基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及智能电网技术领域，公开了基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法及装置。本发明专利技术构建考虑智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用的智能软开关规划目标函数；根据该目标函数构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型；所述多阶段约束包括功率平衡约束、支路电流约束、节点电压约束、智能软开关位置与容量约束、智能软开关运行约束、分布式电源出力约束和线路容量约束；利用增量线性化方法将所述配电网智能软开关规划模型线性化为相应的MILP模型，对所述相应的MILP模型求解得到配电网智能软开关规划方案。本发明专利技术能够有效提高智能软开关规划的合理性和在满足求解精度需求的同时提高规划模型求解效率。解效率。解效率。

【技术实现步骤摘要】
基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及智能电网
，尤其涉及基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法及装置。

技术介绍

[0002]随着分布式电源、储能系统和新型灵活负荷渗透率的不断提高，配电系统正在从传统的辐射型网络进化为有源配电网。有源配电网的发展和分布式发电技术的广泛应用正在推动着配用电模式和运行管理机制的变革。
[0003]在有源配电网中，传统联络开关难以满足可再生能源和负荷频繁波动时配电网高精度实时运行优化需求。智能软开关(Soft Open Points，SOP)就是在此背景下衍生出的取代传统联络开关的一种新型智能配电装置。与开关操作相比，SOP的功率控制更加安全、可靠，甚至可以实现实时优化，能够有效应对分布式电源和负荷带来的随机性和波动。目前，关于SOP的规划方法，主要从提升经济性运行的角度出发考虑SOP带来的收益，而考虑SOP开关优化配电网电压分布、降低网络有功功率损耗等方面的研究主要集中于配电网运行优化层面，鲜有在规划阶段相应考虑SOP带来的收益，因此具有一定的不合理性。而且，目前使用的SOP规划策略求解方法，主要为智能算法(例如启发式算法)、二阶锥优化算法或二者结合的混合算法。然而，智能算法在求解规划优化策略时，往往会获得局部最优解，二阶锥优化算法则在求解大规模规划优化问题时难以保证在提高求解效率的情况下满足求解精度需求。
[0004]现有技术提供了一种配电网智能储能软开关综合规划方法和系统(专利申请号为202010564757.9)，其采用二阶锥规划与模拟退火相结合的混合算法求解智能储能软开关协调规划模型，以得到最优智能储能软开关规划方案。现有技术还提供一种考虑分布式电源特性的有源配电网智能软开关规划方法(专利申请号为201510924782.2)，其依据所给的配电系统参数和生成的规划场景建立有源配电网智能软开关规划问题数学模型；根据锥规划的标准形式对有源配电网智能软开关规划问题数学模型中非线性约束进行锥模型转化。
[0005]上述两种方案虽然在一定程度上提高了模型求解效率，然而模拟退火算法的执行需要根据配电网的实际情况设置基本参数(例如迭代次数)，且需要不断分析产生方案的适应度，直至达到最优解，其过程较为繁杂，且精度受到所设定的基本参数的影响。
[0006]因此，有必要提供一种新的可以提高智能软开关规划的合理性和在满足求解精度需求的同时提高规划模型求解效率的有源配电网智能软开关规划方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法及装置，其采用增量线性化方法将原模型转化为一个大规模混合整数线性优化问题，从而可以采用成熟的数学优化方法得到给定误差精度要求的最优解，解决了如何提高智能软开关规划的合理性和在满足求解精度需求的同时提高规划模型求解效率的技术问题。
[0008]本专利技术第一方面提供一种基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，包括：
[0009]构建考虑智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用的智能软开关规划目标函数；
[0010]根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型；所述多阶段约束包括功率平衡约束、支路电流约束、节点电压约束、智能软开关位置与容量约束、智能软开关运行约束、分布式电源出力约束和线路容量约束；
[0011]利用增量线性化方法将所述配电网智能软开关规划模型线性化为相应的MILP(混合整数线性规划)模型，对所述相应的MILP模型求解得到配电网智能软开关规划方案。
[0012]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述构建考虑智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用的智能软开关规划目标函数，包括：
[0013]以智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用之和为最小作为所述智能软开关规划目标函数。
[0014]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述以智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用之和为最小作为所述智能软开关规划目标函数，包括：
[0015]设定所述智能软开关规划目标函数的表达式为：
[0016]min C＝C
loss
+C
SOP
[0017][0018][0019]式中，C
loss
为配电网网络损耗年费用，C
SOP
为智能软开关投资成本，d
SOP
为智能软开关的投资贴现率，y
SOP
是智能软开关的投资年限，η是智能软开关的运维成本系数，Ω
SOP
是用于安装智能软开关的节点集合，k
SOP
是单位容量智能软开关的投资成本，为节点i安装智能软开关的总容量，N
sc
是根据季节与典型日中的时间段将负荷时序特性分成的场景日数量，δ
sc
为第sc场景日在一年中所占天数，λ
t
表示实时电价，表示第sc场景日的第t时下的网络损耗，Δt为预置时间间隔。
[0020]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型，包括：
[0021]设置所述功率平衡约束为：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027]式中，P
ji,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点j流向节点i的有功功率，Q
ji,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点j流向节点i的无功功率，P
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下注入节点i的有功功率，Q
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下注入节点i的无功功率，P
ik,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点k的有功功率，Q
ik,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点k的无功功率，Ω
br
是系统中的支路集合，U
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下节点i的电压幅值，U
j,sc,t
为第sc场景日的第t时下节点j的电压幅值，P
ij,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点j的有功功率，Q
ij,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点j的无功功率，x
ij
为支路ij的电抗，r
ij
为支路ij的电阻，为第sc场景日的第t时下节点i负荷消耗的有功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由DG发出的有功功率，为第sc场景日的第t时下节点i负荷消耗的无功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由DG发出的无功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由SOP发出的有功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由SOP发出的无功功率，Ω
b
是系统中所有节点的集合，N
sc...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，包括：构建考虑智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用的智能软开关规划目标函数；根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型；所述多阶段约束包括功率平衡约束、支路电流约束、节点电压约束、智能软开关位置与容量约束、智能软开关运行约束、分布式电源出力约束和线路容量约束；利用增量线性化方法将所述配电网智能软开关规划模型线性化为相应的MILP模型，对所述相应的MILP模型求解得到配电网智能软开关规划方案。2.根据权利要求1所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，所述构建考虑智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用的智能软开关规划目标函数，包括：以智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用之和为最小作为所述智能软开关规划目标函数。3.根据权利要求2所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，所述以智能软开关投资成本和配电网网络损耗年费用之和为最小作为所述智能软开关规划目标函数，包括：设定所述智能软开关规划目标函数的表达式为：minC＝C
loss
+C
SOPSOP
式中，C
loss
为配电网网络损耗年费用，C
SOP
为智能软开关投资成本，d
SOP
为智能软开关的投资贴现率，y
SOP
是智能软开关的投资年限，η是智能软开关的运维成本系数，Ω
SOP
是用于安装智能软开关的节点集合，k
SOP
是单位容量智能软开关的投资成本，为节点i安装智能软开关的总容量，N
sc
是根据季节与典型日中的时间段将负荷时序特性分成的场景日数量，δ
sc
为第sc场景日在一年中所占天数，λ
t
表示实时电价，表示第sc场景日的第t时下的网络损耗，Δt为预置时间间隔。4.根据权利要求3所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，所述根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型，包括：设置所述功率平衡约束为：设置所述功率平衡约束为：设置所述功率平衡约束为：
式中，P
ji,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点j流向节点i的有功功率，Q
ji,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点j流向节点i的无功功率，P
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下注入节点i的有功功率，Q
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下注入节点i的无功功率，P
ik,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点k的有功功率，Q
ik,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点k的无功功率，Ω
br
是系统中的支路集合，U
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下节点i的电压幅值，U
j,sc,t
为第sc场景日的第t时下节点j的电压幅值，P
ij,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点j的有功功率，Q
ij,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点j的无功功率，x
ij
为支路ij的电抗，r
ij
为支路ij的电阻，为第sc场景日的第t时下节点i负荷消耗的有功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由DG发出的有功功率，为第sc场景日的第t时下节点i负荷消耗的无功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由DG发出的无功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由SOP发出的有功功率，为第sc场景日的第t时下节点i由SOP发出的无功功率，Ω
b
是系统中所有节点的集合，N
sc
是根据季节与典型日中的时间段将负荷时序特性分成的场景日数量，T为一个场景日下的功率平衡总时间；设置所述线路容量约束为：式中，P
ij,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点j的有功功率，Q
ij,sc,t
为第sc场景日的第t时下的由节点i流向节点j的无功功率，S
ij,max
支路ij的容量；设置所述节点电压约束为：式中，U
i,sc,t
为第sc场景日的第t时下节点i的电压幅值，为节点i的电压下限，为节点i的电压上限；和/或，设置所述智能软开关运行约束为：和/或，设置所述智能软开关运行约束为：和/或，设置所述智能软开关运行约束为：式中，P
iSOP
是SOP注入节点i的有功功率，是SOP注入节点j的有功功率，是SOP注入节点i的无功功率，是SOP注入节点j的无功功率，为节点j安装SOP的总容量。5.根据权利要求1所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，所述根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型，包括：设置所述智能软开关位置与容量约束为：
式中，为节点i安装SOP的总容量，S
module
是SOP的容量，是非负整数，为单位容量的SOP安装数目。6.根据权利要求1所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，所述根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型，包括：设置所述支路电流约束为：式中，I
l,sc,t
为第sc场景日的第t时的支路l的电流，是支路l允许通过的电流上限。7.根据权利要求1所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征在于，所述根据所述智能软开关规划目标函数，构建考虑多阶段约束的配电网智能软开关规划模型，包括：设置所述分布式电源出力约束为：式中，为第sc场景日的第t时下节点i由DG发出的有功功率，为DG出力下限，为DG出力上限。8.根据权利要求4所述的基于增量线性化的有源配电网智能软开关规划方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶琳浩，郭祚刚，徐敏，王科，雷金勇，申展，陶毅刚，张俊潇，谈赢杰，袁智勇，史训涛，高崇，李小伟，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：