一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质与流程

本发明属于配电网规划，具体涉及一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质。

背景技术：

1、当前配电网规划大多采用网格化规划方法，网格化规划方法是基于一定的负荷规模，根据行政边界和供电边界将区域电网划分为多个网格状的相对独立的电网，再以网格为基本单位逐个开展规划。现有的网格化规划方法在优化供电分区、提高网架结构科学合理性方面已经取得了一定的实践成果，但供电网格的划分通常以满足负荷需求为导向，仅考虑了常规负荷，不能适应于分布式电源渗透率逐渐提高的未来发展趋势。

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，提供一种适应于高分布式电源渗透率配电网的考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质。

2、为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，所述规划方法包括以下步骤：

4、将配电网规划区域划分为多个区域网元；

5、构建变电站网元优化划分模型并基于上述优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；

6、构建中压网元优化划分模型并基于上述优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元。

7、所述变电站网元优化划分模型包括：

8、目标函数：

9、；

10、上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；为区域网元的年总费用；为区域网元内所有变电站网元编号的集合；、分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；、分别为变电站网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；为区域网元内变电站个数；为第对匹配中分别标记为和的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；为变电站固定投资年费用；为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；

11、约束条件：

12、；

13、上式中，、分别为线路的负载率、最大允许负载率；、分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；

14、所述中压网元优化划分模型包括：

15、目标函数：

16、；

17、；

18、；

19、上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；为站间供电网格总数；为非站间供电网格总数；为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；、分别为站间、非站间供电网格的总数；为变电站网元内中压网元编号的集合；、分别为变电站网元内中压网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；为变电站网元内中压网元的个数；为变电站网元内中压网元内分别标记为和的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；为第个非站间供电网格中自环供电单元的个数；为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；

20、约束条件：

21、；

22、上式中，、分别为第个站间和非站间供电网格内第个负荷点线路转供通道主干路径的长度；为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；为转供通道主干路径的最大允许长度与的比值；、分别为第个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；为所有主干通道编号集合；、分别为第个通道流过的负荷及其最大允许值。

23、所述区域网元的划分步骤为：以电源密度s为x轴，以负荷密度σ为y轴，将规划的配电网规划区域划分多个区域网元。

24、划分区域网元后确定每个区域网元的能源类型，所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型，若区域网元为能源平衡型，则分别采用第一求解方法、第二求解方法求解变电站网元优化划分模型、中压网元优化划分模型，若区域网元为能源输出型或能源输入型，则采用第三求解方法或第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，采用第四求解方法或第二求解方法求解中压网元优化划分模型。

25、所述能源类型的确定方法包括：

26、a1、根据网供负荷、网供电源划分区域网元的能源类型；若，则将区域网元确定为能源输出型，若，则将区域网元确定为能源输入型，若，则将区域网元确定为待定网元；

27、a2、根据负荷电量和电源电量进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若，则将待定网元确定为能源输入型，若，则将待定网元确定为能源平衡型。

28、所述第一求解方法包括以下步骤：

29、b1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数；

30、b2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数的分区负荷中心和电源中心；

31、b3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；

32、b4、将步骤b3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；

33、所述第二求解方法包括以下步骤：

34、c1、基于网供负荷和网供电源中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；

35、c2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；

36、c3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；

37、c4、将步骤c3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；

38、所述第三求解方法包括：

39、先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；

40、所述第四求解方法包括：

41、先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。

42、第二方面，本发明提供一种考虑分布式电源的配电网网元规划系统，所述规划系统包括区域网元划分模块、变电站网元划分模块、中压网元划分模块；

43、所述区域网元划分模块，用于将配电网规划区域划分为多个区域网元；

44、所述变电站网元划分模块，用于构建变电站网元优化划分模型，并基于所述变电站网元优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；

45、所述中压网元划分模块，用于构建中压网元优化划分模型，并基于所述中压网元优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元。

46、所述变电站网元划分模块用于构建如下变电站网元优化划分模型：

47、目标函数：

48、；

49、上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；为区域网元的年总费用；为区域网元内所有变电站网元编号的集合；、分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；、分别为变电站网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；为区域网元内变电站个数；为第对匹配中分别标记为和的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；为变电站固定投资年费用；为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；

50、约束条件：

51、；

52、上式中，、分别为线路的负载率、最大允许负载率；、分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；

53、所述中压网元划分模块用于构建如下中压网元优化划分模型：

54、目标函数：

55、；

56、；

57、；

58、上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；为站间供电网格总数；为非站间供电网格总数；为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；、分别为站间、非站间供电网格的总数；为变电站网元内中压网元编号的集合；、分别为变电站网元内中压网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；为变电站网元内中压网元的个数；为变电站网元内中压网元内分别标记为和的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；为第个非站间供电网格中自环供电单元的个数；为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；

59、约束条件：

60、；

61、上式中，、分别为第个站间和非站间供电网格内第个负荷点线路转供通道主干路径的长度；为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；为转供通道主干路径的最大允许长度与的比值；、分别为第个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；为所有主干通道编号集合；、分别为第个通道流过的负荷及其最大允许值。

62、所述区域网元划分模块用于根据以下步骤进行区域网元划分：以电源密度s为x轴，以负荷密度σ为y轴，将规划的配电网规划区域划分为多个区域网元。

63、所述区域网元划分模块还用于确定每个区域网元的能源类型，所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型；若区域网元为能源平衡型，则变电站网元划分模块采用第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，中压网元划分模块采用第二求解方法求解中压网元优化划分模型，若区域网元为能源输出型或能源输入型，则变电站网元划分模块采用第三求解方法或第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，中压网元划分模块采用第四求解方法或第二求解方法求解中压网元优化划分模型。

64、所述区域网元划分模块用于根据以下方法确定区域网元的能源类型：

65、a1、根据网供负荷、网供电源划分区域网元的能源类型；若，则将区域网元确定为能源输出型，若，则将区域网元确定为能源输入型，若，则将区域网元确定为待定网元；

66、a2、根据负荷电量和电源电量进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若，则将待定网元确定为能源输入型，若，则将待定网元确定为能源平衡型。

67、所述第一求解方法包括以下步骤：

68、b1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数；

69、b2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数的分区负荷中心和电源中心；

70、b3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；

71、b4、将步骤b3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；

72、所述第二求解方法包括以下步骤：

73、c1、基于网供负荷和网供电源中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；

74、c2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；

75、c3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；

76、c4、将步骤c3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；

77、所述第三求解方法包括：

78、先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；

79、所述第四求解方法包括：

80、先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。

81、第三方面，本发明提供一种考虑分布式电源的配电网网元规划设备，所述规划设备包括存储器和处理器；

82、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；

83、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方法。

84、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的方法。

85、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

86、本发明一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，对配电网规划区域由大至小逐级开展网元划分，先根据负荷密度和电源密度，在宏观上定性划分区域网元，然后综合考虑能源流向、分布式电源就近消纳、分区资源均衡性等因素构建变电站网元优化划分模型和中压网元优化划分模型，并基于负荷中心和电源中心的优化匹配方法，在微观上定量划分变电站网元和中压网元；该设计将分布式电源作为网元划分的重要依据，能够促进分布式电源的有效利用、降低电网建设费用和提高供电可靠性，适应于高分布式电源渗透率的配电网发展要求。