基于双层模型规划的配电网规划方法、装置和终端设备与流程

本发明涉及配电网规划的，尤其涉及一种基于双层模型规划的配电网规划方法、装置和终端设备。

背景技术：

1、伴随双碳目标的大力推进以及乡村振兴战略的贯彻落实，大量分布式光伏接入中低压配电网，配电网呈现出分布式光伏出力相关性显著、电压越限风险高和网架结构脆弱等特征，配电网出现了受光伏出力相关性影响的高越限风险以及网架结构薄弱环节，对供电可靠性和电能质量造成影响。而配电网的规划需要综合考虑变电站、网架、分布式发电、需求侧响应，因此需要进行合理规划设计，以提高电力系统运行的安全性、经济性。但是配电网中的电源的成本特性复杂多样，对环境效益和总成本都有很大的影响。如何实现电源的合理配置与实现配电网架的建设之间的协调规划，对于提高资源的利用效率、保障电网安全、环保、可靠的运行具有重要意义。

2、目前，在对于配电网实际的运行情况进行模拟以及求解出最优的配电网架构规划方案时，并没有考虑各配电类型或各类配电电源的出力与电源容量成本的相关性，从而使得在进行配电网架构的规划时没有进行各类配电类型的成本化考虑，从而不能实现最优的配电网架构配置规划，且使得投资成本较高。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于双层模型规划的配电网规划方法、装置和终端设备，能有效解决现有技术中没有考虑各配电类型或各类配电电源的出力与电源容量成本的相关性，从而使得在进行配电网架构的规划时没有进行各类配电类型的成本化考虑，从而不能实现最优的配电网架构配置规划，且使得投资成本较高的问题。

2、本发明一实施例提供了一种基于双层模型规划的配电网规划方法，包括：

3、获取若干配电类型对应的年负荷曲线以及成本时间特性曲线；其中，所述年负荷曲线为：用于指示配电类型的负荷随运行时间变化的曲线，所述成本时间特性曲线为：用于指示配电类型的容量成本随运行时间变化的曲线；所述配电类型为：以传统能源配电的配电类型、以分布式电源进行配电的配电类型或以主动负荷进行配电的配电类型；

4、根据各配电类型对应的年负荷曲线以及成本时间特性曲线，建立用于在各配电类型的总容量成本最小时可输出每一配电类型的安装容量的上层规划模型；其中，所述上层规划模型包括：各配电类型的发电量约束；

5、根据上层电源规划模型中各配电类型的安装容量，建立以传统能源配电的总规划费用最小为目标的下层规划模型；其中，所述下层规划模型包括：节点电压约束、有功潮流约束以及线路容量约束；

6、在各配电类型的发电量约束、节点电压约束、有功潮流约束以及线路容量约束下，对所述上层规划模型以及下层规划模型进行同时求解，生成在各配电类型的总容量成本最小且传统能源配电的总规划费用最小时，配电网架构中各节点对应的配电类型以及每一配电类型的安装容量；

7、根据各节点对应的配电类型以及每一配电类型的安装容量，进行配电网架构中的线路规划。

8、优选地，所述年负荷曲线，包括：年时序负荷曲线和年持续负荷曲线；

9、所述年持续负荷曲线的生成包括：

10、根据如下公式生成年时序负荷曲线：

11、l(t)＝ly*pwk*pd*ph(t)；

12、其中，l(t)用于指示年时序负荷曲线中的负荷，ly为年峰荷，pwk为周平均峰荷占年峰荷百分比，pd为日平均峰荷占周峰荷百分比，ph(t)为每小时平均峰荷占日峰荷百分比；

13、将得到的年时序负荷曲线按从负荷大到小的顺序重新排列，生成年持续负荷曲线。

14、优选地，各配电类型对应的成本时间特性曲线的生成，包括：

15、以小时为单位作为水平坐标轴，以容量成本为单位作为竖直坐标轴，根据配电类型的容量成本与运行时间的对应关系，根据如下公式，生成各配电类型对应的成本时间特性曲线；其中，所述成本时间特性曲线的截距为配电类型的单位容量固定成本，所述成本时间特性曲线的斜率为配电类型的单位容量变动成本；

16、c1＝c1f+c1v*t

17、c2＝c2f+c2v*t

18、c3＝c3f+c3v*t；

19、其中，c1、c2以及c3分别是三个配电类型的单位容量总成本，c1f、c2f以及c3f分别是三个配电类型的单位容量固定成本，c1v、c2v以及c3v分别是三个配电类型的单位容量变动成本，t是时间，单位是小时。

20、优选地，所述上层规划模型，具体为：

21、min c＝csys+cdg+cload；

22、其中，c为总容量成本，csys为从主网购电的费用，cdg为各种分布式电源的总费用；cload为主动负荷总费用；

23、所述从主网购电的费用的计算公式如下：

24、csys＝ctrn+cdis；

25、

26、

27、其中，ctrn为采用传统能源集中发输电的总费用，cdis为传统能源配电的总规划费用，ctrnf为集中发输电单位容量固定成本，ctrnv为集中发输电单位容量变动成本，cdisf为传统能源配电单位容量固定成本；cdisv为传统能源配电单位容量变动成本，psys为集中发电承担的安装容量；tsys为集中发电在一年中的工作时间，psi为集中发电在年持续负荷曲线上所承担的功率，每小时取一个点；

28、各种分布式电源的总费用的计算公式如下：

29、

30、其中，m为分布式电源的种类数量；kdgj为决策变量，一分布式电源被选中为1，否则为0；cdgfj为一分布式电源单位容量固定成本；pdgj一分布式电源的安装容量；cdgvj为一分布式电源单位容量变动成本；tdgj为第j类分布式电源在一年中的工作时间；pdj为第j类分布式电源在年持续负荷曲线上所承担的功率，每小时取一个点；

31、主动负荷总费用的计算公式如下：

32、

33、其中，kload为决策变量，主动负荷被选中是1，否则为0；cloadf为主动负荷单位容量固定成本；cloadv为主动负荷单位容量变动成本；pload为主动负荷的安装容量；tload为主动负荷在一年中的工作时间；pli为主动负荷在年持续负荷曲线上所承担的功率，每小时取一个点。

34、优选地，所述各配电类型的发电量约束，具体为：

35、

36、pa＝l(t1)

37、pb＝l(t2)

38、pc＝l(t3)

39、其中，上式的等号左侧是规划区域的负荷电量需求，等号右侧是各类配电类型的发电量之和，l(t)用于指示年持续负荷曲线；pmax表示规划区域的最大负荷；t1，t2，t3分别为在总容量成本最小时选择的配电类型的工作时间；pc，pb，pa分别为三类配电类型的各成本特性曲线之间的交点在年持续负荷曲线上的投影，即分别为各交点所对应的时间点在三类配电类型的年持续负荷曲线上对应的负荷。

40、优选地，所述下层规划模型，包括：

41、

42、其中，cdis为传统能源配电的总规划费用，包括初投资年值、线路年维护费用和网损费用；nl为线路总数；xi用于指示逻辑变量，0表示第i编号的线路未被选中，1表示选中；cli为第i编号的线路固定投资年值费用；wi为第i编号的线路检修维护费用；h表示小时；βh为在h时刻的电价，单位为元/kw·h；δpih为第i编号的线路在h时刻的有功损耗。

43、优选地，所述下层规划模型的节点电压约束为：

44、uimin≤ui≤uimax；

45、其中，ui为i节点的电压值，uimin为i节点的电压下限，uimax为i节点的电压上限；

46、所述有功潮流约束为：

47、

48、

49、其中，pi为i节点的负荷功率，pmax为规划区域的负荷最大值，pload为主动负荷的安装容量；

50、所述线路容量约束为：

51、sl≤slmax；

52、其中，sl为线路的实际功率，slmax为线路的额定容量。

53、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例。

54、本发明一实施例提供了一种基于双层模型规划的配电网规划装置，包括：曲线获取模块、上层规划模型构建模块、下层规划模型构建模块、模型求解模块以及规划模块；

55、所述曲线获取模块，用于获取若干配电类型对应的年负荷曲线以及成本时间特性曲线；其中，所述年负荷曲线为：用于指示配电类型的负荷随运行时间变化的曲线，所述成本时间特性曲线为：用于指示配电类型的容量成本随运行时间变化的曲线；所述配电类型为：以传统能源配电的配电类型、以分布式电源进行配电的配电类型或以主动负荷进行配电的配电类型；

56、所述上层规划模型构建模块，用于根据各配电类型对应的年负荷曲线以及成本时间特性曲线，建立用于在各配电类型的总容量成本最小时可输出每一配电类型的安装容量的上层规划模型；其中，所述上层规划模型包括：各配电类型的发电量约束；

57、所述下层规划模型构建模块，用于根据上层电源规划模型中各配电类型的安装容量，建立以传统能源配电的总规划费用最小为目标的下层规划模型；其中，所述下层规划模型包括：节点电压约束、有功潮流约束以及线路容量约束；

58、所述模型求解模块，用于在各配电类型的发电量约束、节点电压约束、有功潮流约束以及线路容量约束下，对所述上层规划模型以及下层规划模型进行同时求解，生成在各配电类型的总容量成本最小且传统能源配电的总规划费用最小时，配电网架构中各节点对应的配电类型以及每一配电类型的安装容量；

59、所述规划模块，用于根据各节点对应的配电类型以及每一配电类型的安装容量，进行配电网架构中的线路规划。

60、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了终端设备项实施例。

61、本发明另一实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的一种基于双层模型规划的配电网规划方法。

62、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了存储介质项实施例。

63、本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的一种基于双层模型规划的配电网规划方法。

64、通过实施本发明具有如下有益效果：

65、本发明实施例提供了一种基于双层模型规划的配电网规划方法、装置和终端设备，本发明可以通过各配电类型对应的年负荷曲线以及成本时间特性曲线，来建立用于在各配电类型的总容量成本最小时可输出每一配电类型的安装容量的上层规划模型，即可以将年负荷持续曲线的负荷，与各类配电类型的成本时间特性结合构建用于得到每一配电类型的安装容量的上层规划模型，从而实现考虑电源的调峰特性以及各配电类型的出力负荷与电源容量成本的相关性来得到对应的各配电类型的安装容量，使得在进行构建下层规划模型以实现配电网架构的规划时，也能在各配电类型的总容量成本最小且传统能源配电的总规划费用最小时生成配电网架构中的线路规划对应的各种参数，如配电网架构中各节点位置，各节点对应的配电类型以及每一配电类型的安装容量。与现有技术相比，本发明基于分析各配电类型的出力负荷与电源容量成本的相关性，可以得到总投资成本最低且最优的配电网架构的线路规划方案，从而降低了配电网架构中线路规划的投资成本。