交直流混合配电网灵活组网优化调度方法、系统及设备与流程

本发明属于交直流混合微电网，具体涉及一种交直流混合配电网灵活组网优化调度方法、系统及设备。

背景技术：

1、直流配电网因其在节能和换流等方面的优势受到各国的关注，目前世界各国均对直流配电网进行了相关研究，同时，由于全面建设直流配电网取代交流配电网需要极大的工作量和经济上的浪费，因此，未来的电网发展中，直流配电网无法取代交流配电网的主体地位，发展交直流配电网将成为一种主要趋势。此外，智能电网的建设给光伏并网发电的发展带来了前所未有的契机，当今以光伏并网发电技术为代表的新能源发电技术得到了电力行业越来越多的关注，然而这些新能源发电设备接入配电网后通常会改变原系统的潮流特性，对系统网络损耗产生较大影响。配电网网损是电力系统运行中一项重要的综合性经济技术指标，它能够高度反映供电企业的经济效益和技术水平。随着我国电能生产规模日益扩大，国民经济总消耗中的能源消耗所占比例也逐渐增大，研究如何降低配电网网络损耗，使能源得到高效利用已成为研究人员研究的重要课题。因此，为了提高系统的稳定性与效率，实现高渗透率可再生能源的充分消纳，研究新能源接入后交直流配电网的优化运行方法不仅具有理论意义，而且具有实际运用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种综合网络重构与vsc实现动态灵活组网、降低有功损耗的交直流混合配电网灵活组网优化调度方法、系统及设备。

2、为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提出一种交直流混合配电网灵活组网优化调度方法，包括：

4、s1、构建灵活组网优化调度模型，该模型以正常运行下的网络有功损耗最小为目标，约束条件包括考虑vsc的灵活组网约束、网络重构约束；

5、s2、求解上述模型，得到光伏有功出力以及网络潮流结果。

6、所述模型的目标函数为：

7、 ；

8、上式中，、、分别为配电网中交流支路、直流支路、时段集合，、分别为t时段交流支路、直流支路的电流，、分别为交流支路、直流支路的电阻。

9、所述考虑vsc的灵活组网约束包括：

10、vsc灵活组网约束：

11、；

12、；

13、；

14、；

15、上式中，、分别为t时段交流侧有功、无功功率，为t时段直流侧有功功率，为交流线路电流，、分别为vsc的等效电阻、电抗，为t时段vsc的无功出力，、分别为vsc的无功出力最小、最大值，、分别为vsc等值内电势幅值、直流母线电压幅值，为常数，为调制系数；

16、交流侧灵活组网约束：

17、；

18、；

19、；

20、；

21、；

22、上式中，、分别为t时段交流支路传输的有功、无功功率，其中k为vsc与交流配电网的耦合节点，、分别为交流支路的电阻、电抗，为t时段交流支路的电流，、分别为t时段交流节点k上的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点k上光伏发出的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点k上负荷的有功、无功功率，为t时段交流节点j上的电压幅值；

23、直流侧灵活组网约束：

24、 ；

25、 ；

26、 ；

27、上式中，为t时段直流支路传输的有功功率，其中h为vsc与直流配电网的耦合节点，为直流支路的电阻，为t时段直流支路的电流，为t时段直流节点上的有功功率，为t时段直流节点上光伏发出的有功功率，为t时段直流节点上负荷的有功功率，为t时段直流节点h的电压幅值。

28、所述网络重构约束包括：

29、总网络重构约束：

30、；

31、；

32、；

33、；

34、上式中，为0-1变量，其为1时表示节点i为节点j的父节点，为0时表示节点j为节点i的父节点，为线路的状态变量，、分别为线路集合、节点集合，为可提供电压支持的节点的集合；

35、交流侧网络重构约束：

36、 ；

37、 ；

38、 ；

39、 ；

40、 ；

41、上式中，、分别为 t时段交流节点i、j上的电压幅值，、分别为t时段交流支路传输的有功、无功功率，、分别为交流支路的电阻、电抗，为t时段交流支路的电流，为交流支路的连接状态，为一个很大的数；

42、直流侧网络重构约束：

43、；

44、；

45、；

46、；

47、上式中，、分别为t时段直流节点m、n的电压幅值，为直流支路的电阻，为t时段直流支路传输的有功功率，为直流支路的电流，为直流支路的连接状态。

48、所述约束条件还包括潮流平衡约束、光伏约束；

49、所述潮流平衡约束包括：

50、交流侧潮流约束：

51、；

52、；

53、；

54、；

55、；

56、上式中，、分别为t时段交流节点j上的有功、无功功率，、分别为t时段交流支路传输的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点j上光伏发出的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点j上负荷的有功、无功功率；

57、直流侧潮流约束：

58、；

59、；

60、；

61、上式中，为t时段直流节点n的有功功率，为t时段直流支路传输的有功功率，为t时段直流节点n上光伏发出的有功功率，为t时段直流节点n上负荷的有功功率；

62、所述光伏约束包括：

63、；

64、上式中，为t时段节点i上光伏发出的有功功率，为t时段光伏的有功功率最大值。

65、所述s2包括：

66、先对模型中的非线性约束条件进行凸松弛处理，再采用gurobi求解器求解处理后的模型，得到光伏有功出力以及网络潮流结果。

67、第二方面，本发明提出一种交直流混合配电网灵活组网优化调度系统，包括灵活组网优化调度模型构建模块、灵活组网优化调度模型求解模块，所述灵活组网优化调度模型构建模块包括目标函数构建单元、考虑vsc的灵活组网约束构建单元、网络重构约束构建单元；

68、所述目标函数构建单元用于构建灵活组网优化调度模型的网络有功损耗最小目标函数；

69、所述灵活组网优化调度模型求解模块用于求解灵活组网优化调度模型，得到光伏有功出力以及网络潮流结果。

70、所述目标函数构建单元用于构建如下目标函数：

71、；

72、上式中，、、分别为配电网中交流支路、直流支路、时段集合，、分别为t时段交流支路、直流支路的电流，、分别为交流支路、直流支路的电阻。

73、所述考虑vsc的灵活组网约束构建单元用于构建如下约束：

74、vsc灵活组网约束：

75、；

76、；

77、；

78、；

79、上式中，、分别为t时段交流侧有功、无功功率，为t时段直流侧有功功率，为交流线路电流，、分别为vsc的等效电阻、电抗，为t时段vsc的无功出力，、分别为vsc的无功出力最小、最大值，、分别为vsc等值内电势幅值、直流母线电压幅值，为常数，为调制系数；

80、交流侧灵活组网约束：

81、；

82、；

83、；

84、；

85、；

86、上式中，、分别为t时段交流支路传输的有功、无功功率，其中k为vsc与交流配电网的耦合节点，、分别为交流支路的电阻、电抗，为t时段交流支路的电流，、分别为t时段交流节点k上的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点k上光伏发出的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点k上负荷的有功、无功功率，为t时段交流节点j上的电压幅值；

87、直流侧灵活组网约束：

88、 ；

89、 ；

90、 ；

91、上式中，为t时段直流支路传输的有功功率，其中h为vsc与直流配电网的耦合节点，为直流支路的电阻，为t时段直流支路的电流，为t时段直流节点上的有功功率，为t时段直流节点上光伏发出的有功功率，为t时段直流节点上负荷的有功功率，为t时段直流节点h的电压幅值；

92、所述网络重构约束构建单元用于构建如下约束：

93、总网络重构约束：

94、；

95、；

96、；

97、；

98、上式中，为0-1变量，其为1时表示节点i为节点j的父节点，为0时表示节点j为节点i的父节点，为线路的状态变量，、分别为线路集合、节点集合，为可提供电压支持的节点的集合；

99、交流侧网络重构约束：

100、 ；

101、 ；

102、 ；

103、 ；

104、 ；

105、上式中，、分别为 t时段交流节点i、j上的电压幅值，、分别为t时段交流支路传输的有功、无功功率，、分别为交流支路的电阻、电抗，为t时段交流支路的电流，为交流支路的连接状态，为一个很大的数；

106、直流侧网络重构约束：

107、；

108、；

109、；

110、；

111、上式中，、分别为t时段直流节点m、n的电压幅值，为直流支路的电阻，为t时段直流支路传输的有功功率，为直流支路的电流，为直流支路的连接状态。

112、所述灵活组网优化调度模型构建模块还包括潮流平衡约束构建单元、光伏约束构建单元；

113、所述潮流平衡约束构建单元用于构建如下约束：

114、交流侧潮流约束：

115、；

116、；

117、；

118、；

119、；

120、上式中，、分别为t时段交流节点j上的有功、无功功率，、分别为t时段交流支路传输的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点j上光伏发出的有功、无功功率，、分别为t时段交流节点j上负荷的有功、无功功率；

121、直流侧潮流约束：

122、；

123、；

124、；

125、上式中，为t时段直流节点n的有功功率，为t时段直流支路传输的有功功率，为t时段直流节点n上光伏发出的有功功率，为t时段直流节点n上负荷的有功功率；

126、所述光伏约束构建单元用于构建如下约束：

127、；

128、上式中，为t时段节点i上光伏发出的有功功率，为t时段光伏的有功功率最大值。

129、第三方面，本发明提出一种交直流混合配电网灵活组网优化调度设备，包括处理器以及存储器；

130、所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；

131、所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行前述的交直流混合配电网灵活组网优化调度方法。

132、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

133、1、本发明提出的一种交直流混合配电网灵活组网优化调度方法先构建灵活组网优化调度模型，再求解得到光伏有功出力以及网络潮流结果，该方法立足于优化混合交直流配电网有功网损问题，充分考虑了交流配电网、直流配电网潮流分布对网络有功网损的影响，提出考虑网络重构与vsc的混合交直流配电网灵活组网优化调度模型，该模型以正常运行下的网络有功损耗最小为目标，通过网络重构与vsc结合灵活改变网络拓扑，可大大减小系统有功损耗，提高交直流混合配电网运行的经济性。

134、2、本发明提出的一种交直流混合配电网灵活组网优化调度方法中网络重构约束采用考虑多时段内源荷资源随时间变化的动态网络重构，与静态网络重构相比，该动态网络重构能够根据各时段源荷资源实际情况改变网络拓扑，使网络适应实际情况，在减少有功网损方面更有优势。