一种低压交直流台区光储系统规划方法及系统与流程

本发明涉及电力系统及其自动化，特别是一种低压交直流台区光储系统规划方法及系统。

背景技术：

1、近年来随着多元源荷的广泛接入，交直流混合配电网已成为研究热点以及未来的发展形态。此外，光储系统(photovoltaic-energy storage system，pv-ess)可以有效地结合光伏和储能的优势，并实现本地能源的高效利用和互补，是未来新型能源的重点发展对象，而且站内的光伏、储能均为直流电源，可以更加便捷地接入直流线路。因此，如何在交直流混合配电台区中合理考虑经济性进行pv-ess的选址定容是重要问题。

2、现有在交直流混合配电网中协调规划多元源荷的研究主要关注常态下的经济性，并考虑源荷的不确定性等因素进行建模。目前探讨交直流混合配电台区中光储系统优化配置问题的文献较少，而且现有方法鲜有考虑交直流混合配电台区本身的灵活调控能力，因此pv-ess的配置结果不是最优的。有基于时序场景建立以年综合费用为目标的dg选址定容规划模型，但上述模型未考虑ess的规划，忽略了电压稳定性降低的问题。为此，一些文献在典型日下设定ess策略的优化调度，建立以有功网损为目标的选址定容模型，但优化场景选择单一。此外，在建模过程中未考虑负荷场景、未考虑dg出力的协调特性以及未考虑时序全场景下的方案等也是现有技术的缺点。

技术实现思路

1、鉴于现有的基于时序场景建立以年综合费用为目标的dg选址定容规划模型中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于建模过程中未考虑负荷场景、未考虑dg出力的协调特性以及未考虑时序全场景下的方案等缺点。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种低压交直流台区光储系统规划方法，其包括，

5、输入配电网参数，约束条件和种群大小，对dg设备进行编码，并初始化种群。

6、进行潮流计算，计算各目标函数值，依据小生境共享机制计算个体的适应度值，将第一个粒子放入精英档案中。

7、判断新粒子是否存入精英档案。

8、计算粒子的适应度，更新每个粒子的个体最优，将更新后的粒子存入精英档案中。

9、从精英档案中输出pareto最优解集，求取解集中每种方案的贴近度，进而获得最优方案。

10、作为本发明所述低压交直流台区光储系统规划方法的一种优选方案，其中：所述约束条件包括等式约束和不等式约束；

11、所述等式约束如下式所示：

12、

13、

14、pdg,i,k,t+pdis,i,k,t+pbuy,i,k,t＝pload,i,k,t+pch,i,k,t

15、式中，ui,k,t,、uj,k,t分别为节点和在场景k中t时刻的电压值；θi,j,k,t表示ij支路在场景k中t时刻的功角；gij、bij分别为节点i和j之间互导纳的实部和虚部；pch,i,k,t、pdis,i,k,t分别为i节点在场景k中t时刻ess的充电和放电功率。

16、所述不等式约束如下式所示：

17、

18、式中，分别为节点电压的上下限；ii,j,k,t为支路在场景k中t时刻的电流值；imax为支路电流上限；pi,j,k,t为场景k下t时刻节点ij的功率；pmax为功率上限；pidg分别为节点的dg容量和允许安装的上限；μ为渗透率；ω为允许dg安装的节点集合；pload为配电网总有功负荷；分别为节点i储能荷电状态的上下限。

19、作为本发明所述低压交直流台区光储系统规划方法的一种优选方案，其中：所述对dg设备进行编码包括对dg的安装位置和初始容量、ess位置和功率进行编码；

20、所述安装位置包括计算各场景下24h每个节点的网损灵敏度，具体如下式所示：

21、

22、式中，为t时刻配电网有功的网损灵敏度。

23、所述初始容量包括依据网损灵敏度选择相应的安装初值，具体如下式所示：

24、

25、作为本发明所述低压交直流台区光储系统规划方法的一种优选方案，其中：所述目标函数值包括经济效益指标、电压偏差、dg渗透率指标以及风光消纳指标；

26、所述经济效益指标计算如下式所示：

27、

28、c＝cinvest+co+ct+cbuy

29、b＝cs+cf+cpro

30、式中，b、c分别为台区的收益和成本，cinvest、co、ct、cbuy、cs、cf和cpro分别为投资建设成本、运行维护成本、损耗成本、向上级电网购电成本、政府补贴费用、dg发电收益和低储高发获益费用；pk为场景发生概率。

31、所述投资建设成本计算如下式所示：

32、

33、式中，r为贴现率，取0.06；t＝{1,2,…,n}为规划年限，分布式电源n取20年，储能n取10年；和分别为单位容量dg、ess的投资建设成本和ess的单位功率投资成本；和分别为节点在场景k中dg安装容量ess的额定容量和功率。

34、所述运行维护成本计算如下式所示：

35、

36、式中，为节点i在场景k中时刻dg的发电量，此时分别为节点在场景k中时刻ess的充电功率和放电功率；和分别为dg、ess单位维护成本和弃电成本。

37、所述向上级电网购电成本计算如下式所示：

38、

39、式中，为节点i在场景k中t时刻下的主网购电量。

40、所述政府补贴费用计算如下式所示：

41、

42、式中，cb为dg单位发电量的政府补贴费用；ηi为dg节点i处发电效率。

43、作为本发明所述低压交直流台区光储系统规划方法的一种优选方案，其中：所述电压偏差计算如下式所示：

44、

45、式中，ui,k,t为节点在场景k中t时刻的电压值；un为基准电压。

46、作为本发明所述低压交直流台区光储系统规划方法的一种优选方案，其中：所述dg渗透率指标计算如下式所示：

47、

48、式中，pdg,i为节点处dg出力；pl,i为节点处的负荷功率；

49、所述节点处的负荷功率计算如下式所示：

50、

51、式中，pl.i、ql.i分别为节点的有功、无功负荷随机量；μp.i、σp.i分别为节点i的有功负荷期望和方差；

52、所述风光消纳指标计算如下式所示：

53、

54、式中，分别为节点在场景k中t时刻dg最大可调用功率和弃风弃光率。

55、作为本发明所述低压交直流台区光储系统规划方法的一种优选方案，其中：所述判断新粒子是否存入精英档案包括，

56、新粒子进入档案前，需将新粒子与档案内部粒子进行对比，若新粒子被档案支配，则不存入精英档案。

57、若新粒子支配档案内粒子，则删除原有档案粒子并存入该新粒子。

58、若档案内已满，则除去共享度最差的一个粒子后存入新粒子。

59、第二方面，本发明实施例提供了一种述低压交直流台区光储系统规划系统，其包括：

60、输入模块，用于接收并处理配电网的参数，包括节点编号、负荷大小、线路阻抗等信息。

61、初始化模块，用于定义系统的约束条件，包括等式约束和不等式约束，确保方案的合理性和安全性以及对dg的安装位置和初始容量、ess位置及功率进行编码，并初始化种群，为优化算法提供初始解。

62、潮流计算模块，用于进行电网的潮流计算，计算节点的电压和功率流，根据潮流计算的结果，计算各个目标函数的值，再采用多目标优化算法中的适应度计算方法将多个目标函数的值组合为一个适应度值。

63、速度和位置更新模块，用于根据当前位置和速度，以及全局最优解和个体最优解，更新粒子的速度和位置，实现优化算法的迭代过程，最后输出最终的pareto最优解集，提供给决策者进行最终方案的选择。

64、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的低压交直流台区光储系统规划方法的任一步骤。

65、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的低压交直流台区光储系统规划方法的任一步骤。

66、本发明有益效果为充分协调控制柔性设备的有功和无功，最大限度利用了直流柔性设备的功率转供能力，实现了交直流之间的功率互济，提升了配电网光伏消纳能力；以经济性、电压偏差值、光伏渗透率以及光伏消纳为指标，建立多目标规划模型，使用改进多目标粒子群优化算法进行求解，实现低压交直流混合配电台区光储系统最优配置。