一种直流配电网中换流站的选址定容方法技术

本发明专利技术提出了一种直流配电网中换流站的选址定容方法，其步骤为：首先，将分布式电源接入直流配电网中，并利用曲折系数、负荷同时使用率、标志参数对传统的负荷距模型进行改进，构建改进负荷距的目标函数；其次，利用遗传算法对目标函数进行寻优，得到候选的换流站站址；最后，计算候选的换流站站址的平均值，并将平均值作为换流站的最优站址。本发明专利技术考虑负荷同时使用率、曲折系数以及分布式电源的季节波动性，对传统负荷距法进行改进，利用遗传算法对其寻优得出最优站址，与由传统负荷矩得出的站址进行比较可知最优站址更接近负荷中心；再利用全寿命周期成本对比本发明专利技术和传统的负荷距模型表明本发明专利技术的换流站容量配置的经济性更高。

A method of location and capacity determination of converter station in DC distribution network

【技术实现步骤摘要】
一种直流配电网中换流站的选址定容方法
本专利技术涉及换流站规划
，特别是指一种直流配电网中换流站的选址定容方法。
技术介绍
随着经济的飞速发展，供电负荷不断增大，分布式电源接入增加，传统的交流配电网难以满足供电需求，直流配电网具有线损小、可靠性高等优势，从交流到交直流混联的过渡势在必行。然而，目前直流电网存在直流配电网网络拓扑、直流电网电压序列选取、换流站选址定容等诸多技术性问题需要解决，以保证直流配电网经济、可靠与环保运行。换流站的选址定容是直流配电网规划的一个基础而重要的环节，直接影响着直流配电网的网络结构和经济效益。文献[变电站选址定容两阶段优化规划方法[J].电力系统自动化,2005(04):100-104.]提出了一种变电站两阶段优化规划方法，采用层次分析法将变电站规划问题分为选址与定容两个阶段。文献[胡劲松.高压直流换流站的关键建站条件[J].中国电力,2006,39(12):20-23.]在换流站建址时考虑了噪声、水源等因素，但并未计及用户负荷以及线路损耗对选址带来的偏差。三峡工程直流换流站规划选址仅在已有待选站址中择优，并无备选站址，因而站址选取的局限性很大。文献[冯超,钱璟,黄宏盛,etal.基于负荷矩理论的配电线路规划与变压器选址优化[J].浙江电力,2015(2).]应用传统负荷距最小的方法，尽管可以得到相对准确的负荷中心，但是由于用户负荷同时使用率以及曲折系数的关系，仍然与实际负荷中心存在一定的偏差。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种直流配电网中换流站的选址定容方法，解决了现有换流站选址规划技术中选址偏差较大的技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种直流配电网中换流站的选址定容方法，其步骤如下：S1、将分布式电源接入直流配电网中，并利用曲折系数、负荷同时使用率、标志参数对传统的负荷距模型进行改进，构建改进负荷距的目标函数；S2、利用遗传算法对步骤S1中的目标函数进行寻优，得到候选的换流站站址；S3、计算步骤S2中候选的换流站站址的平均值，并将平均值作为换流站的最优站址。所述步骤S1中传统的负荷距模型为：其中，(xi,yi)为负荷坐标，(u,v)为传统负荷距中心坐标，Pi为负荷大小，n为负荷个数。所述改进负荷距的目标函数为：其中，(uj,vj)为改进负荷距换流站的中心坐标，δji表示换流站j是否向负荷点i提供电能的标志参数，m为改进负荷距中心个数，Peqi为负荷点i的等效负荷容量，ki为负荷点i的曲折系数。所述负荷点i的等效负荷容量Peqi为：其中，为负荷同时使用率，为负荷点i处分布式电源的容量。所述负荷点i的曲折系数ki为传统负荷距中心(u,v)和负荷坐标(xi,yi)之间的实际距离li'与直线距离li之比：其中，xiz和xi(z-1)均为实际线路的转折点横坐标，yiz和yi(z-1)均为实际线路的转折点纵坐标。所述分布式电源接入直流配电网后产生的费用目标函数为：minCtol＝Com+Ci'+Cp(6)，其中，Ctol为分布式电源总投资费用，Com为分布式电源运行维护费用，Ci'为分布式电源年等效投资费用，Cp为环保补贴费用；所述分布式电源运行维护费用Com为：其中，χ为DG单位发电量的运行维护费用，Ei'(t)是第i'个节点所接DG在t时段的发电量，NDG为DG安装节点集合；所述分布式电源年等效投资费用Ci'为：其中，r为贴现率，ny为DG回收期，ci'为第i'个节点处安装DG的投资费用，H(i')为第i'个待选节点处DG的安装数量；所述环保补贴费用Cp为：式中，cpv为光伏电池单位发电量的环保补贴费用，cwg为风力发电机单位发电量的环保补贴费用，Epv,i'(t)为t时段第i'个光伏发电待选节点处的出力，Ewg,i'(t)为t时段第i'个风力发电待选节点处的出力，Npv为光伏电池安装节点集合，Nwg为风力发电机安装节点集合。所述换流站的全寿命周期成本为：LCC＝CI+CO+CM+CF+CD(10)，其中，CI为换流站的前期投入建设成本，CO为直流配电网运行成本，CM为换流站维护费用，CF为换流站建设的故障成本，CD为报废成本。所述换流站的前期投入建设成本CI为：其中，lji为负荷点i到换流站j的直线距离，ki为曲折系数，λ为换流站低压侧每公里投资费用，g(Si)为换流站站内所有设备在确定容量为Si时所对应的前期投资费用。所述直流配电网运行成本CO为：其中，η＝(η1η2η3)/U2为线路的网损折算系数，η1是当前电力电价，η2为10kV线路每公里的电阻，η3为年损耗小时数，U为直流电压，PJ为负荷点j所对应的有功功率损耗，f(Si)为换流站运行过程所有费用。所述换流站维护费用CM为：CM＝τ×CI(13)，其中，τ为维护折算系数；所述换流站建设的故障成本CF为：式中，σ是赔偿协议中电网公司每单位售电量应向用户赔偿的费用，Ec是规划区域内电力企业的缺售电量，Bpow是单位售电量的平均利率，h是停电间隔数，μ是设备故障率，Cr是平均停电修复成本，ART是平均设备修复时间，SES是社会缺电量，GDP是供电区域内GDP总和，ES是区域内各个行业的供电量；所述报废成本CD为：CD＝5％CI(15)。本技术方案能产生的有益效果：本专利技术考虑负荷同时使用率、线路曲折系数以及分布式电源的季节波动性，对传统负荷距法进行改进，通过遗传算法寻优得出最优站址，与由传统负荷矩得出的站址进行比较可知最优站址更接近负荷中心；并通过两种模型的全寿命周期成本比较表明本专利技术换流站容量配置的经济性更高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术的光伏发电出力时序曲线；图3为本专利技术的风力发电机出力时序曲线；图4为本专利技术的改进负荷距模型图；图5为本专利技术与传统负荷距的对比图；图6为本专利技术的确定换流站最优站址流程图；图7为本专利技术的实例某市规划区负荷分布图；图8为本专利技术计及分布式电源四季波动的换流站选址区域。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，其步骤如下：/nS1、将分布式电源接入直流配电网中，并利用曲折系数、负荷同时使用率、标志参数对传统的负荷距模型进行改进，构建改进负荷距的目标函数；/nS2、利用遗传算法对步骤S1中的目标函数进行寻优，得到候选的换流站站址；/nS3、计算步骤S2中候选的换流站站址的平均值，并将平均值作为换流站的最优站址。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，其步骤如下：
S1、将分布式电源接入直流配电网中，并利用曲折系数、负荷同时使用率、标志参数对传统的负荷距模型进行改进，构建改进负荷距的目标函数；
S2、利用遗传算法对步骤S1中的目标函数进行寻优，得到候选的换流站站址；
S3、计算步骤S2中候选的换流站站址的平均值，并将平均值作为换流站的最优站址。


2.根据权利要求1所述的直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，所述步骤S1中传统的负荷距模型为：






其中，(xi,yi)为负荷坐标，(u,v)为传统负荷距中心坐标，Pi为负荷大小，n为负荷个数。


3.根据权利要求1或2所述的直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，所述改进负荷距的目标函数为：



其中，(uj,vj)为改进负荷距换流站的中心坐标，δji表示换流站j是否向负荷点i提供电能的标志参数，m为改进负荷距中心个数，Peqi为负荷点i的等效负荷容量，ki为负荷点i的曲折系数。


4.根据权利要求3所述的直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，所述负荷点i的等效负荷容量Peqi为：



其中，为负荷同时使用率，为负荷点i处分布式电源的容量。


5.根据权利要求3所述的直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，所述负荷点i的曲折系数ki为传统负荷距中心(u,v)和负荷坐标(xi,yi)之间的实际距离li'与直线距离li之比：



其中，xiz和xi(z-1)均为实际线路的转折点横坐标，yiz和yi(z-1)均为实际线路的转折点纵坐标。


6.根据权利要求1所述的直流配电网中换流站的选址定容方法，其特征在于，所述分布式电源接入直流配电网后产生的费用目标函数为：
minCtol＝Com+Ci'+Cp(6)，
其中，Ctol为分布式电源总投资费用，Com为分布式电源运行维护费用，Ci'为分布式电源年等效投资费用，Cp为环保补贴费用；
所述分布式电源运行维护费用Com为：



其中，χ为DG单位发电量的运行维护费用，Ei'(t)是第i'个节点所接DG在t时段的发电量，NDG为DG安装节点集合；
所述分布式电源年等效投资...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锰，王利利，陈鹏浩，胡扬宇，李鹏，田春筝，李慧璇，李秋燕，李科，全少理，郭新志，杨卓，丁岩，马杰，张艺涵，罗潘，郭勇，孙义豪，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11