本申請(qǐng)屬于旋轉(zhuǎn)潮流控制器應(yīng)用，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，在國(guó)家綠色低碳和能源轉(zhuǎn)型的倡導(dǎo)下，我國(guó)將形成“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，以風(fēng)機(jī)、光伏為主體的分布式電源得到了飛速發(fā)展。然而隨著大量分布式電源并入配電網(wǎng)，隨機(jī)的新能源出力與已有的發(fā)電、用電協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題給電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，使得電力系統(tǒng)調(diào)度維持供需平衡更加困難。分布式發(fā)電將影響配電網(wǎng)中的負(fù)荷特性、潮流分布、部分場(chǎng)景會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓?jiǎn)栴}。而旋轉(zhuǎn)潮流控制器(rotarypower?flow?controller，rpfc)和儲(chǔ)能作為靈活的調(diào)節(jié)方式，在促進(jìn)光伏消納和保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用。

2、rpfc和儲(chǔ)能設(shè)備合理的選址和定容，不僅可以改善系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，而且利用rpfc和儲(chǔ)能能夠?qū)崿F(xiàn)不同臺(tái)區(qū)間能源互濟(jì)和削峰填谷，提高新能源的消納和經(jīng)濟(jì)效益，因此研究rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址定容尤為重要。

3、目前的研究大多考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)中其他可調(diào)度靈活資源的協(xié)調(diào)運(yùn)行優(yōu)化，少有綜合考慮旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能聯(lián)合選址定容規(guī)劃方法，忽略了柔性互聯(lián)裝置rpfc作為調(diào)控手段的靈活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在針對(duì)rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址定容問(wèn)題，提出雙層優(yōu)化配置模型，以rpfc和儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)的回收期最短和年運(yùn)行成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，提出一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，包括如下步驟：

4、構(gòu)建有源配電網(wǎng)rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置模型；

5、基于所述構(gòu)建的雙層優(yōu)化配置模型，采用pulp求解器與遺傳算法混合優(yōu)化進(jìn)行求解；

6、輸出rpfc與儲(chǔ)能的最優(yōu)選址定容配置方案。

7、進(jìn)一步地，rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置模型包括規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型和運(yùn)行控制層模型。

8、進(jìn)一步地，規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型以rpfc和儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)回收期最短為目標(biāo)函數(shù)，表達(dá)式具體如下：

9、

10、

11、式中：cf為所配置聯(lián)合系統(tǒng)的年均凈收益；finv為系統(tǒng)的原始投資安裝成本；λ為貼現(xiàn)率，fom為系統(tǒng)的固定運(yùn)行維護(hù)成本；finv,ess、finv,rpfc分別為ess和rpfc的原始投資成本；fp、fe分別為儲(chǔ)能電池單位功率價(jià)格和單位容量?jī)r(jià)格；pess、eess分別為儲(chǔ)能電池功率和容量配置；fk,rpfc為rpfc的單位容量投資成本；ek,rpfc為安裝在位置k處rpfc容量；ωk為系統(tǒng)rpfc待選位置的集合；μ、β分別為ess和rpfc的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用系數(shù)。

12、進(jìn)一步地，規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型所滿(mǎn)足的約束條件包括：儲(chǔ)能配置約束和rpfc規(guī)劃約束。

13、進(jìn)一步地，儲(chǔ)能配置約束采用如下公式：

14、

15、式中：分別為儲(chǔ)能的最小可安裝功率與最大可安裝功率；分別為儲(chǔ)能的最小可安裝容量與最大可安裝容量。

16、rpfc規(guī)劃約束采用如下公式：

17、

18、式中：為rpfc在位置k處的最大允許安裝容量；nk為安裝在位置k的rpfc個(gè)數(shù)；e為rpfc單位安裝容量。

19、進(jìn)一步地，運(yùn)行控制層模型以年運(yùn)行總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，表達(dá)式具體如下：

20、minfc＝cgrid+cdg+cwaste+closs

21、

22、式中：fc為總運(yùn)行成本；為從主網(wǎng)的購(gòu)電成本；為光伏和風(fēng)力發(fā)電成本；為棄風(fēng)棄光懲罰成本；為電能損耗費(fèi)用；為電網(wǎng)t時(shí)段電價(jià)；為第t時(shí)段從饋線(xiàn)注入配電網(wǎng)的有功功率；δt為時(shí)間間隔，1h；ptpv、ptwp為第t時(shí)段光伏、風(fēng)力的發(fā)電功率；cpv、cwt分別為光伏、風(fēng)電的度電成本；ptpv*、ptwt*分別為第t時(shí)段光伏、風(fēng)力預(yù)期發(fā)電功率；分別為棄光懲罰系數(shù)、棄風(fēng)懲罰系數(shù)；η為年供電損耗費(fèi)用系數(shù)；n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)；pi,t為第t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i處注入的有功功率之和；ω為rpfc年運(yùn)行損耗系數(shù)，為t時(shí)刻流過(guò)節(jié)點(diǎn)i的有功功率。

23、進(jìn)一步地，運(yùn)行控制層模型所滿(mǎn)足的約束條件包括：功率平衡約束、rpfc運(yùn)行約束和儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行約束。

24、進(jìn)一步地，功率平衡約束采用如下公式：

25、ptbuy+ptwp+ptpv-ptch+ptdis-ptloss＝ptload

26、式中：ptch、ptdis分別為儲(chǔ)能裝置充放電功率；ptloss為系統(tǒng)有功損耗；ptload為第t時(shí)段的系統(tǒng)總負(fù)荷。

27、rpfc運(yùn)行約束采用如下公式：

28、

29、式中：分別為t時(shí)刻流過(guò)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的有功和無(wú)功功率；μ為功率因數(shù)角正弦的絕對(duì)值；為rpfc等效電阻；為rpfc傳輸損耗；為i、j節(jié)點(diǎn)之間接入的rpfc容量。

30、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行約束采用如下公式：

31、

32、式中：eess為儲(chǔ)能裝置額定容量；分別為儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)的上、下限值；ηch、ηdis分別為儲(chǔ)能裝置充、放電效率；ptch,max、ptdis,max分別為儲(chǔ)能裝置充、放電功率的最大值；和為0-1變量，其中為1，為0，表示充電，反之表示放電。

33、綜上，本發(fā)明針對(duì)rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址定容問(wèn)題，提出雙層優(yōu)化配置模型，規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型以全壽命周期內(nèi)rpfc和儲(chǔ)能配置下系統(tǒng)回收期為優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)rpfc和儲(chǔ)能位置和容量的最優(yōu)配置；運(yùn)行控制層模型以配電網(wǎng)年運(yùn)行成本為優(yōu)化目標(biāo)，將rpfc和儲(chǔ)能作為靈活性調(diào)節(jié)資源參與運(yùn)行優(yōu)化。該方法采用pulp求解器與遺傳算法混合優(yōu)化對(duì)模型進(jìn)行求解，最終得到最優(yōu)的rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址定容方案。經(jīng)過(guò)算例仿真驗(yàn)證，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有方案相比，能提高新能源消納率、系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述rpfc和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置模型包括規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型和運(yùn)行控制層模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型以rpfc和儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)回收期最短為目標(biāo)函數(shù)，表達(dá)式具體如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型所滿(mǎn)足的約束條件包括：儲(chǔ)能配置約束和rpfc規(guī)劃約束。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能配置約束采用如下公式：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述運(yùn)行控制層模型以年運(yùn)行總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，表達(dá)式具體如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述運(yùn)行控制層模型所滿(mǎn)足的約束條件包括：功率平衡約束、rpfc運(yùn)行約束和儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行約束。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)潮流控制器和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述功率平衡約束采用如下公式：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)潮流控制器(Rotary?power?flow?controller，RPFC)和儲(chǔ)能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置方法，屬于旋轉(zhuǎn)潮流控制器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)RPFC和儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址定容問(wèn)題，提出雙層優(yōu)化配置模型，規(guī)劃設(shè)計(jì)層模型以全壽命周期內(nèi)RPFC和儲(chǔ)能配置下系統(tǒng)回收期為優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)RPFC和儲(chǔ)能位置和容量的最優(yōu)配置；運(yùn)行控制層模型以配電網(wǎng)年運(yùn)行成本為優(yōu)化目標(biāo)，將RPFC和儲(chǔ)能作為靈活性調(diào)節(jié)資源參與運(yùn)行優(yōu)化。該方法采用Pulp求解器與遺傳算法混合優(yōu)化對(duì)模型進(jìn)行求解，最終得到最優(yōu)的RPFC和儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址定容方案。

技術(shù)研發(fā)人員：顏湘武,靳瑞琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)（保定）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6