一种考虑配电网停电损失的DG双层规划方法

文档序号:26010001发布日期:2021-07-23 21:29阅读:267来源:国知局
一种考虑配电网停电损失的DG双层规划方法

本发明属于智能电网领域,具体为一种考虑配电网停电损失的dg双层规划方法。



背景技术:

随着电力需求的持续增长、资源短缺与环境污染问题的日益突出,分布式电源dg尤其是可再生能源发电技术的发展获得了广泛支持。分布式电源具有能源利用效率高、清洁环保、安装地点灵活等多方面的优点,可以有效地解决目前电网中成本高、运行难度大等许多潜在问题,为我国节能减排措施的开展提供了保障。国内外学者对分布式电源的优化配置做了大量研究。然而,现阶段大多数dg在规划过程中的处理方法主要是根据dg出力的额定值,尚未充分考虑dg挽回配电网停电损失所带来的收益,从而难以实现dg发电商和配电网公司的利益共赢。



技术实现要素:

本发明的目的在于提出了一种考虑配电网停电损失的dg双层规划方法

实现本发明目的的技术方案为:一种考虑配电网停电损失的dg双层规划方法,包括以下步骤:

步骤1、基于网损灵敏度方法,通过分析配电网系统网络损耗对有功和无功功率的灵敏度,确定分布式电源和无功补偿装置的待选安装位置;

步骤2、以分布式电源的安装位置与容量为决策变量,以分布式电源发电商在规划阶段的年净收益最大为目标函数建立配电网上层规划模型;

步骤3、以分段开关和无功补偿装置的安装布置为决策变量,以分布式电源接入后,配电网公司在其规划阶段年净收益最大化为目标函数建立配电网下层规划模型;

步骤4、根据上层规划模型的目标函数和约束条件求解上层规划模型,确定初始的分布式电源位置和容量的最优解,并将分布式电源配置情况传递到下层模型;

步骤5、根据上层规划模型传递过来的分布式电源配置情况,结合下层规划模型的目标函数和约束条件求解下层规划模型,得到分段开关以及无功补偿装置配置的最优解;

步骤6、将下层规划模型求得的分段开关以及无功补偿装置配置的最优解返回上层规划模型,作为上层求解基础,更新上层分布式电源位置和容量的最优解;

步骤7、采用遗传算法计算分段dg位置和容量和分段开关以及无功补偿装置配置的适应度,保留适应度高于阈值的优秀个体,对优秀个体进行选择、交叉、变异操作,判断当前求得的结果能否满足最优解的要求,满足则终止算法;判断当前是否到达设置的最大迭代次数,到达则终止算法,反之,转至步骤5继续优化分段开关以及无功补偿装置配置。

本发明与现有技术相比,其显著优点在于:(1)本发明的上层规划模型充分考虑了dg发电商净收益最大化,基于网损灵敏度方法确定dg候选安装位置,对dg的选址和定容进行优化,更接近于实际;(2)本发明下层规划模型考虑了配电网公司净收益最大化,通过孤岛划分方法动态优化分段开关安装位置,减少配电网停电损失,同时实现无功补偿装置最优配置。

附图说明

图1是一种考虑配电网停电损失的dg双层规划方法流程图。

图2是配电网成本-收益情况特性曲线。

图3是发电商、配电网公司双方净收益值随dg并网容量变化特性曲线。

图4是遗传算法求解双层规划流程图。

具体实施方式

一种考虑配电网停电损失的dg双层规划方法,包括以下步骤:

步骤1、基于网损灵敏度方法,通过分析配电网系统网络损耗对有功和无功功率的灵敏度,从而确定分布式电源dg和无功补偿装置的待选安装位置;

进一步的实施例中,所述配电网系统的网络损耗为:

ploss=ptctrcp+qtctrcq(1)

式中p、q分别为各节点的注入有功功率和无功功率;c为节点-支路关联矩阵的逆矩阵;r为各支路阻抗。

通过分析配电网系统网络损耗对有功和无功功率的灵敏度,确定dg和无功补偿装置的待选安装位置的具体方法为:

将配电网系统的网络损耗表达式分别对有功和无功功率进行求导,即可得配电网中各节点网损灵敏度表达式:

两式分别为系统网络损耗对各节点有功和无功灵敏度。

在求解了配电网各节点的网损灵敏度之后,再根据网损灵敏度由大到小的顺序进行排列,选择前n个节点作为dg和无功补偿装置待选安装位置。

配电网停电损失费用是用来衡量配电网公司供电可靠性的一个重要经济指标,dg并入配电网不仅可以降低网络损耗,而且通过对包含dg的配电网进行合理的孤岛区域划分可以有效减小其停电损失。通过分段开关优化配置,在配电网发生故障情况下,形成以dg为中心的供电孤岛,利用dg的供电能力和配电网的拓扑特点,能够极大程度的挽回停电损失,增加配电网公司收益。

步骤2、以分布式电源的安装位置与容量为决策变量,以dg发电商在规划阶段的年净收益最大为目标函数建立配电网上层规划模型;

进一步的实施例中,建立的配电网上层规划模型表示为:

目标函数:

maxy=ys+yb-yt-ym(4)

式中y为dg发电商的净收益,当其值为正时,表示能够获取收益,当其值为负时,表示会亏损;ys为dg发电商与配电网公司进行电能交易获取的收益;yb为政府补贴收益,例如风力发电优先无条件上网、上网电价优惠等政策;yt为初始投资成本,即安装dg的成本费用,为了方便计算,本发明均使用等年值进行分析;ym为dg的运行维护成本。各项的具体计算公式如下:

式中cs为dg售电的单位电价;ts为dg年最大利用小时数,取2000h;pi为dg在i节点的安装容量;ndg为dg安装节点集合。

式中cb为dg并网的每单位电量的补贴。

式中n为dg的使用年限;r为贴现率;ct为安装单位容量dg所需的投资费用。

式中cm为dg单位发电量需要的运行维护成本。

约束条件:

(1)dg安装容量约束:

0≤pi≤pimax(9)

式中pimax为dg在i节点所能安装的容量上限。

(2)潮流约束:

式中pg、qg分别为主网注入的有功和无功功率;pl、ql为配电网负荷的有功和无功功率需求;qs为节点s处无功补偿装置的无功出力;n为无功补偿装置安装的节点数;ui、uj分别为i节点和j节点的电压幅值;gij、bij、θij分别为配电网线路的电导、电纳以及两端的相角差。

(3)线路传输功率约束:

pl≤plmax(12)

式中pl为线路l上传输的有功功率;plmax为线路l上传输功率最大值。

步骤3、考虑配电网公司在满足系统的安全稳定的前提下,积极响应并执行国家的新能源政策,并使自己能获得较好的收益。以分段开关和无功补偿装置的安装布置为决策变量,以dg接入后,配电网公司在其规划阶段年净收益最大化为目标函数建立配电网下层规划模型。

进一步的实施例中,建立的配电网下层规划模型表示为:

目标函数:

maxf=fl+fc-fq-fk(13)

式中f为接入dg后配电网公司获得的净收益;fl为降低网络损耗获取的收益,即通过降低配电网在运行中产生的网络损耗费用而获取的收益;fc为配电网公司减小停电损失费用而获得的收益;fq无功补偿成本,即配电网公司为降低网络损耗进行投资安装的无功补偿设备的等年值费用;fk保护优化费用,即配电网为减小停电损失而投资安装的分段开关等年值成本。各项具体计算公式如下:

fl=tcl(pl1-pl2)(14)

式中cl为系统单位线损费用;pl1为dg未并网之前系统总网损;pl2为dg并网之后系统总网损;t为8760。

式中fc为通过dg并入配电网挽回停电损失所带来的收益;pi为第i个dg并网之后分别通过开关形成的孤岛区域的负荷量;yc为单位负荷的综合停电损失费用;λi为配电网系统中第i条线路的年平均故障次数;ti为每次故障时的修复时间;mi为包含第i个dg的孤岛区域与主网接入点之间的所有串联线路的条数。

式中cq为配电网公司投资安装单位容量的无功补偿设备所需要的成本;qw为在第i个节点投资安装无功补偿设备的容量;n为无功补偿设备的使用寿命;r为贴现率;α为无功补偿设备的年运行维护成本占初始投资费用的百分比。

式中nk为配电网公司投资安装的开关数量;ck为单台开关的投资费用;r为贴现率;n为开关的使用年限;β为分段开关年运行维护成本占初始投资成本的百分比。

约束条件:

(1)潮流约束:

(2)节点电压约束:

uimin≤ui≤uimax(20)

式中uimin、uimax分别为节点电压幅值的上、下限。

(3)无功补偿装置:

0≤qw≤qmax(21)

式中qmax为节点i处允许无功补偿装置最大的无功出力。

步骤4、根据上层规划模型的目标函数和约束条件求解上层规划模型,确定初始的dg位置和容量的最优解,并将dg配置情况传递到下层模型;

步骤5、根据上层规划模型传递过来的dg配置情况,结合下层规划模型的目标函数和约束条件求解下层规划模型,得到分段开关以及无功补偿装置配置的最优解;

步骤6、将下层规划模型求得的分段开关以及无功补偿装置配置的最优解返回上层规划模型,作为上层求解基础,更新上层dg位置和容量的最优解;

步骤7、采用遗传算法计算分段dg位置和容量和分段开关以及无功补偿装置配置的适应度,保留适应度高于阈值的优秀个体。对优秀个体进行选择、交叉、变异操作,判断当前求得的结果能否满足最优解的要求,满足则终止算法。判断当前是否到达设置的最大迭代次数,到达则终止算法,反之,转至步骤5继续优化分段开关以及无功补偿装置配置。

本发明能够有效提升配电网对dg的消纳能力,增加dg发电商收益,同时通过减少停电损失和网损也给配电网公司带来收益,实现配电网公司和dg发电商规划的有机协调,达到双方利益共赢的目的。

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