面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，步骤包括：S1，收集配电网多目标优化所需的基础数据；S2，构建以配电网可开放容量、网络损耗、运行成本和改造成本为优化目标的多目标函数；S3，以变压器替换、线路改造、分布式资源选址定容、网络辐射运行、功率平衡、节点电压、支路损耗、支路容量为约束，利用分层优化方法对多目标函数进行求解，得到多目标函数的最优解。本发明专利技术通过对配电系统改造过程中所涉及的各类资源和行为进行合理建模，有效提高了改造方案的综合最优性，对于提高系统的供电能力、降低运行和改造成本，延缓建设投资具有一定的应用价值。建设投资具有一定的应用价值。建设投资具有一定的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法


[0001]本专利技术涉及电网
，具体涉及一种面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法。

技术介绍

[0002]配电系统是连接电网和用户的重要纽带，对于满足居民用电需求，保障企业正常生产具有不可替代的作用。近年来，随着经济的快速发展，各类用户对电能的需求持续攀升，导致现有配电系统的可开放容量急剧短缺，严重制约了经济社会的进一步发展。为了提高系统的带负载能力，满足社会用电需求，在原有基础上对配电网进行升级改造已迫在眉睫。目前，有关配电网升级改造的方法大多采用简单的容载比法，该方法结合设计人员的主观经验，通过简单的容量整定计算确定升级改造方案，不仅主观随意性大、计算过程粗放，而且难以保证方案的最优性，从而导致资源浪费或改造不达标。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，通过对配电系统改造过程中所涉及的各类资源和行为进行合理建模，有效提高了改造方案的综合最优性，对于提高系统的供电能力、降低运行和改造成本，延缓建设投资具有一定的应用价值。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]提供一种面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，步骤包括：
[0006]S1，收集配电网多目标优化所需的基础数据；
[0007]S2，构建以配电网可开放容量、网络损耗、运行成本和改造成本为优化目标的多目标函数；
[0008]S3，以变压器替换、线路改造、分布式资源选址定容、网络辐射运行、功率平衡、节点电压、支路损耗、支路容量为约束，利用分层优化方法对所述多目标函数进行求解，得到所述多目标函数的最优解。
[0009]进一步地，步骤S1中的所述基础数据包括所述配电网的有功负荷、无功负荷；变压器和配电线路的电阻、电抗、容量；配电线路的长度；所述配电系统所在区域的逐时风速、光照；备选设备的技术和经济参数以及技术专家、运行人员和涉及人员对所述可开放容量、所述网络损耗、所述运行成本、所述改造成本4类优化目标的重要性排序。
[0010]进一步地，步骤S2中构建的所述多目标函数通过以下公式(1)表达：
[0011][0012]公式(1)中，表示对所构建的所述多目标函数中的第a个目标函数f
a
作无量纲处理后的目标函数表达式；
[0013]w
a
表示所对应的权重；
[0014]a＝1，2，3，4。
[0015]进一步地，通过以下公式(2)计算而得：
[0016][0017]公式(2)中，f
a
、分别表示第a个目标函数f
a
的最小值和最大值。
[0018]进一步地，计算所对应的权重w
a
的方法包括如下步骤：
[0019]L1，形成配电网的可开放容量、网络损耗、运行成本和改造成本4类优化目标两两比较的重要性比较矩阵A
(u)
，u＝1，2，3，u＝1、u＝2、u＝3分别表示技术专家、运行人员和设计人员对4类优化目标作两两重要性比较排序，A
(u)
通过以下公式(3)表达：
[0020][0021]L2，通过以下公式(4)计算所述重要性比较矩阵A
(u)
中每一行的乘积，
[0022][0023]公式(4)中，表示所述重要性比较矩阵A
(u)
中第g行的乘积；
[0024]表示所述重要性比较矩阵A
(u)
中的第g行第h列元素；
[0025]h表示所述重要性比较矩阵A
(u)
中的第h列，h＝1，2，3，4；
[0026]L3，通过以下公式(5)计算乘积的4次方根，记为
[0027][0028]L4，通过以下公式(6)对进行归一化，得到归一化结果
[0029][0030]公式(6)中，表示公式(5)中的h取1，2，3，4；
[0031]L5，通过以下公式(7)计算得到所对应的权重w
a
：
[0032][0033]公式(7)中，a＝g。
[0034]进一步地，a＝1时，所述目标函数f
a
＝f1，表示优化配电网可开放容量的目标函数，f1通过以下公式(8)计算而得：
[0035]f1＝
‑
ξ
ꢀꢀꢀ
公式(8)
[0036]公式(8)中，ξ表示配电网中节点i的负荷增长倍率变量，用于指示相对于原始基态负荷的增长倍数。
[0037]进一步地，a＝2时，所述目标函数f
a
＝f2，表示优化配电网的网络损耗的目标函数，f2通过以下公式(9)计算而得：
[0038][0039]公式(9)中，S
B
表示配电网中的支路集合，S
B
＝S
L
∪S
V
；S
L
表示配电网中的馈线支路集合；S
V
表示配电网中的变压器支路集合；
[0040]S
T
表示每天的所有优化时段集合，S
T
＝{1，2，
…
，24}；
[0041]k表示配电网中的k型变压器支路或k型馈线支路；
[0042]表示连接节点i，j的k型变压器支路或所述k型馈线支路在t时段的有功损耗。
[0043]进一步地，a＝3时，所述目标函数f
a
＝f3，表示优化配电网的运行成本的目标函数，f3通过以下公式(10)计算而得：
[0044][0045]公式(10)中，p
t
表示t时段的购电电价；
[0046]表示t时段配电网节点i的变压器有功出力；
[0047]S
T
表示每天的所有优化时段集合，S
T
＝{1，2，
…
，24}。
[0048]进一步地，a＝4时，所述目标函数f
a
＝f4，表示优化配电网的改造成本的目标函数，f4通过以下公式(11)计算而得：
[0049][0050]公式(11)中，
[0051]r表示贷款利率；
[0052]y表示投资回报期；
[0053]表示配电网中的变压器支路(i，j)的实际改造成本；
[0054]所述变压器支路(i，j)∈S
V
，S
V
表示配电网中的变压器支路集合；
[0055]表示配电网中的馈线支路(i，j)的实际改造成本；
[0056]所述馈线支路(i，j)∈S
L
，S
L
表示配电网中的馈线支路集合；
[0057]表示配电网的节点i处的静止无功补偿器svc的实际安装成本；
[0058]表示所述节点i处的风机总投资成本；
[0059]表示所述节点i处光伏的实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，步骤包括：S1，收集配电网多目标优化所需的基础数据；S2，构建以配电网可开放容量、网络损耗、运行成本和改造成本为优化目标的多目标函数；S3，以变压器替换、线路改造、分布式资源选址定容、网络辐射运行、功率平衡、节点电压、支路损耗、支路容量为约束，利用分层优化方法对所述多目标函数进行求解，得到所述多目标函数的最优解。2.根据权利要求1所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，步骤S1中的所述基础数据包括所述配电网的有功负荷、无功负荷；变压器和配电线路的电阻、电抗、容量；配电线路的长度；所述配电系统所在区域的逐时风速、光照；备选设备的技术和经济参数以及技术专家、运行人员和涉及人员对所述可开放容量、所述网络损耗、所述运行成本、所述改造成本4类优化目标的重要性排序。3.根据权利要求1所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，步骤S2中构建的所述多目标函数通过以下公式(1)表达：公式(1)中，表示对所构建的所述多目标函数中的第a个目标函数f
a
作无量纲处理后的目标函数表达式；w
a
表示所对应的权重；a＝1,2,3,4。4.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，通过以下公式(2)计算而得：公式(2)中，f
a
、分别表示第a个目标函数f
a
的最小值和最大值。5.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，计算所对应的权重w
a
的方法包括如下步骤：L1，形成配电网的可开放容量、网络损耗、运行成本和改造成本4类优化目标两两比较的重要性比较矩阵A
(u)
，u＝1,2,3，u＝1、u＝2、u＝3分别表示技术专家、运行人员和设计人员对4类优化目标作两两重要性比较排序，A
(u)
通过以下公式(3)表达：L2，通过以下公式(4)计算所述重要性比较矩阵A
(u)
中每一行的乘积，
公式(4)中，表示所述重要性比较矩阵A
(u)
中第g行的乘积；表示所述重要性比较矩阵A
(u)
中的第g行第h列元素；h表示所述重要性比较矩阵A
(u)
中的第h列，h＝1，2，3，4；L3，通过以下公式(5)计算乘积的4次方根，记为的4次方根，记为L4，通过以下公式(6)对进行归一化，得到归一化结果进行归一化，得到归一化结果公式(6)中，表示公式(5)中的h取1，2，3，4；L5，通过以下公式(7)计算得到所对应的权重w
a
：公式(7)中，a＝g。6.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，a＝1时，所述目标函数f
a
＝f1，表示优化配电网可开放容量的目标函数，f1通过以下公式(8)计算而得：f1＝
‑
ξ公式(8)公式(8)中，ξ表示配电网中节点i的负荷增长倍率变量，用于指示相对于原始基态负荷的增长倍数。7.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，a＝2时，所述目标函数f
a
＝f2，表示优化配电网的网络损耗的目标函数，f2通过以下公式(9)计算而得：公式(9)中，S
B
表示配电网中的支路集合，S
B
＝S
L
∪S
V
；S
L
表示配电网中的馈线支路集合；S
V
表示配电网中的变压器支路集合；S
T
表示每天的所有优化时段集合，S
T
＝{1，2，
…
，24}；k表示配电网中的k型变压器支路或k型馈线支路；表示连接节点i，j的k型变压器支路或所述k型馈线支路在t时段的有功损耗。8.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，a＝3时，所述目标函数f
a
＝f3，表示优化配电网的运行成本的目标函数，f3通过以下公式(10)计算而得：
公式(10)中，p
t
表示t时段的购电电价；表示t时段配电网节点i的变压器有功出力；S
T
表示每天的所有优化时段集合，S
T
＝{1，2，
…
，24}。9.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，a＝4时，所述目标函数f
a
＝f4，表示优化配电网的改造成本的目标函数，f4通过以下公式(11)计算而得：公式(11)中，r表示贷款利率；y表示投资回报期；表示配电网中的变压器支路(i，j)的实际改造成本；所述变压器支路(i，j)∈S
V
，S
V
表示配电网中的变压器支路集合；表示配电网中的馈线支路(i，j)的实际改造成本；所述馈线支路(i，j)∈S
L
，S
L
表示配电网中的馈线支路集合；表示配电网的节点i处的静止无功补偿器svc的实际安装成本；表示所述节点i处的风机总投资成本；表示所述节点i处光伏的实际安装成本；S
N
表示所有节点的集合。10.根据权利要求3所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，步骤S3中所述的变压器替换约束通过以下公式(12)
‑
(13)表达：(13)表达：公式(12)
‑
(13)中，K表示可供替换的变压器型号种类数；k表示第k型变压器；表示连接配电网节点i和节点j的变压器支路(i，j)是否替换为第k型变压器，或0，表示对变压器支路(i，j)中的变压器不进行替换；表示对变压器支路(i，j)中的变压器用第k型变压器进行替换；公式(12)表示K种变压器中最多选取其中一种对所述变压器支路(i，j)中的变压器进行替换；表示第k型变压器的替换成本；
表示第k型变压器的容量；表示所述变压器支路(i，j)的实际改造成本；所述变压器支路(i，j)∈S
V
，S
V
表示配电网中的变压器支路集合。11.根据权利要求10所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，步骤S3中所述的线路改造约束通过以下公式(14)
‑
(15)表示：(15)表示：公式(14)
‑
(15)中，K表示可供替换的馈线支路种类数；k表示第k型馈线支路；表示连接配电网节点i和节点j的馈线支路是否替换为第k型馈线支路，表示连接配电网节点i和节点j的馈线支路是否替换为第k型馈线支路，表示对馈线支路(i，j)不进行替换；表示将馈线支路(i，j)替换为第k型馈线支路：公式(14)表示K种馈线支路中最多选取其中一种对所述馈线支路(i，j)进行替换；表示第k型馈线支路的单位长度替换成本；表示所述馈线支路(i，j)的长度，所述馈线支路(i，j)∈S
L
，S
L
为配电网中的馈线支路集合；表示所述馈线支路(i，j)的实际改造成本。12.根据权利要求11所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，步骤S3中所述的分布式资源选址定容约束包括静止无功补偿器选址定容约束、分布式风机选址定容约束和分布式光伏选址定容约束，所述静止无功补偿器选址定容约束通过以下公式(16)
‑
(17)表达：(17)表达：公式(16)
‑
(17)中，表示配电网节点i处是否安装静止无功补偿器svc，表示配电网节点i处是否安装静止无功补偿器svc，表示配电网节点i处是否安装静止无功补偿器svc，表示在所述节点f处不安装所述静止无功补偿器svc；表示在所述节点i处安装所述静止无功补偿器svc；分别表示安装在所述节点i处的所述静止无功补偿器svc的最小安装容量和最大安装容量；表示所述节点i处的所述静止无功补偿器svc的实际安装容量；C
svc
表示所述静止无功补偿器svc的单位容量造价；表示所述节点i处的所述静止无功补偿器svc的实际安装成本。13.根据权利要求12所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，所述分布式风机选址定容约束通过以下公式(18)
‑
(20)表达：
公式(18)
‑
(20)中，(20)中，表示在所述节点i处不安装风机wt；表示在所述节点i处安装风机wt；公式(19)表示K类风机中最多仅允许安装其中1种型号风机；分别表示在所述节点i处安装k型风机的最小安装台数和最大安装台数；表示k型风机的额定容量；表示所述节点i处的所述k型风机的实际安装容量；表示所述k型风机的单位容量造价；表示所述节点i处的风机总投资成本；K表示所述风机wt的型号数量；k表示所述k型风机。14.根据权利要求13所述的面向可开放容量提升的配电网多目标优化方法，其特征在于，所述分布式光伏选址定容约束通过以下公式(21)
‑
(22)表达：(22)表达：公式(21)
‑
(22)中，(22)中，表示在所述节点i处不接入光伏；表示在所述节点i处接入光伏；分别表示所述节点i处光伏的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪超群，陈懿，迟长云，李晓波，蒋雪冬，乔辉，史立勤，陶媛，
申请(专利权)人：浙江浙达能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：