一种四端互联配电网架结构及其规划方法技术

本发明专利技术公开一种四端互联结构及其配电网架规划方法；四端互联结构包括若干开闭所、若干环网柜、若干条联络线路和若干联络开关；规范步骤包括：1)获取T年内配电网数据，并建立配电网典型日运行场景；2)建立配电网架运行方式集合；3)对配电网的风光出力进行优化调度，使配电网在无故障运行状态下满足运行约束条件；4)基于配电网架运行方式集合，建立最小年综合成本模型；5)获取最小年综合成本和与最小年综合成本对应的配电网架运行方式，该配电网架运行方式为配电网规划年最优网架运行方式；6)计算配电网规划年最优网架运行方式的评估指标。本发明专利技术能够充分挖掘四端互联结构的灵活特性，提高配网规划方案的经济性、降低系统用能成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种四端互联配电网架结构及其规划方法


[0001]本专利技术涉及配电网架结构及网架规划
，具体是一种四端互联配电网架结构及其规划方法。

技术介绍

[0002]化石能源的枯竭，温室效应和环境污染的日益严重，严重威胁了人类社会的可持续发展。为了改变旧的、粗放式、不可持续的能源生产与消费模式，一场以发展可再生能源和优化能源结构为主题的能源革命正在全球范围内积极展开。目前能源变革的目标是：能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高，推进能源革命，加快数字化发展。这标志着能源变革进程将大幅提速，能源互联网的建设迫在眉睫。
[0003]为了实现“碳达峰”、“碳中和”等目标，风能、太阳能、水能、氢能、核能等可再生能源和新型能源发展势头迅猛，以风电和光伏发电为代表的分布式能源将大规模、分散式接入到配电网中，由于其显著的随机性和波动性，进一步增强了配电系统规划与运行的不确定性。而现有国内外配电网架结构存在不能满足分布式能源高渗透率接入需求或经济性、技术性存在局限性等问题，为此需要建立能够支持能源资源互联共享的新型配电网架结构，实现分布式能源大量接纳、优化配置、网络重构、灵活可靠等目标。
[0004]综上，亟需一种新型的具有高灵活性的、支持分布式能源大量消纳的配电网架结构及其网架规划方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种四端互联配电网架结构，包括若干开闭所、若干环网柜、若干条电缆联络线路和若干联络开关。
[0006]每个开闭所具有若干段母线，每段母线均具有电缆联络线路；联络线路均配置有联络开关；。
[0007]每两个开闭所内的母线通过联络线路形成相互联络关系；所述联络线路由环网柜进行连接。
[0008]优选的，每两个开闭所内的四段母线通过由两个环网柜连接的五条联络线路形成相互联络关系。
[0009]优选的，每两个开闭所间，存在两个连接不同开闭所母线联络线路的环网柜，环网柜间由一条配置有联络开关的联络线路进行连接，实现开闭所母线的四端互联。
[0010]一种四端互联配电网架结构的规划方法，包括以下步骤：
[0011]1)获取T年内配电网数据，并建立配电网典型日运行场景。
[0012]建立配电网典型日运行场景的步骤包括：
[0013]1.1)基于T年内配电网数据，以日内一天24h作为聚类单元，将所有原始数据划分为若干个原始场景。
[0014]1.2)设定聚类数目为K。从原始场景中随机选取K个场景作为初始聚类中心，并以
剩余原始场景作为待聚类原始场景。初始聚类中心集记为剩余原始场景作为待聚类原始场景。初始聚类中心集记为表示第K个初始聚类中心；
[0015]1.3)计算每个待聚类原始场景到K个聚类中心的欧式距离，确定与待聚类原始场景距离最近的聚类中心，并将待聚类原始场景划分到该聚类中心所属的聚类簇中。
[0016]其中，待聚类原始场景I与聚类中心J之间的欧式距离如下所示：
[0017][0018]式中，表示待聚类原始场景I的第k维数据。表示聚类中心J的第k维数据。n为数据维数。
[0019]1.4)分别计算K个聚类簇的中心点，记为聚类中心集m初始值为1。判断聚类中心集是否等于聚类中心集若是，则输出以聚类中心集所对应的场景作为配电网典型日运行场景，否则，令m＝m+1，并返回步骤1.3)。表示第m次迭代的第K个聚类中心。
[0020]2)基于配电网典型日运行场景和四端互联配电网架结构，生成网架规划方案，建立配电网架运行方式集合。
[0021]3)对配电网的风光出力进行优化调度，使配电网在无故障运行状态下满足运行约束条件。
[0022]所述运行约束条件包括节点功率平衡约束、节点电压约束、风光出力约束、支路传输功率约束和网架结构运行约束。
[0023]其中，节点功率平衡约束如下所示：
[0024][0025]式中，P
it
、Q
it
别为t时段节点i的负荷功率减去分布式电源出力的净有功功率和净无功功率。U
it
、U
jt
分别为t时段节点i、j的电压。δ
it
、δ
jt
分别为t时段节点i、节点j的相角。G
ij
、B
ij
分别为节点导纳矩阵第i行第j列的实部、虚部。
[0026]节点电压约束如下所示：
[0027][0028]式中，分别为节点i电压的下限和上限。
[0029]风光出力约束如下所示：
[0030][0031]式中，P
′
PV,t
、P
′
WG,t
分别为t时段内分布式光伏、分布式风电的实际出力值。P
PV,t
、P
WG,t
分别为t时段内分布式光伏、分布式风电的预测出力值。
[0032]支路传输功率约束如下所示：
[0033][0034]式中，P
i,j,t
和Q
i,j,t
分别为节点i和j之间的有功、无功功率。S
ij,max
为支路ij热稳定约束。N为节点总数；
[0035]网架结构运行约束如下所示：
[0036]T∈T
τ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0037]式中，T为配电网运行网架结构。T
τ
为满足配电网运行要求的运行网架结构集合。
[0038]4)基于配电网架运行方式集合，建立最小年综合成本模型。
[0039]所述最小年综合成本模型如下所示：
[0040]min C＝C
YN
+C
DG
+C
EENS
+C
INV
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0041]式中，C为配电网架规划方案的年综合成本。C
YN
为系统用能成本。C
DG
为弃光弃风成本。C
EENS
为可靠性损失成本。C
INV
为设备等年值投资成本。
[0042]其中，系统用能成本C
YN
如下所示：
[0043][0044]式中，c
buy,t
为t时段内配电网向上级电网购电的实时电价。c
w
为配电网购买单位电能的污染物治理成本。P
net,t
为t时段内配电网向上级电网购电的功率。n
days
为典型日运行场景对应的年运行天数。Δt为单位时间间隔。N
t
为运行周期。
[0045]弃光弃风成本C
DG
如下所示：
[0046][0047]式中，c
cut
为单位弃光、弃风功率的成本。ΔP
PV,t
、ΔP
WG,t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四端互联配电网架结构，其特征在于：包括所述若干开闭所、若干环网柜、若干条电缆联络线路和若干联络开关。每个开闭所具有若干段母线，每段母线均具有电缆联络线路；联络线路均配置有联络开关；每两个开闭所内的母线通过联络线路形成相互联络关系；所述联络线路由环网柜进行连接。2.根据权利要求1所述的一种四端互联配电网架结构，其特征在于：每两个开闭所内的四段母线通过由两个环网柜连接的五条联络线路形成相互联络关系。3.根据权利要求2所述的一种四端互联配电网架结构，其特征在于：每两个开闭所间，存在两个连接不同开闭所母线联络线路的环网柜，环网柜间由一条配置有联络开关的联络线路进行连接，实现开闭所母线的四端互联。4.一种权利要求1至3任一项所述的四端互联配电网架结构的规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取T年内配电网数据，并建立配电网典型日运行场景；2)基于配电网典型日运行场景和四端互联配电网架结构，生成网架规划方案，建立配电网架运行方式集合；3)对配电网的风光出力进行优化调度，使配电网在无故障运行状态下满足运行约束条件；4)基于配电网架运行方式集合，建立最小年综合成本模型；5)将配电网架运行方式集合输入到最小年综合成本模型中，获取最小年综合成本和与最小年综合成本对应的配电网架运行方式，该配电网架运行方式为配电网规划年最优网架运行方式；6)计算配电网规划年最优网架运行方式的评估指标，若评估指标满足设定条件，则输出当前配电网规划年最优网架运行方式；否则，排除该运行方式，返回步骤5)。5.根据权利要求4所述的一种四端互联配电网架结构的规划方法，其特征在于：建立配电网典型日运行场景的步骤包括：1)基于T年内配电网数据，以日内一天24h作为聚类单元，将所有原始数据划分为若干个原始场景；2)设定聚类数目为K；从原始场景中随机选取K个场景作为初始聚类中心，并以剩余原始场景作为待聚类原始场景；初始聚类中心集记为始场景作为待聚类原始场景；初始聚类中心集记为表示第K个初始聚类中心；3)计算每个待聚类原始场景到K个聚类中心的欧式距离，确定与待聚类原始场景距离最近的聚类中心，并将待聚类原始场景划分到该聚类中心所属的聚类簇中；其中，待聚类原始场景I与聚类中心J之间的欧式距离如下所示：式中，表示待聚类原始场景I的第k维数据；表示聚类中心J的第k维数据；n为数据维数；
4)分别计算K个聚类簇的中心点，记为聚类中心集m初始值为1；判断聚类中心集是否等于聚类中心集若是，则输出以聚类中心集所对应的场景作为配电网典型日运行场景，否则，令m＝m+1，并返回步骤3)；表示第m次迭代的第K个聚类中心。6.根据权利要求4所述的四端互联配电网架结构的规划方法，其特征在于：所述运行约束条件包括节点功率平衡约束、节点电压约束、风光出力约束、支路传输功率约束和网架结构运行约束；其中，节点功率平衡约束如下所示：式中，P
it
、Q
it
别为t时段节点i的负荷功率减去分布式电源出力的净有功功率和净无功功率；U
it
、U
jt
分别为t时段节点i、j的电压；δ
it
、δ
jt
分别为t时段节点i、节点j的相角；G
ij
、B
ij
分别为节点导纳矩阵第i行第j列的实部、虚部；节点电压约束如下所示：式中，分别为节点i电压的下限和上限；风光出力约束如下所示：式中，P
′
PV,t
、P'
WG,t
分别为t时段内分布式光伏、分布式风电的实际出力值；P
PV,t
、P
WG,t
分别为t时段内分布式光伏、分布式风电的预测出力值；支路传输功率约束如下所示：式中，P
i,j,t
和Q
i,j,t
分别为节点i和j之间的有功、无功功率；S
ij,max
为支路ij热稳定约束；N为节点总数；网架结构运行约束如下所示：T∈T
τ
ꢀꢀꢀꢀ
(6)式中，T为配电网运行网架结构；T
τ
为满足配电网运行要求的运行网架结构集合。7.根据权利要求4所述的四端互联配电网架结构的规划方法，其特征在于：所述最小年综合成本模型如下所示：min C＝C
YN
+C
DG
+C<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洲洋，王皓，姜云鹏，罗潇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：