一种计及分布式电源的变电站优化规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统变电站规划技术领域，尤其是涉及一种计及分布式电源的变 电站优化规划方法。
【背景技术】
[0002] 变电站规划是电网规划的关键部分，其合理性直接影响到规划区域电网的结 构、投资及运行的经济性与可靠性。近年来分布式发电技术得到快速发展，分布式电源 (distributedgeneration，DG)具有环境友好、可再生的特点，使其在配电网中得到了大量 应用，然而DG出力具有间歇性和随机性，DG接入后电网规划的负荷预测阶段变得复杂、电 网负荷运行特性的波动性增大，如何充分计及电网中DG资源及其出力的不确定性，成为现 阶段变电站规划需要考虑的重要问题。
[0003] 国内外对配电网变电站规划开展了大量研究，在变电站初始站址选取、供电范围 划分、规划模型建立及模型求解算法实现方面都取得一定进展。文献[1]基于冗余网格 动态减少法产生初始站址，并对变电站站址及容量进行优化；文献[2]、[3]分别采用改进 K-Means算法及改进加权Voronoi图进行变电站供电范围划分；文献[4]、[5]对影响变电 站规划的地理信息因素提出了不同的考虑方法；文献[6]将云理论与遗传算法相结合，对 变电站选址定容求解方法进行了改进；文献[7]提出将整个规划区域分成若干非预先设定 的小区域单独进行变电站优化规划；文献[8]综合考虑变电站选址定容优化以及中压馈线 路径规划进行了变电站综合规划。上述对变电站进行的规划主要针对传统配电网进行，即 以最大运行工况进行规划，虽然对未来电网运行的安全性进行了充分的考虑，但也可能造 成不必要的备用容量配置及投资浪费。
[0004] 随着电网中分布式电源渗透率的逐渐提高，分布式电源对电网负荷预测产生影 响，变电站规划中需要计及分布式电源接入的影响。文献[9]考虑DG接入进行了变电站选 址定容规划，将DG作为备用电源进行规划，并以其额定出力进行规划；文献[10]考虑DG的 时序特性进行了DG选址定容规划，基于不同季节下的典型负荷及DG出力曲线进行多场景 分析；文献[11]基于马尔科夫链建立风速时序预测模型用于系统跟踪风电出力以及对电 网进行优化调度。文献[12]计及友好负荷及DG可信出力的影响对电网峰值负荷进行了预 测，对电网中部分可控负荷进行了总体考虑。上述在对变电站规划中的DG资源考虑方面， 主要以DG额定出力或可信出力进行规划，已有的DG时序模型主要用于DG规划及电网调度 方面，在变电站规划中对负荷及DG出力的时序性还未能做到充分考虑；同时，分布式电源 出力的随机性，不同变电站中DG资源的合理分配将会对变电站综合负荷特性产生影响。
[0005] 参考文献如下：
[0006] [1]王玉瑾，王主丁，张宗益，等.基于初始站址冗余网格动态减少的变电站规划 [J]·电力系统自动化，2010 (12) :39-43.
[0007] [2]符杨，卫春峰，李振坤，等.考虑地理信息和行政边界的变电站供区优化[J]. 电网技术，2〇14,38(1) :126_131·
[0008] [3]曹昉，孟琦斌，苗培青，等.基于改进加权Voronoi图和遗传算法的变电站规划 [J]·电网技术，2015,39(2) :511-516.
[0009] [4]苏海锋，张建华，梁志瑞，等.基于GIS空间分析与改进粒子群算法的变电站全 寿命周期成本规划[J].中国电机工程学报，2012, 32 (16) :92-98.
[0010] [5]刘自发，张伟.基于地理信息因子及自适应小生境微分进化算法的变电站规 划[J]·电力自动化设备，2012, 32 (10) :42-47.
[0011] [6]李燕青，谢庆，王岭，等.云理论在配电网络变电站选址定容中的应用[J].中 国电机工程学报，2014, 34 (4) :672-677.
[0012] [7]Gonzalez_Sotres L，Mateo D C，Sanchez-MirallesA,et al. Large-scale MV/LV transformer substation planning considering network costs and flexible area decomposition[J]. Power Delivery, IEEE Transactions on，2013,28 (4)： 2245-2253.
[0013] [8]Najafi S，Hosseinian S H，Abedi M，et al. A framework for optimal planning in large distribution networks[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2009,24(2) :1019-1028.
[0014] [9]李娜，李永刚，周庆捷，等.考虑DG的变电站选址定容研究[J].电测与仪表， 2014,51(9) :118-122.
[0015] [10]李亮，唐巍，白牧可，等.考虑时序特性的多目标分布式电源选址定容规划 [J]·电力系统自动化，2013, 37⑶：58-63.
[0016] [11]蒋平，霍雨柳，张龙，等.基于改进一阶马尔可夫链的风速时间序列模型[J]. 电力系统自动化，2014, 38 (19) :22-27.
[0017][12]钟清，孙闻，余南华，等.主动配电网规划中的负荷预测与发电预测[J].中国 电机工程学报，2014, 34 (19) :3050-3056.
【发明内容】
[0018] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种规划结果可靠 性高、搜索速度快的计及分布式电源的变电站优化规划方法。
[0019] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0020] 一种计及分布式电源的变电站优化规划方法，包括以下步骤：
[0021] 1)基于马尔科夫链模型建立DG出力及负荷的时间序列；
[0022] 2)根据所述DG出力及负荷的时间序列建立变电站规划时序模型；
[0023] 3)采用LA-GA交替迭代算法对所述变电站规划时序模型进行优化求解，获取最优 的变电站规划结果。
[0024] 所述步骤1)中，DG出力的时间序列包括风速时间序列和光照强度时间序列，所述 风速时间序列的建立步骤具体为：
[0025] 101)当前时刻为t，根据当前月份k下风速状态转移矩阵十算累积转移矩阵 Ck= (c^)，且c,7，i为t时刻风速所在状态，j为t+Ι时刻风速所在状态；
[0026] 102)生成一个服从均匀分布的随机数et，ete [0，1]，若ete [0，Cil]，则j= 1，若ete [Cim,cim+1]，则j=m+1，meΩ，m= 1，2,…，Nw-1，Ω表示风速状态集，Ω= {1，2,…，Nw}，Nw表示不同的风速状态，每一状态对应一定的风速取值范围；
[0027] 103)再次生成一个服从均匀分布的随机数εt，εte [0,1]，则t+Ι时刻风速vt+1 为：
[0028] vt+1=v!+εt(vh-V!)
[0029] 式中，Vp 别为状态j下风速的最小值与最大值；
[0030]104)重复步骤101)-103)，根据不同月份下风速状态转移矩阵得到全年风速时间 序列；
[0031] 所述光照强度时间序列表示为：
[0032]
[0033] 式中，1^为t时刻的光照强度，Η为某段时间内到达地表水平面的太阳辐照量， 为相同时间内到达地外水平面的太阳辐照量。
[0034] 所述步骤1)中，负荷的时间序列表示为：
[0035]PL(t) =PLnax ·pw ·pd ·ph，t= 1，· · ·，8760
[0036] 式中，Pjt)为t时刻的负荷值，为年负荷峰值，pw为周负荷百分比系数；p d为 日负荷百分比系数，ph为小时负荷百分比系数。
[0037] 所述步骤2)中，变电站规划时序模型由目标函数和约束条件组成，其中，所述目 标函数为：
[0038] minC=Cinv+Copr
[0039]
[0040]
[0041] 式中，Cinv为配电网建设费用，包括变电站及馈线建设费用，C_为配电网络及变电 站运行费用，N为所建变电站数目，i为变电站节点，i= 1，···，Ν，Λ*变电站i所带负荷集 合，j为负荷节点，％e，GiS变电站i含DG节点集合，g为DG节点，Vgeqh^是变电站 i到负荷j的距离，
.（Xi,yj为拟建变电站所在位置坐标，（x_j,y_j) 为负荷点所在位置坐标，1^是变电站i到DG节点g的距离，
(xg，yg)为DG所在位置坐标，Cl是配电网单位长度输电线路的建设费用，fXSj为变电站i的建设投资费用，SiS变电站i的容量，r。为折现率，η为寿命周期，Pj(t)为负荷j的时序 功率，变电站i的最大DG渗透率，
Pg(t)为DG节点 g的时序出力，kWJ为考虑DG接入下线路运行损耗系数，^是配电网线路损耗的折算系 数，
：b是趸入电价，r是单位长度配电线路的电阻是线路的线电压， cosΦi为配电网线路功率因数，placi、plak分别为夺电站i中夺压器a的空载损耗和短路损 耗，Pi(t)为变电站i变压器的时序负载率，
〃AiS变电站i 中所有变压器的集合；
[00