基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，包括步骤：获得微电网并网发电容量、配电网网架结构及配电网线路数据；确定微电网并网位置候选集；选择微电网并网后配电网的综合评判指标，采用模糊层次分析法确定综合评判指标的相对权值系数；构建微电网并网位置选取的决策模型；将微电网分别接入微电网并网位置候选集中并网位置，采用决策模型获得最优并网位置。本发明充分考虑地理位置、自然资源、配电网网架结构等实际条件，能有效地表达出微电网中分布式电源的不确定性，具有良好的适用性和经济性，能实现微电网及配电网利益最大化，具有良好的推广效益。
【专利说明】基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微电网并网位置选择方法，尤其涉及一种基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法。
【背景技术】
[0002]建设微电网的一个重要方面就是微电网并网位置选取。传统电网为电源到负荷的单向潮流供电方式，微电网的接入将改变这种运行特性，并对微电网接入点的电压、线路潮流、线路电流、电能质量、继电保护以及网络可靠性等都将产生影响，且其影响程度与微电网接入位置密切相关。由于资源环境、地理位置、配电网网架结构和现有国家政策的限制，实际微电网往往难以并入至配电网的任意位置。因此在微电网的规划设计中选择合适的并网位置非常重要。微电网的并网位置对配电网运行的电压稳定性和经济性有重要的影响，如果并网位置选择不合理，将使电网损耗增大，电压畸变且稳定性变差，并造成自然资源浪费，使得微电网不能充分发挥其积极作用。
[0003]目前，我国对微电网接入配电网的规划研究还处于起步阶段，主要体现在对分布式发电和储能设备的规划研究上，因此我国缺乏针对微电网自身特点的并网规划模式及准贝U，大多工程实践仍沿用分布式电源接入电网的准则。现有的分布式电源接入电网准则中，接入位置的选取方法主要是以网损最小、分布式电源运行成本最小、分布式电源安装容量最大等为目标函数建立多目标优化模型，采用各种优化算法，对分布式电源的位置进行优化。该方法对于微电网并网位置的选取具有一定的借鉴意义，修改部分内容可应用于微电网，但该方法未考虑工程实际情况，忽视了地理位置与资源条件的约束，在实际微电网建设工程中并不完全适用。
[0004]由于微电网中各分布式电源输出功率的波动性以及负荷的不确定性，使微电网的运行控制十分复杂，并网后对配电网带来各种影响。因此必须考虑微电网的特点及运行方式，结合地理位置、自然资源、配电网网架结构等实际条件，并采取合理的数学评估方法，确定微电网的最优并网位置，以满足配电网的运行要求。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种考虑地理位置、自然资源、配电网网架结构等实际条件，能实现微电网及配电网利益最大化的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，具有良好的适用性和经济性。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案:
[0007]基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，包括步骤:
[0008]步骤1，获得微电网并网发电容量、配电网网架结构及配电网线路数据；
[0009]步骤2，确定微电网并网位置候选集；
[0010]步骤3，选择与配电网的损耗及稳定性相关的参数作为微电网并网后配电网的综合评判指标，采用模糊层次分析法确定综合评判指标的相对权值系数；[0011]步骤4，根据综合评判指标的相对权值系数获得综合评判指标的加权和，基于综合评判指标的加权和构建目标函数，结合目标函数和边界条件建立微电网并网位置选取的决策模型；
[0012] 步骤5，将微电网分别接入微电网并网位置候选集中并网位置，基于潮流分析获得微电网并网后配电网的综合评判指标，采用决策模型获得最优并网位置。
[0013]步骤2中根据地理位置、自然资源、配电网网架结构实际工程条件确定微电网并网位置候选集。
[0014]步骤3所述的与配电网的损耗及稳定性相关的参数包括网络损耗率。
[0015]步骤3所述的与配电网的损耗及稳定性相关的参数包括节点电压偏差。
[0016]步骤3所述的与配电网的损耗及稳定性相关的参数包括静态电压稳定性指标
I = max{￡i/*., Lij=AZijSjZUf, Zij为线路ij的阻抗，Sj为线路ij的末端功率，Ui为线路ij的首端电压。
[0017]步骤3中所述的采用模糊层次分析法确定综合评判指标的相对权值系数，进一步包括子步骤:
[0018](I)基于I~9标度定量描述法，获得各专家对综合评判指标重要性的倾向标度，对倾向标度进行模糊化处理获得反映综合评判指标重要性的模糊数判断矩阵；
[0019](2)根据模糊数判断矩阵，采用层次分析法获得指标层关于目标层的模糊数综合权重向量；
[0020](3)对模糊数综合权重向量去模糊化获得各综合评判指标的相对权值系数。
[0021]步骤4中所述的边界条件包括潮流约束、配电网系统约束和分布式电源出力约束。
[0022]步骤5中在基于潮流分析获得微电网并网后配电网的综合评判指标前，剔除潮流分析不收敛的并网位置，再将微电网并网位置候选集中剩余并网位置分别接入配电网，获得微电网并网后配电网的综合评判指标。
[0023]和现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0024]1、具有良好的适用性和经济性，适合推广。
[0025]2、充分考虑地理位置、自然资源、配电网网架结构等实际条件确定微电网并网位置候选集，能有效表达微电网中分布式电源的不确定性，
[0026]3、采用模糊层次分析法构建微电网并网位置选取的决策模型，能实现微电网及配电网利益最大化。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明方法的具体流程图示意图；
[0028]图2是本发明模糊层次分析法中的递阶层次结构模型图；
[0029]图3是潮流分析中线路段的向前推算示意图；
[0030]图4是本发明实施例中所使用的IEEE33节点标准配电网测试系统。
【具体实施方式】
[0031 ] 下面将结合附图进一步说明本发明的【具体实施方式】。[0032]见图1，本发明具体步骤如下:
[0033]步骤1，获得微电网并网发电容量、配电网网架结构及线路数据。
[0034]本步骤中线路数据具体包括电力系统额定容量及电压、支路电阻与电抗、各节点负荷大小。
[0035]步骤2，确定微电网并网位置候选集。
[0036]根据地理位置、自然资源、配电网网架结构实际工程条件确定微电网并网位置候选集，微电网并网位置候选集在考虑了地理位置、自然资源、配电网网架结构等的前提下，由配电网运营商提供。
[0037]本具体实施中，微电网并网候选集的确立主要考虑了三个方面:1)自然资源分布、占地面积的约束，及微电网建设周期及工程造价；2)配电网无功需求较大的节点；3)配电网线路重载状况。
[0038]步骤3，选择微电网并网后配电网的综合评判指标，基于模糊层次分析法确定综合评判指标的相对权重系数。
[0039]本步骤选取网络损耗率、节点电压偏差、配电网静态电压稳定性指标作为微电网并网后配电网的综合评判指标。
[0040]一般情况下配电网功角δ很小，配电网静态电压稳定性指标:1 = ΠΜΧ{￡;/丨，SP配电网静态电压稳定性指标为配电网中所有线路对应的值中的最大值，配电网静态电压
稳定裕度b = 1-L，其中，l =Lf=AZiiSiIU;, Zij为线路ij的阻抗，Sj为线路
ij的末端功率，Ui为线路ij的首端电压。
[0041]本发明采用模糊层次分析法确定各综合评判指标的相对权重系数，具体步骤如下:
[0042](I)根据模糊层次分析法基本原理建立三个层次结构:目标层、准则层和指标层，见图2。目标层、准则层和指标层均为层次分析法中的概念，目标层又称最高层，是最终的判定目标，该层中只有一个因素，该因素是评估的一个理想评估结果。准则层包括所有需要考虑的准则，也称为中间层， 是判定依据的标准与规范，该层中包括为实现评估目标，所涉及到的所有中间环节。指标层也称决策层或方案层，是在目标层和准则层约束下的各项具体指标，这一层是整个结构模型的最底层，用以实现评估目标。
[0043](2)基于专家打分方式构造模糊数判断矩阵，根据模糊数判断矩阵采用层次分析法求解综合评判指标的相对权重向量，通过模糊数矩阵和权重向量获得模糊数综合权重向量;
[0044](3)对模糊数综合权重向量进行去模糊化处理，确定各综合评判指标的相对权重系数。
[0045]步骤4，确定微电网并网后配电网的边界条件，根据边界条件及综合评判指标的相对权重系数建立微电网并网位置选取的决策模型。
[0046]本步骤确定的微电网接入配电网的边界条件包括:
[0047]边界条件一:潮流约束，基于公式(I):
【权利要求】
1.基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于，包括步骤: 步骤1，获得微电网并网发电容量、配电网网架结构及配电网线路数据； 步骤2，确定微电网并网位置候选集； 步骤3，选择与配电网的损耗及稳定性相关的参数作为微电网并网后配电网的综合评判指标，采用模糊层次分析法确定综合评判指标的相对权值系数； 步骤4，根据综合评判指标的相对权值系数获得综合评判指标的加权和，基于综合评判指标的加权和构建目标函数，结合目标函数和边界条件建立微电网并网位置选取的决策模型； 步骤5，将微电网分别接入微电网并网位置候选集中并网位置，基于潮流分析获得微电网并网后配电网的综合评判指标，采用决策模型获得最优并网位置。
2.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 步骤2中根据地理位置、自然资源、配电网网架结构实际工程条件确定微电网并网位置候选集。
3.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 所述的与配电网的损耗及稳定性相关的参数包括网络损耗率。
4.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 所述的与配电网的损耗及稳定性相关的参数包括节点电压偏差。
5.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 所述的与配电网的损耗及稳定性相关的参数包括静态电压稳定性指标L = max{lIJ}，L u=4ZijSJ/Uf,Zij为线路ij的阻抗，SJ为线路ij的末端功率，Ui为线路ij的首端电压。
6.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 步骤3中所述的采用模糊层次分析法确定综合评判指标的相对权值系数，进一步包括子步骤: (1)基于I~9标度定量描述法，获得各专家对综合评判指标重要性的倾向标度，对倾向标度进行模糊化处理获得反映综合评判指标重要性的模糊数判断矩阵； (2)根据模糊数判断矩阵，采用层次分析法获得指标层关于目标层的模糊数综合权重向量; (3)对模糊数综合权重向量去模糊化获得各综合评判指标的相对权值系数。
7.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 步骤4中所述的边界条件包括潮流约束、配电网系统约束和分布式电源出力约束。
8.如权利要求1所述的基于模糊层次分析的微电网并网位置选取方法，其特征在于: 步骤5中在基于潮流分析获得微电网并网后配电网的综合评判指标前，剔除潮流分析不收敛的并网位置，再将微电网并网位置候选集中剩余并网位置分别接入配电网，获得微电网并网后配电网的综合评判指标。
【文档编号】H02J3/38GK103887823SQ201410143808
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】陈红坤, 胡畔, 陈聪, 刘欣, 缪芸 申请人:武汉大学