【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电系统动态规划，尤其涉及一种考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法。
技术介绍
1、与传统电力系统规划相比，计及电能替代的配电系统规划不仅是一个复杂的多目标优化问题，而且还存在大量不确定和难以量化的因素。目前计及电能替代的配电网规划仍处于起步阶段，现有相关研究内容较少。
2、计及电能替代的配电网规划方法中主要存在以下不足：
3、1.关于电能替代问题的考量多集中于替代潜力、负荷变化、用电侧效益、用户和运营商交易博弈优化等方面，鲜少有将电能替代因素纳入配电系统的规划中。
4、2.在少量考虑到电能替代的配电网规划的研究中，多数仅考虑了一种替代方式下的情况且侧重于对负荷预测的影响，规划范围有一定局限性；抑或是仅提出了对配电网规划的对策与建议，未构建实际的配电网规划模型。
5、3.传统的电网规划方法考虑因素过于单一，对可能产生的新负荷下的影响因素考虑较少。对于电能替代所带来的复杂性和不确定性，传统规划方法无法适应新背景下的规划要求。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，通过搭建“扩展规划-市场交易-替代决策”的闭环决策链条，合理量化了电能替代对于规划决策影响，避免了规划决策时未考虑电能替代负荷增量及未结合用户决策心理可能引发的运行阶段馈线阻塞、过度投资及低效运行的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种一种考虑
3、步骤一、构建考虑多主体自驱优决策的配电网扩展规划框架；；
4、步骤二、建立计及综合电能替代的配电网扩展规划双层数学模型；
5、步骤三、松弛模型，将原始混合整数线性规划问题转化为线性规划问题，得到等效的kkt条件，完成模型求解。
6、进一步的，所述步骤一中，应用主从博弈框架协调多主体在长规划时间尺度和短交易时间尺度下的规划强化决策、能量交易结算方案和电能替代决策，通过考虑各类电能替代潜力用户在规划周期内的电能替代负荷增量,对基于现有负荷曲线的配电网各节点负荷预测结果进行修正。
7、进一步的，多主体包括配电系统运营商和各类电能替代潜力用户；其中，主从博弈框架中领导者为配电系统运营商，跟随者为多元电能替代潜力用户。
8、进一步的，所述对基于现有负荷曲线的配电网各节点负荷预测结果进行修正的步骤为：1)、搭建了扩展规划决策影响运行交易环节中系统拓扑结构的逻辑关联性；
9、2)、构建了交易方案形成的时变电价与用户电能替代决策的映射关系；
10、3)、将含电油替代、电热替代、电气替代等电能替代决策中新增的用户负荷作为负反馈叠加到规划模型中的负荷预测结果中，进而修正规划模型中的负荷需求边界。
11、进一步的，所述步骤二中，配电系统运营商的决策目标是使规划周期内的等年投资费用和累计运行成本之和最小化；
12、
13、式中，x、y分别为表示规划模型规划、运行阶段的决策变量集；rin为折现率；tl、ttr分别为馈线和配变的投运年限；cl、cg分别为馈线和配变的单位投资成本；xl、xg分别为配电馈线与配变扩建二元变量；ci,t、pi,t分别为t时段节点i处风光出力单位成本与大小；lmpt为t时段节点边际电价；pttr为t时段上级电网注入的有功功率。
14、进一步的，变量集包括表示规划模型的规划阶段决策变量x和运行阶段变量y，上层模型约束包括待强化馈线与配电变电站的二元建设约束、基于线性潮流模型的节点有功功率平衡约束、规划前后馈线有功功率与配变安全运行边界约束、节点功角运行边界约束；
15、
16、xl,xg∈{0,1} (3)
17、
18、
19、
20、
21、
22、
23、
24、
25、
26、
27、
28、
29、
30、
31、
32、
33、
34、式中，为位于节点i的配变在t时段的注入功率；θi,t为节点i在t时段的功率角度；为原始负荷大小；为电能替代潜力用户提交的电能替代负荷增量；xij为馈线i-j的电抗；分别为馈线i-j在强化前后的安全运行裕度；分别为配变在强化前后的安全运行裕度；θi、分别为节点i的功角安全运行边界；ctr、rgt分别为单位碳排放成本与惩罚系数；分别为风光分布式电源和上级电网注入的有功及无功功率；为无功补偿功率；pij,t、qij,t、lij,t分别为正反向潮流解中的馈线有功、无功功率和线路平方值；vi,t为节点电压幅值；分别为馈线运行的有功无功功率及平方项电流裕度；vi,t分别为平方电流幅值上、下限；分别为上级电网有功、无功注入功率限制；分别为风光出力限制；为无功补偿最大调用量。
35、进一步的，通过求解配电市场出清优化问题的对偶问题，得到市场出清的结算电价(即配电节点边际电价)；由于该对偶模型满足slater条件，因此对于其原问题和对偶问题，强对偶性显然成立；
36、
37、
38、
39、
40、
41、
42、
43、
44、
45、
46、进一步的，多元电能替代潜力用户经济用能目标为最小化用户用能成本；
47、
48、subjectto.z∈{pinv,pi,t,rj,t,z1,z2} (32)
49、pi,t≤pinv (33)
50、αipi,t＝z1*qij,t (34)
51、βjrj,t＝z2*qij,t (35)
52、z1+z2＝1,z1,z2∈{0,1} (36)
53、
54、式中，为配电系统运营商向潜力用户报出的配电节点边际电价；pinv为规划阶段实施电能替代的电负荷设备建设容量；pi,t为运行阶段多元电能替代潜力用户的电负荷需求；rj,t为运行阶段多元电能替代潜力用户的其他负荷需求；z1、z2为实施电能替代与否的二元决策变量；qij,t为多元电能替代潜力用户在t时段的用能需求；αi、βj分别为电能与其他能源转换效率。
55、进一步的，所述步骤三中，松弛模型的过程为：将潜力用户优化决策问题中的限制条件采用下式进行近似松弛，，从而将原始混合整数线性规划问题转化为线性规划问题，并得到等效的kkt条件；
56、z1+z2＝1,0≤z1,z2≤1 (38)
57、由于二元性松弛将出现小数解，因此在kkt条件的原问题中引入二元性约束用以恢复决策变量的整数特征。
【技术保护点】
1.一种考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述步骤一中，应用主从博弈框架协调多主体在长规划时间尺度和短交易时间尺度下的规划强化决策、能量交易结算方案和电能替代决策，通过考虑各类电能替代潜力用户在规划周期内的电能替代负荷增量,对基于现有负荷曲线的配电网各节点负荷预测结果进行修正。
3.根据权利要求2所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：多主体包括配电系统运营商和各类电能替代潜力用户；其中，主从博弈框架中领导者为配电系统运营商，跟随者为多元电能替代潜力用户。
4.根据权利要求2所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述对基于现有负荷曲线的配电网各节点负荷预测结果进行修正的步骤为：
5.根据权利要求1所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述步骤二中，配电系统运营商的决策目标是使规划周期内的等年投资费用和累计运行成本之和最小化；p>
6.根据权利要求5所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：变量集包括表示规划模型的规划阶段决策变量X和运行阶段变量Y，上层模型约束包括待强化馈线与配电变电站的二元建设约束、基于线性潮流模型的节点有功功率平衡约束、规划前后馈线有功功率与配变安全运行边界约束、节点功角运行边界约束；
7.根据权利要求6所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：通过求解配电市场出清优化问题的对偶问题，得到市场出清的结算电价；由于该对偶模型满足Slater条件，因此对于其原问题和对偶问题，强对偶性显然成立；
8.根据权利要求6所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：多元电能替代潜力用户经济用能目标为最小化用户用能成本；
9.根据权利要求1所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述步骤三中，松弛模型的过程为：将潜力用户优化决策问题中的限制条件采用下式进行近似松弛，，从而将原始混合整数线性规划问题转化为线性规划问题，并得到等效的KKT条件；
...【技术特征摘要】
1.一种考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述步骤一中，应用主从博弈框架协调多主体在长规划时间尺度和短交易时间尺度下的规划强化决策、能量交易结算方案和电能替代决策，通过考虑各类电能替代潜力用户在规划周期内的电能替代负荷增量,对基于现有负荷曲线的配电网各节点负荷预测结果进行修正。
3.根据权利要求2所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：多主体包括配电系统运营商和各类电能替代潜力用户；其中，主从博弈框架中领导者为配电系统运营商，跟随者为多元电能替代潜力用户。
4.根据权利要求2所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述对基于现有负荷曲线的配电网各节点负荷预测结果进行修正的步骤为：
5.根据权利要求1所述的考虑综合电能替代用户驱优决策的配电系统规划方法，其特征在于：所述步骤二中，配电系统运营商的决策目标是使规划周期内的等年投资费用和累计运行成本之和最...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭书平，张清周，赵碚，金尉，林枫，郑圣，郑海鹰，陈征远，朱海立，林奕廷，杨逸舒，林明潮，杜王毅，徐励，季节，王哲，
申请(专利权)人：温州电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：
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