一种有源配电网的规划方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种有源配电网的规划方法及装置。所述规划方法包括：以综合经济费用最小为目标、以表征系统网络拓扑结构以及馈线线型的第一向量为控制变量，建立有源配电网的网架规划模型；以DG与有源配电网网架之间的“潮流-电压-网损”综合协调度改善程度最优为目标、以表征系统中DG的安装位置以及在该安装位置的配置台数的第二向量为控制变量，建立有源配电网的DG配置模型；采用预定算法对网架规划模型和DG配置模型进行迭代求解，得到第一向量和第二向量的最优解，并将该最优解作为有源配电网的规划方案。本发明从分布式电源和网架结构整体协调规划的角度出发，使配电网在总体上具有良好经济性的同时，实现DG与电网发展的最优协调。
【专利说明】-种有源配电网的规划方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统优化规划【技术领域】，具体涉及一种有源配电网的规划方法及 装直。
【背景技术】
[0002] 在当前电力负荷持续增长、传统能源缺口增大和环境污染日益严重的背景下，电 力工业面临巨大压力。分布式电源（distributed generation, DG)凭借其运行方式灵活、 能量来源多样以及环境友好等优点正受到越来越多的关注。
[0003] 随着各类DG的大规模接入，配电系统将由传统的无源网络逐步演变为有源配电 网（Active distribution network, ADN)，其功率分布、电压水平、短路容量等系统原有电 气特性都将发生显著改变。若DG接入的位置或容量不合理，将会对配电系统运行的安全性 (如线路过载）、经济性（如网损成本增加）及电能质量（如电压越限）等带来显著的负面 影响。因此，为适应上述形势下DG规模化接入的要求，配电网在规划设计阶段就必须计及 分布式电源的集成问题，并细致地考虑DG并网对系统运行的影响。
[0004] 总体来看，ADN规划主要包括2方面的基本内容，一是DG在电网中的最优配置；二 是电网网架的规划设计。针对上述问题，在绝大多数现有研究中，所采用的基本方法是对DG 及电网网架进行独立性或序贯性优化。所谓独立性优化，是指假设在网架结构一方面信息 给定的情况下，基于相关优化方法确定DG在电网中的最优安装时间、位置及容量等另一方 面的规划建设方案；或者，是指假设在DG待选安装位置及容量一方面信息给定的情况下， 基于相关优化方法确定电网的网架结构、馈线线型、扩容建设时间等另一方面的规划建设 方案。所谓序贯性优化，是指按照"先网架、后DG"的"二阶段原则"分别实施电网网架规划 及DG配置规划，DG的优化配置需要在第一阶段所构建出电网网架的基础上实施。
[0005] 然而，在实际工程应用中，上述规划方法存在着以下缺陷：
[0006] 1)无论独立性或序贯性优化，均从本质上人为割裂了 DG与电网网架之间的天然 内在联系并忽略了一方规划决策对另一方规划方案最优性的交互影响，因此最终规划方案 很难保证具有全局最优性（即实现规划者所追求的系统整体在特定方面目标的最优）。
[0007] 2)目前已有模型大多缺乏对DG配置与电网规划之间协调性的考量，由于在目标 函数的设置方面未能定量表征DG规模化并网对电网运行各类电气参数的影响，因此与DG 并网之前的原无源配电网相比，所得到的最终规划方案存在着系统安全性与经济性"不升 反降"的风险（具体可表现为网损增加、电压质量下降、线路过载等）。
【发明内容】
[0008] 鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上 述问题的有源配电网的规划方法及装置。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种有源配电网的规划方法，包括"
[0010] 以综合经济费用最小为目标、以表征系统网络拓扑结构以及馈线线型的第一向量 为控制变量，建立有源配电网的网架规划模型；
[0011] 以分布式电源DG与有源配电网网架之间的"潮流-电压-网损"综合协调度改善 程度最优为目标、以表征系统中DG的安装位置以及在该安装位置的配置台数的第二向量 为控制变量，建立有源配电网的DG配置模型；以及
[0012] 采用预定算法对网架规划模型和DG配置模型进行迭代求解，得到第一向量和第 二向量的最优解，并将该最优解作为有源配电网的规划方案。
[0013] 上述的规划方法，其中，所述网架规划模型的目标函数为 +(^+(^+(:^+0^-0^，其中ctotal为年综合经济费用；CF.line为线路投资费用年值；C M.liM 为线路年运行维护费用；C1()SS为系统预期年网损成本；cm为向上级电网的预期年购电费 用；C F.De为DG投资费用年值；0^1为DG年运行维护费用；CH.De为政府鼓励DG发电而给 予的政策性补贴。
[0014] 上述的规划方法，其中，所述网架规划模型的约束条件包括如下的一个或多个：可 靠性约束和辐射状连通性网络约束。
[0015] 上述的规划方法，其中，所述DG配置模型的目标函数为：maxK = max( δ而+ δ /"+ δ ΛΡΚΛΡ)，其中&为衡量系统潮流协调度改善程度的指标值；!("为衡量系 统电压协调度改善程度的指标值；Κ ΛΡ为衡量系统网损协调度改善程度的指标值；δ ρ δ "、 δ 为以上各指标的权重系数，满足δ片δ # δ Λρ = 1。
[0016] 上述的规划方法，其中的计算公式为：
【权利要求】
1. 一种有源配电网的规划方法，包括： 以综合经济费用最小为目标、以表征系统网络拓扑结构以及馈线线型的第一向量为控 制变量，建立有源配电网的网架规划模型； 以分布式电源DG与有源配电网网架之间的"潮流-电压-网损"综合协调度改善程度 最优为目标、以表征系统中DG的安装位置以及在该安装位置的配置台数的第二向量为控 制变量，建立有源配电网的DG配置模型；以及 采用预定算法对网架规划模型和DG配置模型进行迭代求解，得到第一向量和第二向 量的最优解，并将该最优解作为有源配电网的规划方案。
2. 如权利要求1所述的规划方法，其中，所述网架规划模型的目标函数为：minCtotal = 4.^+0?.1^+(：1_+(；11+(；. 1)(；+〇1(.1)(；-〇1.1)(；，其中(；_ 1为年综合经济费用；(；.^为线路投资 费用年值；cM.liM为线路年运行维护费用；C1()SS为系统预期年网损成本；(；"为向上级电网的 预期年购电费用；CF.De为DG投资费用年值；Cme为DG年运行维护费用；CH.De为政府鼓励 DG发电而给予的政策性补贴。
3. 如权利要求2所述的规划方法，其中，所述网架规划模型的约束条件包括如下的一 个或多个：可靠性约束和辐射状连通性网络约束。
4. 如权利要求1所述的规划方法，其中，所述DG配置模型的目标函数为：maxK= max(S而+S/"+SAPKAP)，其中K1为衡量系统潮流协调度改善程度的指标值Au为衡量系 统电压协调度改善程度的指标值；Kap为衡量系统网损协调度改善程度的指标值；SpS"、 SAP为以上各指标的权重系数,满足5 ^Su+SAP = 1。
5. 如权利要求4所述的规划方法，其中，K1的计算公式为：
，其中HU(I、 扎分别为DG安装前后的系统内潮流协调度指标值；潮流协调度扎的计算公式为：
其中队为系统中的线路数A为线路i的期望负载率，Lavg为系 统中所有线路的平均期望负载率。
6. 如权利要求4所述的规划方法，其中，Ku的计算公式为：
其中Hu;(l、 Hu分别为DG安装前后的系统内电压协调度指标值；电压协调度Hu的计算公式为：
的额定电压。 ,其中Nu为系统中的节点个数，％为节点j的期望电压，为系统 U
7. 如权利要求4所述的规划方法，其中，Kap计算公式为：
，其中I%ss，c)、 Pwss分别为DG安装前后系统内网损协调度指标值；网损协调度Puss的计算公式为：
，其中Api为系统中线路i的期望网损值，队为系统中的线路数。
8. 如权利要求4所述的规划方法，其中，所述DG配置模型的约束条件包括如下的一个 或多个：系统功率平衡约束、DG总安装容量约束、待选节点DG安装容量约束、节点电压幅值 约束和线路载流量约束。
9. 如权利要求1所述的规划方法，其中，所述预定算法为遗传算法，分别采用网架规划 模型的目标函数值与DG配置模型的目标函数值作为遗传算法的适应度函数值。
10. -种有源配电网的规划装置，包括： 网架规划模型建立单元，适于以综合经济费用最小为目标、以表征系统网络拓扑结构 以及馈线线型的第一向量为控制变量，建立有源配电网的网架规划模型； DG配置模型建立单元，适于以分布式电源DG与有源配电网网架之间的"潮流-电 压-网损"综合协调度改善程度最优为目标、以表征系统中DG的安装位置以及在该安装位 置的配置台数的第二向量为控制变量，建立有源配电网的DG配置模型；以及 模型求解单元，适于采用预定算法对网架规划模型和DG配置模型进行迭代求解，得到 第一向量和第二向量的最优解，并将该最优解作为有源配电网的规划方案。
【文档编号】H02J13/00GK104268682SQ201410484076
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】曾博, 张建华, 欧阳邵杰, 孙钒 申请人:华北电力大学