一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法与流程

本发明涉及一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，属于光伏发电。

背景技术：

1、“碳达峰、碳中和”是能源转型向绿色、低碳发展的方向。在这一大背景下，太阳能因为其清洁、持续可再生的优势，在新能源发电领域发挥了巨大的作用。近年来，许多发明致力于提升含分布式光伏的配电网的经济性、可靠性和安全性。

2、公开号为cn105514992a的中国发明专利公开了“一种基于潮流约束的网架光伏消纳能力优化方法”，该方法在保证电网安全稳定、经济高效运行的约束下，求取配电网所能消纳的分布式光伏发电最大装机容量，综合考虑配电网中制约分布式光伏发电的因素，分析配电网对分布式新能源的消纳能力。该专利可以让作为优化结果的目标函数值等于配网分布式能源接入的极限容量，保证优化结果的最优性，在电网运行中，提高了调度部门对断面有功潮流进行的控制，提升了可靠性水平和电网的安全稳定性、经济高效性。

3、另一项公开号为cn111446713a的发明专利，提出了一种配电网重构模型优化方法，包括配电网重构模型初步目标函数；构建初步约束条件；对初步约束条件进行优化；对配电网重构模型初步目标函数进行优化得到配电网重构模型目标函数；配电网重构模型目标函数和约束条件构成最终的配电网重构模型，该发明还提供了配电网重构模型优化方法和配电网的重构方法，提出了一种适应在线计算的预防性重构方法，它充分考虑到配电网有功无功不解耦的特性，通过配电网拓扑结构优化实现配电网电压警戒控制，以实时提升配电网静态电压稳定裕度，降低配电网的运行风险，对计及负荷静态电压特性的综合负荷，重构后的网络在不同负荷水平下均较重构前有更高的电压安全性。

4、然而，当分布式光伏接入电力系统时，由于中压配电网接线复杂、联络多样、线路长短不一、逐段分叉等因素的影响，分布式光伏的接入点常常出现与变电站母线电气距离较长的情况，这限制了分布式光伏的消纳，导致弃光现象严重。因此如何提高供电单元内各接线组对分布式光伏的消纳能力就成为有关人员面临的课题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，以提高供电单元内各接线组对分布式光伏的消纳能力。

2、本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

3、一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，所述方法首先采集配电网络参数和分布式光伏接入的位置，建立节点网络拓扑图；然后以分布式光伏与变电站母线电气距离之和最小为目标建立目标函数，并依据目标函数和约束条件建立分布式光伏消纳能力评估模型；再通过改变环路中联络开关的位置找出所有满足约束条件的可行解，建立满足约束条件的可行解集合；最后提取出目标函数最小的可行解，得到配电网的最优网架。

4、上述基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，所述配电网络参数包括配电网络中各负荷节点的自阻抗、负荷节点之间的互阻抗、负荷节点注入的有功和无功功率、负荷节点的电压、负荷节点的导纳、负荷节点的电压上限和电压下限、各线路的功率、线路的传输功率上限。

5、上述基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，所述方法包括以下步骤：

6、a.采集配电网络参数和分布式光伏接入的位置，建立节点网络拓扑图

7、节点网络拓扑图由点和线构成，其中的点代表负荷节点，连接于两个点之间的线代表配电线路；每条配电线路的开合由该配电线路上的开关控制，一个配电网环路存在多个开关，打开环路中的任意一个开关作为联络开关，其余闭合状态的开关作为分段开关；

8、b.建立分布式光伏消纳能力评估模型

9、评估模型由目标函数和约束条件构成：

10、①目标函数

11、以各分布式光伏与变电站母线电气距离之和最小建立目标函数：

12、

13、式中f为目标函数；n为分布式光伏的个数；dk为第k个分布式光伏到母线的电气距离，i和j分别为母线和第k个分布式光伏的接入节点；zii和zjj分别为节点i和j的自阻抗；zij为节点i至节点j的互阻抗；zji为节点j至节点i的互阻抗；iti和itj分别为第i和j个节点注入的单位电流；uti和utj分别为注入单位电流后，第i和j个节点的电压；(itj＝0，j≠i)意为只在节点i注入单位电流，其余节点都不注入电流；(iti＝0，j≠i)意为只在节点j注入单位电流，其余节点都不注入电流；

14、②约束条件

15、包括潮流约束、电压节点约束和线路功率约束：

16、潮流约束

17、

18、式中，pis和qis分别为节点i注入的有功和无功功率；ui为节点i的电压幅值；yrij和yiij分别为节点导纳矩阵的实部和虚部；θij为节点i和节点j的电压相角差；

19、电压节点约束

20、ui,min≤ui≤ui,max

21、式中，ui为节点i的电压；ui,min和ui,max分别为节点i的电压上限和电压下限；

22、线路功率约束

23、sk≤sk,max

24、式中，sk为流过线路k的功率；sk,max为线路k的传输功率上限；

25、c.建立满足约束条件的可行解集合

26、将部分联络开关闭合作为分段开关，同时将部分分段开关打开作为联络开关，并使每一个环路中有且只有一个联络开关，如果更改后的网络满足约束条件，则将其视为一个可行解，利用遍历法找到所有的可行解，得到可行解集合；

27、d.寻找最优网架

28、对每个可行解，计算其目标函数，找出目标函数最小的可行解，将其作为配电网的最优网架。

29、本发明通过调整和优化配电网各环路中联络开关位置，使各分布式光伏与变电站母线电气距离之和最小，从而提升了分布式光伏的利用率，提高了配电网对分布式光伏的消纳能力。

技术特征：

1.一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，其特征是，所述方法首先采集配电网络参数和分布式光伏接入的位置，建立节点网络拓扑图；然后以分布式光伏与变电站母线电气距离之和最小为目标建立目标函数，并依据目标函数和约束条件建立分布式光伏消纳能力评估模型；再通过改变环路中联络开关的位置找出所有满足约束条件的可行解，建立满足约束条件的可行解集合；最后提取出目标函数最小的可行解，得到配电网的最优网架。

2.根据权利要求1所述的一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，其特征是，所述配电网络参数包括配电网络中各负荷节点的自阻抗、负荷节点之间的互阻抗、负荷节点注入的有功和无功功率、负荷节点的电压、负荷节点的导纳、负荷节点的电压上限和电压下限、各线路的功率、线路的传输功率上限。

3.根据权利要求2所述的一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

技术总结
一种基于网架适度优化的分布式光伏消纳能力提升方法，所述方法首先采集配电网络参数和分布式光伏接入的位置，建立节点网络拓扑图；然后以分布式光伏与变电站母线电气距离之和最小为目标建立目标函数，并依据目标函数和约束条件建立分布式光伏消纳能力评估模型；再通过改变环路中联络开关的位置找出所有满足约束条件的可行解，建立满足约束条件的可行解集合；最后提取出目标函数最小的可行解，得到配电网的最优网架。本发明通过调整和优化配电网各环路中联络开关位置，使各分布式光伏与变电站母线电气距离之和最小，从而提升了分布式光伏的利用率，提高了配电网对分布式光伏的消纳能力。

技术研发人员：董建生,刘利国,裘艳群,嵇伟,顾礼峰,蔡超,胡鹏
受保护的技术使用者：江苏方天电力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15