一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种划分分布式光伏发电集群的配电网双层规划模型的方法，通过采用分层规划策略和研究框架，建立了双层规划模型，上层模型以集群结构为基本操作单元，将单个集群视为等效节点，对接入各集群的分布式光伏发电总容量和功率进行协调规划；下层模型以节点为基本研究对象，对群内各节点上接入的分布式光伏发电分容量进行优化规划。同时，在分层规划策略的基础上，采用Louvain算法进行配电网和分布式光伏发电两个层面的集群划分，提高了分布式发电集群的自平衡度和配电网集群控制的能力，在保证集群内部结构强度和供应能力的前提下，充分发挥集群内节点功率互补特性和调节能力，优化集群的功率特性，避免产生不必要的成本，实现系统的经济运行。实现系统的经济运行。实现系统的经济运行。

【技术实现步骤摘要】
一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法及装置


[0001]本专利技术涉及电网经济调度
，尤其涉及一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法及装置。

技术介绍

[0002]太阳能发电作为可再生能源应用的重要领域，随着发电成本的降低，开发利用规模将持续扩大，我国以光伏发电为主的新能源年发电量占比将大幅提高，分布式光伏发电相比于集中式光伏发电具有空间不受限、前期投入资金少等优势，但是分布式光伏发电具有随机性，大规模并网可能会对系统运行性能带来负面影响，且现有的分布式光伏发电接入电网大多将配电网划分成包含分布式光伏与节点的分布式光伏发电集群，以分布式光伏发电集群为单位对分布式光伏电源进行调度和控制，但现有的集群划分方式不能够适应分布式光伏发电与配电网动态变化的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法及装置，以解决现有的集群划分方式不能够适应分布式光伏发电与配电网动态变化的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法及装置，包括以下步骤：
[0005]步骤一：建立上层规划模型的目标函数及约束条件；
[0006]步骤二：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集群划分的集群运行性能评价指标；
[0007]步骤三：建立下层规划模型的目标函数及约束条件；
[0008]步骤四：将步骤二中的集群运行性能评价指标代入上层规划模型并输出优化结果，将优化结果输入至下层规划模型；
[0009]步骤五：将步骤四中的集群内各节点初始化为一个单独的集群；
[0010]步骤六：对于任意节点i，从其他节点中随机选择节点j与其分别在分布式光伏发电和配电网层面组合成新的集群C
pv
(i,j)、C
P
(i,j)，利用电气距离初步判断节点i和节点j所在分布式光伏发电以及配电网层面集群是否存在直接连接，若存在直接连接，两个集群合并，若不存在，需要重新选择节点；
[0011]步骤七：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集群划分的优化目标，计算合并前后的优化目标变化，并记录下优化目标变化最大值分别对应的分布式光伏发电和配电网层面集群编号；若大于0，则节点i选择加入对应的节点j所在的分布式光伏发电和配电网集群，否则保持不变；
[0012]步骤八：重复步骤六和步骤七，直至所有节点所属分布式光伏发电集群和配电网集群不再发生变化；
[0013]步骤九：对步骤八中分布式光伏发电和配电网集群结构分别压缩，将形成的集群
看作一个新节点；
[0014]步骤十：返回步骤六，直至整个分布式光伏发电和配电网的优化目标不再发生变化，集群划分过程停止，得到分布式光伏发电的最优集群划分结果；
[0015]步骤十一：重复步骤五至步骤九，得到配电网的最优集群划分结果，并输出双层选址定容优化结果；
[0016]步骤十二：根据下层规划模型中集群划分信息，更新上层规划模型的目标函数值，使其达到最优解。
[0017]优选的，所述步骤一中，上层规划模型的目标函数表达式如下:
[0018]min C
T
＝C
A
+C
W
‑
C
B
+C
P
[0019]式中：C
T
为配电网的年综合成本；C
A
为分布式光伏的等年值安装成本；C
W
为系统年运行维护成本；C
B
为光伏年发电补贴，C
P
为主网购电成本；
[0020]所述分布式光伏的等年值安装成本C
A
表达式如下：
[0021][0022]式中：λ为贴现率；N
c
为集群个数；Y
pv
为分布式光伏发电的使用年限；C1为分布式光伏发电单位容量投资成本；P
pv,j
为接入集群j的分布式光伏发电额定功率；
[0023]所述系统年运行维护成本C
W
表达式如下：
[0024][0025]式中：C
O
为分布式光伏单位发电量；P
pv,j,t
为t时刻集群j的分布式光伏发电出力，可表示为：
[0026][0027]式中：L
t
、T
h,t
为t时刻实际光照强度、分布式光伏表面温度；L
S
、T
S
为标准测试条件下的光照强度、环境温度；χ为功率温度系数；
[0028]光伏年发电补贴C
B
表达式如下：
[0029][0030]式中：I
B
为分布式光伏单位发电量；
[0031]主网购电成本C
P
表达式如下：
[0032][0033]式中：N
cp
为主网联络支路数；为t时刻主网实时电价；P
p,l,t
为t时刻通过主网联络支路l的功率。
[0034]优选的，所述步骤一中的约束条件如下：
[0035](1)集群j允许安装的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：
[0036][0037]式中：N
j
为集群j内的节点数；为集群j内节点i允许安装的分布式光伏容量；
[0038](2)功率平衡取值范围的约束表达式如下：
[0039][0040]式中：P
f,i,t
为t时刻节点i的负荷有功功率；N
l
为配电网支路数；P
L,l,t
为t时刻支路l的网损；
[0041](3)主网联络支路倒送功率取值范围的约束表达式如下：
[0042][0043]式中，为主网联络支路l允许通过的最大倒送功率；
[0044](4)群间交互支路功率取值范围的约束表达式如下：
[0045][0046]式中，为群间交互支路l允许通过的最大功率；N
cl
为群间交互支路总数；
[0047](5)分布式光伏发电有功功率约束
[0048]分布式光伏发电输出功率的取值范围的约束表达式如下：
[0049][0050]优选的，所述步骤二中，分布式光伏发电和配电网层面集群划分的集群运行性能评价指标如下：
[0051](1)模块度指标：
[0052][0053]将节点i移动到集群n中获得的模块度增量Δζ为：
[0054][0055]式中：A
ij
为节点i与节点j之间边的权重；n
i
、n
j
分别为节点i与节点j所在的集群；δ(n
i
,n
j
)为判断集群n
i
、n
j
是否属于同一集群，若属于同一集群则值为1，否则为0；∑in为集群n中所有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立上层规划模型的目标函数及约束条件；步骤二：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集群划分的集群运行性能评价指标；步骤三：建立下层规划模型的目标函数及约束条件；步骤四：将步骤二中的集群运行性能评价指标代入上层规划模型并输出优化结果，将优化结果输入至下层规划模型；步骤五：将步骤四中的集群内各节点初始化为一个单独的集群；步骤六：对于任意节点i，从其他节点中随机选择节点j与其分别在分布式光伏发电和配电网层面组合成新的集群C
pv
(i,j)、C
P
(i,j)，利用电气距离初步判断节点i和节点j所在分布式光伏发电以及配电网层面集群是否存在直接连接，若存在直接连接，两个集群合并，若不存在，需要重新选择节点；步骤七：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集群划分的优化目标，计算合并前后的优化目标变化，并记录下优化目标变化最大值分别对应的分布式光伏发电和配电网层面集群编号；若大于0，则节点i选择加入对应的节点j所在的分布式光伏发电和配电网集群，否则保持不变；步骤八：重复步骤六和步骤七，直至所有节点所属分布式光伏发电集群和配电网集群不再发生变化；步骤九：对步骤八中分布式光伏发电和配电网集群结构分别压缩，将形成的集群看作一个新节点；步骤十：返回步骤六，直至整个分布式光伏发电和配电网的优化目标不再发生变化，集群划分过程停止，得到分布式光伏发电的最优集群划分结果；步骤十一：重复步骤五至步骤九，得到配电网的最优集群划分结果，并输出双层选址定容优化结果；步骤十二：根据下层规划模型中集群划分信息，更新上层规划模型的目标函数值，使其达到最优解。2.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤一中，上层规划模型的目标函数表达式如下:min C
T
＝C
A
+C
W
‑
C
B
+C
P
式中：C
T
为配电网的年综合成本；C
A
为分布式光伏的等年值安装成本；C
W
为系统年运行维护成本；C
B
为光伏年发电补贴，C
P
为主网购电成本；所述分布式光伏的等年值安装成本C
A
表达式如下：式中：λ为贴现率；N
c
为集群个数；Y
pv
为分布式光伏发电的使用年限；C1为分布式光伏发电单位容量投资成本；P
pv,j
为接入集群j的分布式光伏发电额定功率；所述系统年运行维护成本C
W
表达式如下：
式中：C
O
为分布式光伏单位发电量；P
pv,j,t
为t时刻集群j的分布式光伏发电出力，可表示为：式中：L
t
、T
h,t
为t时刻实际光照强度、分布式光伏表面温度；L
S
、T
S
为标准测试条件下的光照强度、环境温度；χ为功率温度系数；光伏年发电补贴C
B
表达式如下：式中：I
B
为分布式光伏单位发电量；主网购电成本C
P
表达式如下：式中：N
cp
为主网联络支路总数；为t时刻主网实时电价；P
p,l,t
为t时刻通过主网联络支路l的功率。3.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤一中的约束条件如下：(1)集群j允许安装的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：式中：N
j
为集群j内的节点数；为集群j内节点i允许安装的分布式光伏容量；(2)功率平衡的约束表达式如下：式中：P
f,i,t
为t时刻节点i的负荷有功功率；N
l
为配电网支路数；P
L,l,t
为t时刻支路l的网损；(3)主网联络支路倒送功率的取值范围的约束表达式如下：式中，为主网联络支路l允许通过的最大倒送功率；(4)群间交互支路功率取值范围的约束表达式如下：式中，为群间交互支路l允许通过的最大功率；N
cl
为群间交互支路总数；(5)分布式光伏发电有功功率取值范围约束分布式光伏发电输出功率的取值范围约束表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集群配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤二中，分布式光伏发电和配电网层面集群划分的集群运行性能评价指标如下：(1)模块度指标：将节点i移动到集群n中获得的模块度增量Δζ为：式中：A
ij
为节点i与节点j之间边的权重；n
i
、n
j
分别为节点i与节点j所在的集群；δ(n
i
,n
j
)为判断集群n
i
、n
j
是否属于同一集群，若属于同一集群则值为1，否则为0；∑in为集群n中所有的边的权重之和；∑tot为与集群n中的节点相连的边的权重之和；k
i
、k
j
分别为入射到节点i与节点j的链路的权重之和；k
i,in
为从节点i到集群n中节点相连的边的权重之和；m为网络中所有的边的权重之和；(2)无功平衡度指标：式中：n
c
为集群个数；Q
s,n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪莹，高源，屈波，石长军，龙宣辰，李东明，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：