一种主动配电网区域电源优化配置双层规划方法技术

一种主动配电网区域电源优化配置双层规划方法。其包括基础数据获取、模型构建、模型转换、算法参数初始化、初始网络损耗求解、单位电量发电成本修正、上层规划方案求解、下层规划方案求解、迭代终止条件判别等步骤。本发明专利技术基于综合资源战略规划理论，从全社会角度，考虑光伏电源和可中断负荷为代表的广义电源，建立了主动配电网区域电源扩展优化的双层规划模型。上层规划以广义电源的建设、发电和污染治理的总成本最低为目标，优化各类电源装机容量；下层规划以网损最小为目标，为广义电源选址定容。最后结合单纯形法和改进PSO算法进行求解。本发明专利技术的规划方法与传统规划方法相比，节能减排效果明显，资源利用率更高，全社会效益更突出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于配电系统规划
，特别是设及一种主动配电网区域电源优化配 置双层规划方法。
技术介绍
随着传统化石电源短缺、环境污染等问题日益突显，单纯依靠增加电源和变电站 投资建设来满足快速增长的电力需求的传统电网规划方式受到各方面的极大挑战。分布 式发电技术值istributedGeneration,简称DG)和需求响应技术的迅速发展为解决运些 问题提供了思路。但传统配电网消纳可再生电源的能力不足，因此无法满足新型电源大规 模接入的要求，同时其规划方法也没有考虑DG引入对配电网的影响，并且规划方案过于保 守，因此不能充分利用电网资产。 近年来学术界和工业界热议的主动配电网（ActiveDistribution化twork，简称 ADN)具备组合控制各种分布式电源值G、可控负荷、储能、需求侧管理等）的能力，能够增强 配电网对分布式电源的接纳能力，实现供需两侧的互动，减少污染物排放和资源浪费。同 时，ADN有助于提升配电网资产利用率、延缓设备的升级投资，W及提高用户的用电质量和 供电可靠性。为主动兼容可再生电源和需求侧资源，ADN规划需要综合考虑经济性、环境效 益、资源利用率等多重因素，又因其投资设及电力公司、分布式发电商和需求集群响应资源 供应商等多个市场主体，运必将促使ADN规划从传统意义上追求单一主体利益最大化问题 向复杂多主体协调规划方向转变。引入综合资源战略规划（IntegratedResourceStrategyPlanning,简称IRSP) 理论，将电力供应侧资源与各种形式的电力需求侧资源进行综合统一优化，从战略的高度， 通过经济、法律、行政手段，合理有效地整合供应侧与需求侧的资源，在满足未来经济发展 的电力需求前提下，减少全社会投入成本、电源资源的消耗和污染物排放，为电力用户提供 成本最低、综合效益最大化的电源服务，成为ADN综合规划的必然要求。 国内外多年来在传统配电网规划方面已有丰富的研究成果积累，近年来在主动配 电网规划研究方面也有了一定进展。但大多数研究仅从电力公司投资盈利角度构建规划模 型，对于站在全社会角度，将供应侧和需求侧资源同时纳入规划的主动配电网规划研究尚 待涂入。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种主动配电网区域电源优化配置双 层规划方法。为了达到上述目的，（此处等权利要求书的内容确定后我再复制） 本专利技术基于综合资源战略规划理论，从全社会角度，考虑光伏电源和可中断负荷 为代表的广义电源，建立了主动配电网区域电源扩展优化的双层规划模型。上层规划模型 W广义电源的建设、发电和污染治理的总成本最低为目标，优化各类电源装机容量；下层规 划模型W网损最小为目标，为广义电源选址定容。最后结合单纯形法和改进PSO算法进行 求解。本专利技术的规划方法与传统规划方法相比，节能减排效果明显，资源利用率更高，全社 会效益更突出，能够为主动配电网的规划、建设和运营提供指导。 本专利技术提供的主动配电网区域电源优化配置双层规划方法的有益效果： (1)模型描述更全面：IRSP双层规划模型在求解主动配电网扩建和分布式电源接 入规划问题时，能够计及全社会总成本规划各类电源的规划容量，并模拟配电网实际运行 情况，求解得到系统网损最小的主动配电网配置方案。同时在优化迭代中，利用系统运行 网损和发电成本之间的关系修正电源规划结果，能够保证整体电源资源的综合利用水平最 高，使全社会成本最低。 (2)环境效益更突出：利用IRSP理论指导电网规划，能够考虑环境影响，计及分布 式电源和需求侧管理手段的节能减排效益，比传统规划理论更加适应未来建设环境友好型 社会的发展趋势。【附图说明】 图1为本专利技术中年持续负荷曲线中各类电源所供电量规划图； 图2为本专利技术提供的主动配电网区域电源优化配置双层规划方法流程图； 图3为lOkV33节点算例网架结构拓扑图及节点编号图；【具体实施方式】 下面结合附图及实施例本专利技术提供的主动配电网区域电源优化配置双层规划方 法进行详细说明。 下面W图3所示的33节点算例为例，结合图2所示的流程图对本专利技术提供的主动 配电网区域电源优化配置双层规划方法进行详细说明。 如图2所示，本专利技术提供的主动配电网区域电源优化配置双层规划方法包括顺序 执行的下列步骤： 步骤一、基础数据获取：获取待研究配电系统的包括电源类型、网架结构、负荷水 平、电气参数在内的基础数据； 在本实施例中，获取33节点配电系统的电源类型、网架结构、负荷水平、电气参数 等基础数据。其中，假定系统在规划年的负荷水平为原来的1.7倍，其中基础负荷由系统 原有电源供应，超出部分由系统原有电源及新建电源供应，配电系统的电源类型选择新建 火力发电、投资光伏电源和签订可中断负荷合同，分别代表配电网的电源变电站、分布式 电源和需求侧资源运Ξ种不同的电源类型，网架结构如图3所示，节点编号如图中所示， 负荷水平参数如表1所示，支路电气参数如表2所示，设定光伏电源的待选安装节点为 7, 11，15, 18, 29, 32,可中断负荷的待选安装节点为8, 14, 21，24, 30,中断负荷按原始功率因 数被中断； 表1 33节点算例负荷水平参数步骤二、模型构建：利用步骤一获取的基础数据构建基于IRSP的区域电源扩展问 题的双层规划模型，并确定该双层规划模型的上下层目标函数和约束条件； 在步骤二中，基于IRSP的区域电源扩展问题的双层规划模型包含上和下层规划 模型，其中，上层规划模型用于实现宏观总量层面的电源最优配置，保证全社会电源投资成 本和环境成本最低，其目标函数包括各类电源的初始投资建设成本、发电成本W及污染物 治理成本，是一个最小化问题，其数学表达式为：(1)[002引式中，i为电源种类，i= 1，2, 3分别代表火力发电、光伏电源、可中断负荷；Fi为 该类电源单位容量建设成本年值，元AW;Ci为该类电源装机总容量，kW;Vi为该类电源单位 电量发电成本，元/kWh化为该类电源年利用小时数，小时；β1为该类电源单位电量的污染 物治理成本，元/kWh。Fi进一步可表示为：(2) 式中，曰1为该类电源的单位容量造价，元/kW;r。为贴现率；m为该类电源的运行年 限（计算寿命期年限），年。 光伏电源和可中断负荷的全年运行时间受日照因素及合同内容限制，难W长期供 电，其欠缺的供电量由火力发电弥补。为避免光伏电源和可中断负荷的规划容量过大，火力 发电规划容量过小，从而导致实际供电量短缺，上层规划模型应满足全部电源总供电量大 于等于规划区域全年电量需求的约束条件为：(3)[003引式中，L(t)为全年每小时的平均负荷功率。下层规划模型用于实现微观运行层面的各类电源接入选点确容优化及系统运行 模拟优化，W保证系统运行网损最小。下层规划模型的目标函数应考虑各类电源的运行成 本与调峰特性的关系，在计算年运行总费用时，将IRSP上层规划给出的分当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动配电网区域电源优化配置双层规划方法，其特征在于：其包括顺序执行的下列步骤：步骤一、基础数据获取：获取待研究配电系统的包括电源类型、网架结构、负荷水平、电气参数在内的基础数据；步骤二、模型构建：利用步骤一获取的基础数据构建基于IRSP的区域电源扩展问题的双层规划模型，并确定该双层规划模型的上下层目标函数和约束条件；步骤三、算法参数初始化：初始化双层规划算法的参数，设定改进的PSO算法的最大迭代次数为50次，粒子种群个数为n，粒子编码长度为配电系统中可接入光伏电源和可中断负荷的节点总数，学习因子C1＝2，C2＝1.732，并确定迭代终止条件；步骤四、初始网络损耗求解：假定上级变电站容量充足，不考虑光伏电源及可中断负荷，利用下层规划模型计算主动配电网负荷全部由上级变电站供电时的网损电量，该网损电量由上级变电站即火力发电承担；步骤五、单位电量发电成本修正：将上述利用下层规划模型求解得到的网损电量分摊给各类电源，以修正各类电源的发电成本；步骤六、上层规划模型求解：利用上述修正后的发电成本修正发电利用小时与单位容量IRSP综合成本关系曲线，并求解IRSP上层规划模型，以得到各类电源规划的装机容量；步骤七、下层规划模型求解：根据上述各类电源规划的装机容量和步骤三中设定的参数，利用改进的PSO算法对下层规划模型求解，获得满足网损最小的光伏电源和可中断负荷的选址定容方案；步骤八、迭代终止条件判别：判断算法是否达到最大迭代次数或搜索到满足精度要求的最优解，若是则跳出循环，输出IRSP区域电源扩展规划最优方案；否则转步骤五，继续进行迭代。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗凤章，竺笠，魏炜，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12