一种交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法与流程

本发明属于交直流混合微电网互联变流器配置优化技术领域，具体涉及一种交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法。

背景技术：

随着微电网技术的发展，交直流混合微电网引起了人们的注意。交直流混合微电网由交流微电网、直流微电网和连接两个微电网的互联变流器组成。其中，互联变流器是交直流微电网中的关键设备，对系统的功率协调分配和稳定运行起着重要作用，具有传输功率、充当无功补偿设备的功能。

目前关于互联变流器的研究主要侧重于运行控制方法的设计，缺少容量优化配置等方面的相关技术方法。互联变流器容量的合理配置直接关系到交直流混合微电网的安全、可靠以及稳定运行，还会影响到系统初期投资成本、后期运行维护费用等经济指标。

技术实现要素：

本发明的目的在于为交直流混合微电网互联变流器的选择和安装给出参考依据，提供一种交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法。

本发明提出一种交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法，其特征在于，所述交直流混合微电网包括交流微电网、直流微电网和连接两个微电网的互联变流器，所述交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法包括如下步骤：

（1）以考虑经济性和可靠性的综合成本最小作为交直流混合微电网互联变流器容量优化配置的目标，建立目标函数；

（2）建立满足功率交换需求的约束条件；

（3）建立满足重要负荷的可靠供电的约束条件；

（4）以交直流混合微电网互联变流器的额定容量为优化变量，采用粒子群算法求解交直流混合微电网互联变流器容量优化配置模型，输出最优解。

其中，步骤（1）中，在满足容量配置原则的前提下，以考虑经济性和可靠性的综合成本最小作为交直流混合微电网互联变流器容量优化配置的目标，建立目标函数为

其中，

式中，c为互联变流器全寿命周期n年内的综合成本，cini、copr、cm、cr、cf分别为互联变流器投资成本和全寿命周期n年内的运行费用、维护费用、置换成本以及寿命结束后折算的残值，元；ce、cmp分别为电价和单位负荷失电补偿成本；pls(t)、pes(t)分别为t时刻的失电功率和能量过剩功率；cls0、ces0分别为系统固有的失电损失和固有能量过剩损失；

其中，

式中，kinv、km、kr、kfu分别为单位投资成本、单位年维护费用、单位置换成本、单位残值；ηinv为损耗率；ropr、rm、rr分别为运行费用、维护费用和置换成本的年变化率；r0为贴现率；m、n分别为互联变流器运行年限和置换数量；pinv为互联变流器的容量；plsa(t)、pesa(t)分别为交流微电网的失电功率和能量过剩功率；plsd(t)、pesd(t)分别为直流微电网的失电功率和能量过剩功率。

交直流混合微电网的失电功率和过剩功率计算式为

式中，δpa-、δpa+和δpd-、δpd+分别为pa(t)和δpd(t)的负、正安全限值；δpaa(t)、δpdd(t)分别为交直流混合微电网的残余供需功率差额。

设互联变流器传输功率pad(t)的正方向为由交流侧流向直流侧，则有

其中，步骤（2）中，满足功率交换需求的约束条件为

其中，函数tad(t)：当|pad(t)|≤pinv时，令tad(t)=1；当|pad(t)|>pinv时，令tad(t)=0。

式中，pad(t)为t时刻的互联变流器传输功率，pinv为互联变流器的容量，aad为交直流混合微电网一年至少满足功率传输需求小时数。

其中，步骤（3）中，当交直流混合微电网并网运行时，满足重要负荷的可靠供电的约束条件为

当交直流混合微电网孤岛运行时，满足重要负荷的可靠供电的约束条件为

其中，步骤（4）中，借助matlab计算软件，利用粒子群算法求解交直流混合微电网互联变流器容量优化配置模型。

附图说明

图1是本发明的交直流混合微电网互联变流器容量优化配置流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于为交直流混合微电网互联变流器的选择和安装给出参考依据，提供一种交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法。

本发明提出一种交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法，其特征在于，所述交直流混合微电网包括交流微电网、直流微电网和连接两个微电网的互联变流器，所述交直流混合微电网互联变流器容量优化配置方法包括如下步骤：

（1）以考虑经济性和可靠性的综合成本最小作为交直流混合微电网互联变流器容量优化配置的目标，建立目标函数；

（2）建立满足功率交换需求的约束条件；

（3）建立满足重要负荷的可靠供电的约束条件；

（4）以交直流混合微电网互联变流器的额定容量为优化变量，采用粒子群算法求解交直流混合微电网互联变流器容量优化配置模型，输出最优解。

其中，步骤（1）中，在满足容量配置原则的前提下，以考虑经济性和可靠性的综合成本最小作为交直流混合微电网互联变流器容量优化配置的目标，建立目标函数为

其中，

式中，c为互联变流器全寿命周期n年内的综合成本，cini、copr、cm、cr、cf分别为互联变流器投资成本和全寿命周期n年内的运行费用、维护费用、置换成本以及寿命结束后折算的残值，元；ce、cmp分别为电价和单位负荷失电补偿成本；pls(t)、pes(t)分别为t时刻的失电功率和能量过剩功率；cls0、ces0分别为系统固有的失电损失和固有能量过剩损失。

其中，

式中，kinv、km、kr、kfu分别为单位投资成本、单位年维护费用、单位置换成本、单位残值；ηinv为损耗率；ropr、rm、rr分别为运行费用、维护费用和置换成本的年变化率；r0为贴现率；m、n分别为互联变流器运行年限和置换数量；pinv为互联变流器的容量；plsa(t)、pesa(t)分别为交流微电网的失电功率和能量过剩功率；plsd(t)、pesd(t)分别为直流微电网的失电功率和能量过剩功率。

交直流混合微电网的失电功率和过剩功率计算式为

式中，δpa-、δpa+和δpd-、δpd+分别为pa(t)和δpd(t)的负、正安全限值；δpaa(t)、δpdd(t)分别为交直流混合微电网的残余供需功率差额。

设互联变流器传输功率pad(t)的正方向为由交流侧流向直流侧，则有

其中，步骤（2）中，满足功率交换需求的约束条件为

其中，函数tad(t)：当|pad(t)|≤pinv时，令tad(t)=1；当|pad(t)|>pinv时，令tad(t)=0。

式中，pad(t)为t时刻的互联变流器传输功率，pinv为互联变流器的容量，aad为交直流混合微电网一年至少满足功率传输需求小时数。

其中，步骤（3）中，当交直流混合微电网并网运行时，满足重要负荷的可靠供电的约束条件为

当交直流混合微电网孤岛运行时，满足重要负荷的可靠供电的约束条件为

其中，步骤（4）中，借助matlab计算软件，利用粒子群算法求解交直流混合微电网互联变流器容量优化配置模型。

以上所述仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。