本发明属于电力系统配电领域，涉及一种二阶锥松弛算法，更具体地，涉及一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划方法及系统。
背景技术：
光伏发电是将太阳照射的光能转化为直流电能的一种发电方式，但是光伏发电的输出率具有间歇性的特点。
现有的光伏与储能协调规划方法中，光伏和储能的建模不是非常精确，不能详细描述电源特性，而且模型复杂，增加了求解难度。
技术实现要素：
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划方法及系统，能根据负荷需求储存或放出电量，调节光伏出力，平衡负荷；还可以通过充放电，能在一定范围内平抑光伏出力波动，提高光伏输出电能的质量；可以有效地简化模型，更快地求解目标函数。
本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划方法，它包括有：所述方法步骤如下：
s1：对构建的分布式电源模型进行选址定容，获得约束条件和成本目标函数；
s2：利用二阶锥算法对分布式电源模型的约束条件和成本目标函数进行松弛优化，获得转化后的约束条件和成本目标函数；
s3：求解步骤s2中转化后的目标函数，并利用求解结果对光伏与储能数据进行协调规划。
进一步，所述光伏与储能数据包括：太阳辐射、太阳能电池板输出、储能系统的输出以及测试分配系统的负荷值。
进一步，所述步骤s1中分布式电源模型的构建步骤包括：
s11：连续时间的简化；
将任意一天依次划分为24个时间段，即每一个时间段依次对应任意一天中的一小时；
s12：随机太阳辐射的建模；
利用具有beta分布的随机理论表示太阳辐照度的不确定性：
其中f(s)表示太阳辐照为s的概率，smax是特定时间的上限，单位是kw/m2；α，β是beta分布的形状参数；
对于每个时段，beta分布的形状参数可以通过历史数据的统计分析来确定；令μg和σg表示时间段g的历史数据的平均值和标准偏差；那么g段的α，β可以计算为：
基于对应于每个时间段的特定beta分布，使用多状态理论来离散连续概率密度函数pdf；每个时间段的连续概率密度函数pdf被划分成n个状态，每一状态有s的相同跨度；
利用sk-max和sk-min表示状态k的上限和下限，太阳辐照度落在状态k的概率可以表示为：
其中，sk-max状态k的上限值，sk-min为状态k的下线值；
s13：太阳能电池板输出的建模；
利用分段函数简单表示pv的有功功率输出与太阳辐射的关系：
其中，pv指太阳能发电，ps是太阳辐照度s下pv的有功功率输出，ps-rated是pv在额定太阳辐照下的额定输出；
s14：储能系统输出的建模。
进一步，所述步骤s1中分布式电源的负荷模型的构建步骤还包括：
s15：忽略可使用的测试分配系统中的负荷波动，仅提供所述分配系统的峰值负载，即采用一组小时峰值负荷作为年峰值负荷百分比的统计数据。
进一步，所述步骤s1中成本目标函数包括：
规划目标是尽量减少年度总成本，包括分布式电源的年度投资成本、年度运行成本、年度维护成本和年度网损成本；目标函数可以表示为：
其中，ci是年度投资成本；
进一步，所述年度投资成本、年度运行成本、年度维护成本和年度网损成本的计算方法分别如下：
年度投资成本ci的计算方法如下：
其中
运行维护成本
其中，
网损成本
其中u(i)表示与总线i连接的下游总线集合；cl是网络损耗的单位成本；iij是指定状态下从i到j的支路电流；rij是从i到j的支路电阻。
进一步，所述步骤s1中的约束条件包括：
功率流方程：
其中，v(j)表示与总线j连接的上游总线集合；pij是指定状态下从i到j的支路中的有功功率；qij是指定状态下从i到j的支路中的无功功率；ui表示总线i在指定状态下的电压幅值；xij表示从i到j的支路电抗；pj是指定状态下总线j处的等效有功功率需求；qj是指定状态下总线j处的等效无功功率需求；ωn是配电系统中总线的集合；ωl是配电系统中支路的集合；
电压幅值限制：
其中umax和umin是允许的电压幅值的上下限；
支路电流限制：
其中iij,max表示从i到j的支路电流的上限；
分布式电源的离散尺寸约束：
es的输出约束：
其中npv，i表示总线i上的pv的装机数量的整数变量；nes，i表示总线i上的es的装机数量的整数变量，
进一步，所述利用二阶锥算法对分布式电源模型的约束条件和成本目标函数进行松弛优化，获得转化后的约束条件和成本目标函数的步骤包括：
s21：定义新的变量；
则显然有：
其中，
s22：根据新定义的变量，重新形成新的约束条件，公式(11)至公式(13)可以写成如下形式：
同时，公式(14)和公式(15)的约束条件可以重新描述下面的线性不等式：
对非线性等式(21)进行处理，以满足socp的标准形式，公式(21)可以放宽到不等式：
将其重新形成为以下标准二阶锥：
经过上述松弛和转化之后，分布式电源最优选址和尺寸调整的原始模型重新定义为：
进一步，步骤s4中采用商业解算器cplex通过yalmip平台求解步骤s2中转化后的目标函数。
本发明的另一个目的是提供一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划系统，所述系统包括有：
模型构建模块，用于建立分布式电源的输出模型和负荷的模型；
选址定容模块，用于获取光伏发电系统成本目标函数和光伏发电系统正常运行的约束条件；
松弛优化模块，用于对成本目标函数和正常运行的约束条件进行松弛优化；
求解模块，用于求解松弛优化后的成本目标函数和正常运行的约束条件。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
(1)储能系统能够有效减小光伏输出功率间歇性对电网的影响；
(2)储能系统具有平衡、调节、蓄电、削峰填谷的作用；
(3)能根据负荷需求储存或放出电量，调节光伏出力，平衡负荷；还可以通过充放电，能在一定范围内平抑光伏出力波动，提高光伏输出电能的质量；
(4)二阶锥规划作为数学规划领域的一个重要支路，可以有效求解电力系统配电规划问题；
(5)利用二阶锥算法对模型进行松弛转化，可以有效地简化模型，更快地求解目标函数。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例：如图1所示；一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划方法，它包括有：所述方法步骤如下：
s1：对构建的分布式电源模型进行选址定容，获得约束条件和成本目标函数；
s2：利用二阶锥算法对分布式电源模型的约束条件和成本目标函数进行松弛优化，获得转化后的约束条件和成本目标函数；
s3：求解步骤s2中转化后的目标函数，并利用求解结果对光伏与储能数据进行协调规划。
步骤s1中还包括有分布式电源的输出建模，建模过程如下：
s11：连续时间的简化；
将任意一天依次划分为24个时间段，即每一个时间段依次对应任意一天中的一小时；因此，规划年份可以代表四个典型的日子96个时间段，四个典型日子是指选择四个能够代表一段时间内平均情况的日子。
s12：随机太阳辐射的建模；
利用具有beta分布的随机理论表示太阳辐照度的不确定性：
其中f(s)表示太阳辐照为s的概率，smax是特定时间的上限，单位是kw/m2；α，β是beta分布的形状参数；
对于每个时段，beta分布的形状参数可以通过历史数据的统计分析来确定；令μg和σg表示时间段g的历史数据的平均值和标准偏差；那么g段的α，β可以计算为：
基于对应于每个时间段的特定beta分布，使用多状态理论来离散连续概率密度函数pdf；每个时间段的连续概率密度函数pdf被划分成n个状态，每一状态有s的相同跨度；
利用sk-max和sk-min表示状态k的上限和下限，太阳辐照度落在状态k的概率可以表示为：
其中，sk-max状态k的上限值，sk-min为状态k的下线值。
步骤s1中的分布式电源的输出建模还包括有：
s13：太阳能电池板输出的建模；
利用分段函数简单表示pv的有功功率输出与太阳辐射的关系：
其中，pv指太阳能发电，ps是太阳辐照度s下pv的有功功率输出，ps-rated是pv在额定太阳辐照下的额定输出；
s14：储能系统输出的建模。储能系统可以使分布式电源运行在比较稳定的输出水平，减小光伏输出功率间歇性对电网的影响，其输出在一定范围内可调。
所述步骤s1中分布式电源的负荷模型的构建步骤还包括：
s15：忽略可使用的测试分配系统中的负荷波动，仅提供所述分配系统的峰值负载，即采用一组小时峰值负荷作为年峰值负荷百分比的统计数据。
步骤s1中成本目标函数包括：
规划目标是尽量减少年度总成本，包括分布式电源的年度投资成本、年度运行成本、年度维护成本和年度网损成本；目标函数可以表示为：
其中，ci是年度投资成本；
步骤s21中的几种成本计算方法如下：
年度投资成本ci的计算方法如下：
其中
运行维护成本
其中，
网损成本
其中u(i)表示与总线i连接的下游总线集合；cl是网络损耗的单位成本；iij是指定状态下从i到j的支路电流；rij是从i到j的支路电阻。
步骤s1中的约束条件包括：
功率流方程：
其中，v(j)表示与总线j连接的上游总线集合；pij是指定状态下从i到j的支路中的有功功率；qij是指定状态下从i到j的支路中的无功功率；ui表示总线i在指定状态下的电压幅值；xij表示从i到j的支路电抗；pj是指定状态下总线j处的等效有功功率需求；qj是指定状态下总线j处的等效无功功率需求；ωn是配电系统中总线的集合；ωl是配电系统中支路的集合；
电压幅值限制：
其中umax和umin是允许的电压幅值的上下限；
支路电流限制：
其中iij,max表示从i到j的支路电流的上限；
分布式电源的离散尺寸约束：
es的输出约束：
其中npv，i表示总线i上的pv的装机数量的整数变量；nes，i表示总线i上的es的装机数量的整数变量，
所述利用二阶锥算法对分布式电源模型的约束条件和成本目标函数进行松弛优化，获得转化后的约束条件和成本目标函数的步骤包括：
s21：定义新的变量；
则显然有：
其中，
s22：根据新定义的变量，重新形成新的约束条件，公式(11)至公式(13)可以写成如下形式：
同时，公式(14)和公式(15)的约束条件可以重新描述下面的线性不等式：
对非线性等式(21)进行处理，以满足socp的标准形式，公式(21)可以放宽到不等式：
将其重新形成为以下标准二阶锥：
经过上述松弛和转化之后，分布式电源最优选址和尺寸调整的原始模型重新定义为：
步骤s4中采用商业解算器cplex通过yalmip平台求解步骤s2中转化后的目标函数。
一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划系统，所述系统包括有：
模型构建模块，用于建立分布式电源的输出模型和负荷的模型；
选址定容模块，用于获取光伏发电系统成本目标函数和光伏发电系统正常运行的约束条件；
松弛优化模块，用于对成本目标函数和正常运行的约束条件进行松弛优化；
求解模块，用于求解松弛优化后的成本目标函数和正常运行的约束条件。
在光伏系统中应用储能系统能够有效减小光伏输出功率间歇性对电网的影响。储能系统具有平衡、调节、蓄电、削峰填谷的作用，一方面能根据负荷需求储存或放出电量，调节光伏出力，平衡负荷，另一方面，通过充放电，能在一定范围内平抑光伏出力波动，提高光伏输出电能的质量。根据光伏发电系统、储能系统的运行特性，合理地综合考虑经济和技术等多方面因素，才能得到具有实际意义的最优配置。
二阶锥规划作为数学规划领域的一个重要支路，具有广泛的应用领域和实际意义，可以有效求解电力系统配电规划问题。标准的socp问题由线性目标函数和某些约束条件组成，包括二阶锥约束，线性等式约束和线性不等式约束。利用二阶锥算法对模型进行松弛转化，可以有效地简化模型，更快地求解目标函数。
本发明具有的有益效果：
(1)储能系统能够有效减小光伏输出功率间歇性对电网的影响；
(2)储能系统具有平衡、调节、蓄电、削峰填谷的作用；
(3)能根据负荷需求储存或放出电量，调节光伏出力，平衡负荷；还可以通过充放电，能在一定范围内平抑光伏出力波动，提高光伏输出电能的质量；
(4)二阶锥规划作为数学规划领域的一个重要支路，可以有效求解电力系统配电规划问题；
(5)利用二阶锥算法对模型进行松弛转化，可以有效地简化模型，更快地求解目标函数。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。