本發(fā)明屬于柔性互聯(lián)開關(guān)運(yùn)行控制，更具體地，涉及低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)優(yōu)化配置方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，推動(dòng)清潔電力資源大范圍優(yōu)化配置的背景下，分布式清潔能源接入比例的不斷提高，使得低壓配電臺(tái)區(qū)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)理、平衡模式出現(xiàn)了深刻變化，對(duì)電力系統(tǒng)安全、高效、優(yōu)化運(yùn)行提出更大挑戰(zhàn)。

2、在當(dāng)前能源環(huán)境下，提高分布式光伏的消納能力、保證電網(wǎng)供電可靠性和質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)供需平衡、確保終端用戶供電可靠性等問題變得越來越重要。柔性互聯(lián)開關(guān)(sop)具有調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、動(dòng)作成本低、故障影響小等特征,其接入后將給系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、靈活性和可靠性帶來巨大的提升。然而，柔性互聯(lián)開關(guān)設(shè)備在裝備特性與性能上與傳統(tǒng)開關(guān)有著巨大差異，其運(yùn)行優(yōu)化控制在分析手段、協(xié)調(diào)機(jī)制、優(yōu)化建模等方面均面臨著巨大挑戰(zhàn)。

3、考慮到現(xiàn)階段低壓配電臺(tái)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、負(fù)載不均衡、分布式能源利用率低，采用先進(jìn)的柔性互聯(lián)技術(shù)手段可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。但當(dāng)前互聯(lián)設(shè)備成本比較高，布置的柔性互聯(lián)開關(guān)有限，需要采用優(yōu)化控制。

4、作為最近新興的控制策略，當(dāng)前對(duì)柔性互聯(lián)開關(guān)控制的研究主要集中在柔性互聯(lián)的概念、連接模式、元件構(gòu)成及接入功能上，而少有從系統(tǒng)的角度分析接入低壓配電網(wǎng)的控制策略的研究。現(xiàn)有優(yōu)化控制方法的不足之處在于，考慮的利益主體單一，沒有考慮低壓配電網(wǎng)絡(luò)的特征及柔性互聯(lián)開關(guān)的高成本問題，且效率低下、準(zhǔn)確率不高，難以適應(yīng)低壓配電網(wǎng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種考慮不同主體利益的、提高分布式光伏發(fā)電最大化消納的低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)的最優(yōu)控制策略和優(yōu)化配置方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：

4、步驟1，確定柔性互聯(lián)開關(guān)的特征參數(shù)，包括額定電壓和額定電流、開關(guān)頻率、電感值、調(diào)制比、響應(yīng)時(shí)間和通信控制接口，以構(gòu)建柔性互聯(lián)開關(guān)的特征向量；

5、步驟2，基于分布式能源消納率和需求響應(yīng)指令，以柔性互聯(lián)開關(guān)的特征向量為優(yōu)化變量，構(gòu)建低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)的多目標(biāo)優(yōu)化配置模型；

6、步驟3，采用優(yōu)化算法求解多目標(biāo)優(yōu)化配置模型，得到柔性互聯(lián)開關(guān)最優(yōu)配置方案。

7、優(yōu)選地，多目標(biāo)優(yōu)化配置模型包括上層目標(biāo)模型和下層目標(biāo)模型，其中，上層目標(biāo)模型以分布式能源消納率最優(yōu)作為優(yōu)化目標(biāo)，下層目標(biāo)模型以總年化成本、配電網(wǎng)損耗和電壓不平衡均最小作為優(yōu)化目標(biāo)。

8、優(yōu)選地，分布式能源消納率以如下公式表示，

9、

10、式中：

11、d為分布式能源消納率；

12、t為總時(shí)段數(shù)；

13、s代表各個(gè)場景，n代表全部場景的集合；

14、p1和w1分別為場景集中t時(shí)刻消納的風(fēng)力和光伏功率；

15、p2和w2分別為場景集中t時(shí)刻風(fēng)力和光伏的出力；

16、ω為各場景集權(quán)重系數(shù)；

17、k為場景集中包含的場景數(shù)；

18、k為所有場景集中包含的場景總數(shù)。

19、優(yōu)選地，總年化成本最小的目標(biāo)函數(shù)以如下公式表示，

20、minc＝csop+cp+cdg

21、

22、式中：c為配電網(wǎng)總年化成本；csop為柔性互聯(lián)開關(guān)的年投資成本；cp為配電網(wǎng)年購電成本；cdg為配電網(wǎng)向分布式發(fā)電商年購電成本；r為貼現(xiàn)率；ij為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的支路，nsop為柔性互聯(lián)開關(guān)所在支路集合，ij∈nsop表示支路ij為柔性互聯(lián)開關(guān)所在支路；csop為柔性互聯(lián)開關(guān)的單位視在功率投資成本；sij,sop為支路ij上柔性互聯(lián)開關(guān)的容量；cp為配電網(wǎng)單位千瓦時(shí)購電成本；cdg為分布式發(fā)電商單位千瓦時(shí)購電成本；p為電網(wǎng)從分布式發(fā)電商購買的電量；l為線路損耗百分比；kt為場景總數(shù)；pl為場景l(fā)中變電站的有功功率；tl為場景l(fā)的小時(shí)數(shù)；

23、配電網(wǎng)損耗最小的目標(biāo)函數(shù)以如下公式表示，

24、minf1＝ω1(fline+fsop)

25、

26、式中：minf1為配電網(wǎng)損耗最??；fline和fsop分別為線路平均損耗、柔性互聯(lián)開關(guān)平均損耗；ω1為配電網(wǎng)損耗的權(quán)重系數(shù)；tan＝8760h為一年的小時(shí)數(shù)；ij∈nl表示支路ij屬于支路集合nl；φ＝a,b,c表示a,b,c三個(gè)不同的相值；rij,φ表示支路ij的φ相的電阻值；zij，φ為支路ij的φ相的阻抗值；和分別為場景l(fā)中節(jié)點(diǎn)i的φ相的電壓實(shí)部和虛部；和分別為電壓源換流器i和電壓源換流器j的φ相的有功功率損耗；

27、電壓不平衡最小的目標(biāo)函數(shù)以如下公式表示，

28、minf2＝ω2fu

29、

30、式中：minf2為電壓不平衡最小；fu為電壓不平衡度；ω2為權(quán)重系數(shù)；tan＝8760h為一年的小時(shí)數(shù)；和分別為場景l(fā)中節(jié)點(diǎn)i的電壓負(fù)序不平衡量的實(shí)部和虛部；i∈ωb表示場景i屬于所有的場景ωb。

31、優(yōu)選地，多目標(biāo)優(yōu)化控制模型約束條件包括分布式發(fā)電容量和功率約束、柔性互聯(lián)開關(guān)容量和功率約束、節(jié)點(diǎn)功率平衡約束、三相潮流約束和網(wǎng)絡(luò)安全約束。

32、優(yōu)選地，柔性互聯(lián)開關(guān)容量和功率約束以如下公式表示，

33、

34、式中：為節(jié)點(diǎn)ij處最大允許安裝的柔性互聯(lián)開關(guān)容量；ssop和yij,sop分別為單臺(tái)柔性互聯(lián)開關(guān)額定容量和支路ij的柔性互聯(lián)開關(guān)安裝臺(tái)數(shù)；b1,ij,b2,ij,…,bnij,ij為描述柔性互聯(lián)開關(guān)臺(tái)數(shù)的二進(jìn)制變量；nij為二進(jìn)制變量維度；

35、和分別為場景l(fā)中電壓源換流器i和電壓源換流器j的φ相的有功注入功率；和分別為場景l(fā)中電壓源換流器i和電壓源換流器j的φ相的損耗；ai,sop和aj,sop分別為電壓源換流器i和電壓源換流器j的有功功率損耗系數(shù)；和分別為場景l(fā)中電壓源換流器i和電壓源換流器j的φ相的無功注入功率；和分別為電壓源換流器i和電壓源換流器j的φ相的無功注入功率的下限和上限；ξmin和ξmax分別為柔性互聯(lián)開關(guān)無功功率下限和上限的系數(shù)；sij,φ,sop是柔性互聯(lián)開關(guān)兩個(gè)電壓源換流器φ相的容量；sij,3φ,sop是柔性互聯(lián)開關(guān)兩個(gè)電壓源換流器3相的容量。

36、優(yōu)選地，步驟3包括：

37、步驟3.1，采用分布式估計(jì)算法對(duì)步驟2建立的多目標(biāo)優(yōu)化配置模型中的每個(gè)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行分別求解；

38、步驟3.2，對(duì)每個(gè)優(yōu)化目標(biāo)得到的解進(jìn)行約束檢驗(yàn)，生成運(yùn)行可行解集；

39、步驟3.3，在運(yùn)行可行解集中進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化求解，生成最終的柔性互聯(lián)開關(guān)配置方案。

40、優(yōu)選地，選擇煙花算法作為步驟3.1中的分布式估計(jì)算法，求解過程包括：

41、步驟a.1，隨機(jī)生成一定數(shù)量的柔性互聯(lián)開關(guān)配置作為初始煙花，每個(gè)配置定義了柔性互聯(lián)開關(guān)的開/關(guān)狀態(tài)以及功率傳輸方向；

42、步驟a.2，計(jì)算在當(dāng)前柔性互聯(lián)開關(guān)配置下，新能源的發(fā)電量中被電網(wǎng)實(shí)際消納的比例以及電網(wǎng)運(yùn)行成本和柔性互聯(lián)開關(guān)操作成本；

43、步驟a.3，對(duì)于每個(gè)煙花，根據(jù)其適應(yīng)度值計(jì)算爆炸半徑和火花數(shù)；在當(dāng)前柔性互聯(lián)開關(guān)配置的基礎(chǔ)上，通過隨機(jī)變異生成新的火花；

44、步驟a.4，計(jì)算所有火花的適應(yīng)度值，保留一定數(shù)量的最優(yōu)火花作為下一代煙花的一部分，剩余位置根據(jù)火花的適應(yīng)度值進(jìn)行概率選擇，適應(yīng)度高的火花有更高的被選中概率；

45、步驟a.5，重復(fù)執(zhí)行步驟a.3-步驟a.4，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)，在每次迭代中，記錄當(dāng)前找到的最優(yōu)柔性互聯(lián)開關(guān)配置及其對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值。

46、優(yōu)選地，基于pareto最優(yōu)解集進(jìn)行步驟3.3中的多目標(biāo)優(yōu)化求解，包括以下步驟：

47、步驟b.1，通過優(yōu)化算法得到一組pareto最優(yōu)解，每個(gè)解代表一種柔性互聯(lián)開關(guān)配置方案，在目標(biāo)空間中形成pareto前沿；

48、步驟b.2，根據(jù)配電網(wǎng)運(yùn)營商或政策制定者的偏好，為每個(gè)目標(biāo)分配一個(gè)權(quán)重，制定決策準(zhǔn)則；

49、步驟b.3，對(duì)于pareto前沿上的每個(gè)解，使用步驟b.2的決策準(zhǔn)則進(jìn)行量化評(píng)估；

50、步驟b.4，根據(jù)量化評(píng)估的結(jié)果，選擇得分最高或最符合偏好的解作為最優(yōu)柔性互聯(lián)開關(guān)配置方案。

51、本發(fā)明的第二方面提供了一種低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)優(yōu)化配置系統(tǒng)，運(yùn)行所述的低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)優(yōu)化配置方法，包括：

52、特征向量模塊，用于確定柔性互聯(lián)開關(guān)的特征參數(shù)，并構(gòu)建柔性互聯(lián)開關(guān)的特征向量；

53、模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)的多目標(biāo)優(yōu)化配置模型；

54、模型求解模塊，用于求解多目標(biāo)優(yōu)化配置模型；

55、結(jié)果輸出模塊，用于生成最優(yōu)柔性互聯(lián)開關(guān)配置方案并輸出。

56、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：

57、(1)本發(fā)明通過設(shè)置低壓配電臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)開關(guān)的最優(yōu)控制策略，充分考慮低壓配電網(wǎng)絡(luò)的特征及柔性互聯(lián)開關(guān)的高成本問題，提高了柔性互聯(lián)開關(guān)控制對(duì)低壓配電網(wǎng)的適應(yīng)性。

58、(2)本發(fā)明優(yōu)化了能源配置，改善了電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和提高了電源利用效率，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效和協(xié)同的最優(yōu)運(yùn)行控制。

59、(3)本發(fā)明綜合考慮配電公司、分布式光伏發(fā)電商以及用戶等多個(gè)主體的利益。

60、(4)本發(fā)明在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，結(jié)合配電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)際，對(duì)柔性互聯(lián)開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化控制，提高了配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及改善饋線電壓水平和消納分布式電源的能力。