一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法与流程

本发明属于电网调峰调度领域，更具体地，涉及一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法。

背景技术：

1、由于国民经济水平的快速提高和民众生活质量的日益改善，中国电力的供需水平经常处于不平衡状态，电网峰值负荷不断增长，同时，随着产业结构的不断调整，第三产业与城乡居民的用电量也进一步增长，表明工业负荷和民用负荷呈现快速增长的趋势，其中空调负荷作为居民负荷中占比较大的温控负荷，由于其容量大，数量多，且使用具有季节特性，通常容易在夏季高温期构成用电峰荷，使电网峰谷差进一步扩大。同时，可再生能源的扩散增强了电力系统的可持续性，但其固有的可变性也对大型电网的规划和运行提出了巨大挑战。

2、相应的电力短缺可以通过调节火电机组和储能装置进行补偿，然而，频繁的功率调整会增加传统发电侧的运行和维护成本。因此，在发电侧资源已充分利用的情况下，如何从负荷侧入手，合理挖掘可调负荷的调节潜力，成为推动电力供需平衡的关键环节。空调负荷作为一种具有热储能特性的可调负荷，具有响应快、数量大等优点，可作为一种良好的调峰资源与备用容量，参与需求侧响应的直接负荷控制，缓解发电侧的备用压力，为电网提供辅助服务。

3、研究大规模空调负荷集群调控策略，能够为电网的削峰填谷提供有力的理论支撑，保证电网平稳运行。分散式空调负荷大多分布在配电网结构的不同节点上，而在不同节点上对空调负荷进行削减会对配电网的潮流分布造成不同的影响，因此，需要研究如何对配电网结构下的空调负荷集群制定最优的负荷调度计划，同时也要与配电网的优化控制相结合，实现配电网内潮流最优问题。但目前，计及空调负荷群位置差异性的研究较少，通常假设所有空调负荷集中在某节点或某区域，因此，有必要考虑空调的实际位置分布对调度指令分配的影响，研究计及配电网结构的优化调度策略。

技术实现思路

1、针对现有研究的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，其目的在于实现调峰指令合理分配的同时减小配电网调峰过程中的有功网损。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，包括如下步骤：

3、s1.根据空调负荷的一阶等效热参数模型以及空调的轮控工作原理，对分布在配电网节点下的空调负荷集群的总可调度容量pt进行表征；

4、s2.以配电网有功网损ploss最小为目标函数，潮流方程、节点电压、可调度容量pt为约束条件，采用自适应粒子群算法求解配电网最优潮流模型得到每个节点的最优削减量。

5、进一步的，步骤s1具体为，电网制定调峰指令时，通过采集配电网各节点下辖空调负荷的参数信息，建立空调负荷的等效一阶热参数模型，通过空调负荷的等效热容r、等效热阻c、能效比η、额定功率p、用户所能接受的室温区间[tmin,tmax]计算出空调负荷的控制周期h以及开机时长hon与关机时长hoff，并表征出调度周期t内空调集群总可调度容量pt。

6、进一步的，所述空调负荷的等效一阶热参数模型公式为：

7、

8、其中，s为负荷开关机状态，1表示开机，0表示关机，ε为散热系数，δt为时间间隔(min)，即仿真步长，r为房屋等效热阻(℃/kw)，c为房屋等效热容(kw·h/℃)；

9、控制周期h、开机时长hon与关机时长hoff计算公式为：

10、

11、调度周期t内空调集群总可调度容量pt计算公式为：

12、

13、其中，n为某节点空调总数，hoff,i为第i台空调的关断时间(min)，h为第i台空调的控制周期(min)，pi为第i台空调的额定功率(kw)。

14、进一步的，步骤s2具体为，

15、获取每个配电网节点接入空调负荷可调度容量pk,t、配电网结构参数、节点电压上限下限ui，选取粒子群算法参数惯性权重ω、学习因子c1、c2、罚函数因子r(g)；

16、建立优化模型，将1～m个接入空调负荷的节点削减量初始化为每个粒子的位置，采用牛顿—拉夫逊法计算系统的潮流，计算系统的有功网损ploss并作为目标函数，根据约束条件在目标函数后加入罚函数，得到每个粒子的增广目标函数值f，将其作为初始个体最优值pbest，所有pbest中最优的作为初始全局最优值gbest；

17、更新下一代个体的位置与速度，算出新一代的适应度函数值，得到pbest、gbest，与上一代相比，得到目前最优的pbest、gbest，待循环次数达到kmax，输出全局最优值gbest、对应的节点最优削减量xi(kmax)与最小网损ploss。

18、进一步的，所述有功网损计算公式为：

19、

20、其中，pi为节点i削减后有功功率(kw)，qi为节点i削减后无功功率(kw)；ui、uj分别为节点i和节点j的电压，δij为节点i和节点j之间的相位差，rij为节点i和节点j之间的电阻(ω)，n为配电网节点个数；

21、所述约束条件中，系统潮流方程如下：

22、

23、其中，pi′为节点i原有注入功率(kw)，gij、bij分别为节点i和节点j之间的电导、电纳，δij为节点i和节点j之间的相位差；

24、所述约束条件中，节点电压、可调度容量pt如下：

25、

26、其中，psumcut为所有节点削减的总功率(kw)，pk,cut为节点k需削减的功率(kw)，pk,t为节点k可调度容量(kw)，ui分别为节点i电压上下限，此处为标幺值，分别取1.1与0.9；

27、增广目标函数f计算公式为：

28、

29、其中，gl(x)为约束条件，l为约束条件数量。

30、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。

31、(1)通过以配电网有功网损ploss最小为目标求解配电网最优潮流模型，从而在实现调峰调度指令分配的同时降低了配电网的有功网损；

32、(2)节点电压不越限，通过以节点电压与可调度容量为约束，减少了配电网节点电压越限可能，提升了调度的安全性。

技术特征：

1.一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，其特征在于，步骤s1具体为，电网制定调峰指令时，通过采集配电网各节点下辖空调负荷的参数信息，建立空调负荷的等效一阶热参数模型，通过空调负荷的等效热容r、等效热阻c、能效比η、额定功率p、用户所能接受的室温区间[tmin,tmax]计算出空调负荷的控制周期h以及开机时长hon与关机时长hoff，并表征出调度周期t内空调集群总可调度容量pt。

3.根据权利要求2所述的一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，其特征在于，所述空调负荷的等效一阶热参数模型公式为：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，其特征在于，步骤s2具体为，

5.根据权利要求4所述的一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，其特征在于，所述有功网损计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种考虑网损最小的配电网空调优化调度方法，属于电网调峰调度领域。方法包括：根据空调负荷的一阶等效热参数模型以及空调的轮控工作原理，对分布在配电网节点下的空调负荷集群的总可调度容量P<subgt;T</subgt;进行表征；以配电网有功网损P<subgt;loss</subgt;最小为目标，潮流方程、节点电压、可调度容量为约束，求解配电网最优潮流模型得到每个节点的最优削减量。本发明通过以配电网有功网损P<subgt;loss</subgt;最小为目标求解配电网最优潮流模型，从而在实现调峰调度指令分配的同时降低了配电网的有功网损；本发明计及节点电压与可调度容量为约束，减少了配电网节点电压越限可能，提升了调度的安全性。

技术研发人员：杨志淳,杨帆,张海昱,胡伟,韩佶,雷杨,宋蕙慧,闵怀东,宿磊,沈煜,陈鹤冲,朱一峰
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13