修正網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的方案。又提出了適用于所得到規(guī)劃配電網(wǎng)的針對(duì)分布式電源功率的消納模式。搭配組合分布式電源不同接入點(diǎn)接入容量和場(chǎng)景進(jìn)行大量模擬仿真計(jì)算，檢驗(yàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行情況，對(duì)規(guī)劃方案加以驗(yàn)證。在滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于任意接入配電網(wǎng)的分布式發(fā)電的最大限度消納，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。此處公開的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并不是對(duì)本發(fā)明的限定。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在說明書范圍內(nèi)所做的修改和變化，均應(yīng)落在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3