一种配电网动态重构的解耦计算方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网动态重构的解耦计算方法，属于电力技术领域。该方法包括步骤：(1)数据准备，包括可再生能源的预测数据、调节资源基本特性、配电网系统的基本参数相关信息；(2)考虑配电网系统潮流约束以及配网内部各节点运行约束，以系统网损最小与新能源机组消纳能力最大为目标建立配电网动态重构数学模型；(3)基于凸优化的思想，将配电网动态重构模型转化为混合整数二阶锥数学模型。(4)建立双层优化模型对模型中储能等存在时间耦合的设备进行解耦；通过在目标函数中施加惩罚项对配电网可控开关操作次数进行限制，这样可以将考虑整个优化周期的优化模型拆分为不同重构时段分别进行求解。时段分别进行求解。时段分别进行求解。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网动态重构的解耦计算方法


[0001]本专利技术涉及电力领域，具体涉及一种配电网动态重构的解耦计算方法。

技术介绍

[0002]近年来，可再生能源(Renewable Energy,RE)渗透率的提高使得配电网发展为有源配电网。但同时REG的接入影响了配电网内部单一的潮流分布，并且REG出力的间歇性和随机性容易造成配电网节点电压越限以及网损增加等问题。
[0003]为了满足配电网灵活可控、弹性坚强的要求，以适应高渗透率REG的接入，专家学者们提出了主动配电网(Active Distribution Network,AND)这一概念。ADN中通常接有新能源机组、储能等调节资源，同时可控线路开关的大量布置虽然使得网络结构的灵活性大大提高，但是配电网动态重构的计算效率降低。因此如何设计新的优化算法，对ADN进行动态重构，成为提升配电网稳定性、促进配电网智能化的一项重要课题。
[0004]配电网的动态重构是指在保证输电线路潮流界限等安全运行约束和满足负荷需求的前提下，对配电网线路可控开关及其内部可控设备进行优化调节和协调控制，灵活调整配电网拓扑，从而降低配电网的网损及提高新能源的消纳能力，保证配电网的经济稳定运行。配电网动态重构的计算方法主要有混合整数二阶锥求解、智能优化法、启发式算法等。但这些方法普遍存在计算量大，难以得到最优解或容易陷入局部最优等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种配电网动态重构的解耦计算方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种配电网动态重构的解耦计算方法，包括以下步骤：
[0008]获取配电网内部调节资源基本特性、可再生能源的预测数据、配电网系统的基本设备参数相关信息；
[0009]考虑配电网系统潮流约束以及配网内部各节点运行约束，以系统网损最小与新能源消纳量最大为目标建立配电网动态重构的数学模型；
[0010]将所述数学模型转化为易于求解的混合整数二阶锥模型；
[0011]根据所述混合整数二阶锥模型，建立配电网重构的双层优化模型；所述双层优化模型包括上层优化模型与下层优化模型；上层优化模型将储能的出力状况作为决策变量；下层优化模型在上层优化模型确定出储能的出力状况的情况下确定进行重构的时段以及各个时段内的开关动作情况，再将各时段的拓扑结构返回至上层优化模型；上层优化模型与下层优化模型目标函数均为最小网损和最大化新能源消纳，且所述下层优化模型中施加开关动作次数的惩罚项；
[0012]对配电网动态重构模型进行迭代求解，得到配电网重构策略。
[0013]所述配电网系统的基本设备包括分布式新能源机组、储能装置与线路可控开关。
[0014]可选地，所述的配电网动态重构的数学模型的目标函数为：
[0015][0016]其中，l＝1,2,
…
,L，l为配电网支路序号；L为配电网支路的数量；m＝1,2,
…
,M，m为配电网中REG序号；M为配电网REG的数量；P
foret,m
为第m个REG在t时段的预测有功功率；P
REGt,m
为第m个REG在t时段的有功出力计划值；P
losst,l
为线路l在t时段的网损；λ1，λ2分别表示网损和新能源消纳对应的权重；T为优化周期数。
[0017]可选地，所述的配电网动态重构的数学模型的目标函数的约束条件包括：系统潮流约束、配网内部节点运行约束、配网辐射运行约束、可控开关动作次数限制与储能装置建模。
[0018]可选地，所述系统潮流约束为：
[0019][0020][0021][0022][0023][0024]其中，Φ
i
为以节点i为末端节点的支路首端节点集合；ψ
i
为以节点i为首端节点的支路末端节点集合；R
ji
、X
ji
为支路ji的电阻、电抗；P
t,ji
、Q
t,ji
分别为t时段节点j流向节点i的有功功率和无功功率；P
t,i
、Q
t,i
分别为t时段节点i上注入的净有功功率和无功功率之和；U
t,i
、U
t,j
为t时段节点i、j的电压幅值；I
t,ji
为t时段节点j向节点i电流幅值。
[0025]可选地，所述的配网辐射运行约束为：
[0026]g∈G
ꢀꢀꢀ
(10)
[0027]其中，g为网络重构后的网络拓扑结构；G为网络辐射状拓扑结构的集合。
[0028]可选地，所述配电网动态重构的混合整数二阶锥模型中的系统潮流约束方程转换方法：
[0029]在配电网动态重构的数学模型的系统潮流约束中，将式(6)转化为凸优化形式，令I
2,t,ij
和U
2,t,i
替换二次项(I
t,ij
)2和(U
t,i
)2；采用大M法表达网络重构，当开关断开，即
[0030]α
l,t
＝0，将对应支路的约束松弛；当开关闭合，即α
l,t
＝1对应支路应满足其运行约束，然后将式(6)松弛为二阶锥形式，具体表示如下：
[0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037]可选地，在下层优化模型中施加开关动作次数的惩罚项后，下层优化模型中目标函数变为：
[0038][0039]其中，γ权重通过二分法的方法迭代确定，方法如下：
[0040]1)初始化γ上下限，γ
max
＝(P
JT
‑
P
DT
)/S
max
，γ
min
＝0，P
JT
和P
DT
分别为静态重构最优目标函数值和不考虑开关次数限制的动态重构最优目标函数值，静态重构和不考虑开关次数限制的双层动态优化模型均可快速求解得到；
[0041]2)γ＝(γ
max
‑
γ
min
)/2+γ
min
，将其带入目标函数中进行计算，若开关动作次数>S
max
，则令γ
min
＝γ；若开关动作次数<S
max
，则令γ
max
＝γ，再次计算γ值；
[0042]3)重复上述步骤直到目标函数F<ε，ε为误差允许值。
[0043]可选地，所述的配电网动态重构模型进行迭代求解，通过Gurobi商业求解器实现。
[0044]本专利技术的有益效果：
[0045]本专利技术与现有技术相比，本专利技术提出的一种配电网动态重构的解耦计算方法，具有以下优点：综合考虑了新能源机组、储能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网动态重构的解耦计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取配电网内部调节资源基本特性、可再生能源的预测数据、配电网系统的基本设备参数相关信息；考虑配电网系统潮流约束以及配网内部各节点运行约束，以系统网损最小与新能源消纳量最大为目标建立配电网动态重构的数学模型；将所述数学模型转化为易于求解的混合整数二阶锥模型；根据所述混合整数二阶锥模型，建立配电网重构的双层优化模型；所述双层优化模型包括上层优化模型与下层优化模型；上层优化模型将储能的出力状况作为决策变量；下层优化模型在上层优化模型确定出储能的出力状况的情况下确定进行重构的时段以及各个时段内的开关动作情况，再将各时段的拓扑结构返回至上层优化模型；上层优化模型与下层优化模型目标函数均为最小网损和最大化新能源消纳，且所述下层优化模型中施加开关动作次数的惩罚项；对配电网动态重构模型进行迭代求解，得到配电网重构策略。2.根据权利要求1所述的配电网动态重构的解耦计算方法，其特征在于，所述配电网系统的基本设备包括分布式新能源机组、储能装置与线路可控开关。3.根据权利要求1所述的配电网动态重构的解耦计算方法，其特征在于，所述的配电网动态重构的数学模型的目标函数为：其中，l＝1,2,
…
,L，l为配电网支路序号；L为配电网支路的数量；m＝1,2,
…
,M，m为配电网中REG序号；M为配电网REG的数量；P
foret,m
为第m个REG在t时段的预测有功功率；P
REGt,m
为第m个REG在t时段的有功出力计划值；P
losst,l
为线路l在t时段的网损；λ1，λ2分别表示网损和新能源消纳对应的权重；T为优化周期数。4.根据权利要求1所述的配电网动态重构的解耦计算方法，其特征在于，所述的配电网动态重构的数学模型的目标函数的约束条件包括：系统潮流约束、配网内部节点运行约束、配网辐射运行约束、可控开关动作次数限制与储能装置建模。5.根据权利要求4所述的配电网动态重构的解耦计算方法，其特征在于，所述系统潮流约束为：所述系统潮流约束为：所述系统潮流约束为：所述系统潮流约束为：所述系统潮流约束为：其中，Φ
i
为以节点i为末端节点的支路首端节点集合；ψ
i
为以节点i为首端节点的支路末端节点集合；R
ji
、X ji
为支路ji的电阻、电抗；P
t,ji
、Q
t,ji
分别为t时段节点j流向节点i的有功功率和无功功率；P
t,i
、Q
t,i
分别为t时段节点i上注入的净有功功率和无功功率之和；U
t,i
、

【专利技术属性】
技术研发人员：王蓓蓓，田颢璟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：