一种交直流混联配电网规划优化方法与流程

本发明涉及配电网规划建设的，具体来说，涉及一种交直流混联配电网规划优化方法。

背景技术：

1、配电网是电力系统的重要环节，它直接面向电力用户，是改善民生、保障经济社会发展的重要基础设施，不仅承担着电力用户的供电服务，而且关系到企业的经济效益。随着大型数据中心、电动汽车充换电站、通信设备等直流负荷的日益增长，以及光伏等直流型分布式电源的高比例、大容量分散接入，当前配网源-荷-储的直流特征愈发明显。直流型分布式电源若通过逆变器接入交流配网，再通过整流器给直流负荷供电，不仅增加转换环节和并网难度，降低系统整体效率，而且会造成电能质量和供电可靠性的下降，传统交流配用电模式正面临挑战。相比较交流配电系统，直流配电系统理论上具有更大的供电容量、更长的供电半径、更高的运行效率、更好的电能质量，不存在无功补偿问题，可闭环运行、可节省走廊资源25%~30%等优势，直流化是未来配电系统的重要特征之一。传统辐射状的交流配电形式正在向交直流混联的形式发展，交直流混联配电形式综合了直流配电和交流配电的优势，在供电效率、可靠性、灵活性等方面具有明显优势。

2、交直流混联配变网与传统配电网相比有电力系统灵活资源不足、源荷界限模糊控制难度大、电力电量平衡概率化、系统稳定性减弱等问题，另外在源端强波动性、随机性与荷端大量含源负荷的共同作用之下，输配电网络的规划与运行特征也将发生根本性变化，传统的规划设计原则、供电能力、可靠性和经济性评估方法已不再完全适用，需从交直流混合配电网的运行特点和相互影响关系出发，重点研究交直流混联电网规划的核心问题。

3、研究一种交直流混联配电网规划优化方法及系统，为交直流混联配电网规划提供指导方法是十分必要的。

技术实现思路

1、针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种交直流混联配电网规划优化方法，能够解决上述问题。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种交直流混联配电网规划优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、s1、提出交直流混联配电网的规划思路，包括交直流混联电网规划分层优化方法以及交直流混联配电网网架结构优化策略；

5、s2、基于所述交直流混联电网规划分层优化方法构建三层交直流混联电网模型；

6、s21、第一层模型以可再生能源就地消纳为目标，以源-荷-储的功率调控范围、分区内的功率平衡为约束，实现各分区内源-荷-储的优化组合；

7、s22、第二层模型以可再生能源在分区内互联系统中的消纳以及降低网损为目标，以分区转供需求、换流设备的功率控制范围和网络拓扑为约束，实现交直流分区供电路径优化；

8、s23、第三层模型以经济性为目标，以潮流平衡、换流设备端口传输功率约束和网络安全条件为约束条件，实现可再生能源发电和换流设备的容量优化；

9、s24、基于所述三层交直流混联电网模型，考虑可再生能源及负荷的不确定性，建立规划场景集，结合启发式算法和智能优化算法，在各场景下对所述三层交直流混联电网模型进行迭代求解，最后获得系统优化配置方案；

10、s3、基于所述交直流混联配电网网架结构优化策略对交直流基本组网模式和系统源荷不确定性进行建模；

11、s31、在功率平衡的基础上，考虑各区电能交互需求、供电方式与电能质量需求以及系统转供能力，确定最佳的电压等级、源荷储分布位置以及配电网络分区结构；

12、s32、基于电压等级、源荷储分布位置以及配电网络分区结构，利用网络图论将网架抽象为顶点与边集合组成的有向加权网络图，并通过数学语言进行描述完成网架结构的建模；

13、s33、基于交直流混联电网建设运行的总成本最小以及可再生能源使用比例最高的目标，考虑节点连接数量、发电设备输出功率限制、网络安全约束、换流器自身约束等条件建立优化模型；

14、s34、根据节点等效对系统实现子系统解耦并分解协调计算并简化模型，通过使用禁忌搜索算法、蚁群算法、基本教学优化算法等智能算法对模型进行求解，或根据规划问题类型的不同对优化模型进行分层迭代求解，对网架结构配置方案进行综合评价，继而做出决策；

15、s4、提出交直流混联电网的规划流程，按流程结合系统优化配置方案制定规划方案；

16、s5、提出技术经济评价指标，分析比选规划方案。

17、进一步的，所述技术经济评价指标由技术性指标和经济性指标两个维度构成，所述技术性指标包含直流负荷容量占比、直流并网电源渗透率、直流变电设备容量占比、交直流互联净交换电量占比、线路重过载比例、综合电压合格率、供电可靠率，所述经济性指标包含单位投资增供电量、单位投资增供负荷、直流配电网与其等容量替换交流配电网投资比、综合线损率。

18、本发明的有益效果：本发明提供的技术方案，包括：交直流混联电网规划分层优化方法以及交直流混联配电网网架结构优化策；基于所述交直流混联电网规划分层优化方法构建三层交直流混联电网模型；基于所述三层交直流混联电网模型，考虑可再生能源及负荷的不确定性，建立规划场景集，结合启发式算法和智能优化算法，在各场景下对所述三层交直流混联电网模型进行迭代求解；基于所述交直流混联配电网网架结构优化策略对交直流基本组网模式和系统源荷不确定性进行建模；根据节点等效对系统实现子系统解耦并分解协调计算并简化模型，通过使用禁忌搜索算法、蚁群算法、基本教学优化算法等智能算法对模型进行求解，或根据规划问题类型的不同对优化模型进行分层迭代求解。本方案中通过交直流混联电网规划分层优化方法以及交直流混联配电网网架结构优化策略，基于具体应用场景中的相关指标，得到合理的适合相关应用场景的规划结果，为实际工程提供了合理的方案，对于各种改造场景具有普遍性。

技术特征：

1.一种交直流混联配电网规划优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种交直流混联配电网规划优化方法，其特征在于：所述技术经济评价指标由技术性指标和经济性指标两个维度构成，所述技术性指标包含直流负荷容量占比、直流并网电源渗透率、直流变电设备容量占比、交直流互联净交换电量占比、线路重过载比例、综合电压合格率、供电可靠率，所述经济性指标包含单位投资增供电量、单位投资增供负荷、直流配电网与其等容量替换交流配电网投资比、综合线损率。

技术总结
本发明公开了一种交直流混联配电网规划优化方法，包括如下步骤：S1、提出交直流混联配电网的规划思路，包括交直流混联电网规划分层优化方法以及交直流混联配电网网架结构优化策略；S2、基于所述交直流混联电网规划分层优化方法构建三层交直流混联电网模型；S3、基于所述交直流混联配电网网架结构优化策略对交直流基本组网模式和系统源荷不确定性进行建模；S4、提出交直流混联电网的规划流程，按流程结合系统优化配置方案制定规划方案；S5、提出技术经济评价指标，分析比选规划方案。本发明为指导交直流混联配电网规划优化提供了方法，解决了传统配电网规划方法对于交直流混联配电网不适用的问题，以达到指导交直流混联配电网规划优化的目的。

技术研发人员：蒋生辉,段成斌,刘昭君,孙宏涛,李恺文,孙伟琴,央青卓玛,张栋生,佟鹏飞
受保护的技术使用者：国网青海省电力公司海东供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24