一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法技术

本发明专利技术公开了一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法，包括：基于DG机组扩容的投资成本及运营成本、变电站扩容的投资固定成本及投资可变成本、线路扩容的投资固定成本及投资可变成本、主网购电成本、系统缺电成本、电容器投资成本，构建配电网规划模型的目标函数；基于系统潮流平衡约束、线路约束、变电站约束、分布式电源DG装机约束、电容器约束、电动汽车PEV充电约束、系统备用约束、电压约束与预算约束，确定变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级容量，得到待检验的升级计划集合；以及基于待检验的升级计划集合，使用预定算法确定最优升级计划及最优升级计划实施时间。

【技术实现步骤摘要】
一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法
本专利技术涉及配电网规划领域，尤其涉及一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法及计算设备。
技术介绍
近年来，用户侧的分布式电源(DistributedGeneration，DG)以及电动汽车(Plug-inElectricVehicle，PEV)受到了越来越多的关注并且得到了快速的发展，但是由于其功率特性具有较大的波动性，大规模分布式电源以及电动汽车并网接入对配电网的安全稳定运行造成一定的影响。如何促进分布式电源以及电动汽车的并网接入，从而高效地利用用户侧可控的分布式能量单元，优化配电网中的资源配置，保证系统运行的安全可靠性，是未来配电网运营商所必须考虑的问题。当前国内外对于分布式电源以及电动汽车接入后的配电网规划问题已经进行了较多的研究。例如，从不同方面分析了在系统总负荷以及负荷节点个数不变的情况下DG的优化规划问题，或者针对配电网内电动汽车充电桩规划问题进行了研究，但未将DG和电动汽车充电站的定容选址问题关联起来。有些方案虽然综合考虑了DG和电动汽车充电站的选址定容问题，但未考虑DG机组无功特性对配电网安全稳定运行的影响。或者是考虑了DG机组无功特性，但未考虑DG机组无功特性对配电网安全稳定运行的影响。总而言之，现有研究对配电网规划的研究均只考虑了单一方面的因素，没有全面地对考虑DG/PEV接入的智能配电系统规划问题进行分析。因此，需要一种综合考虑分布式电源和电动汽车并网接入的配电网规划方案。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方案，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法，适于在计算设备中执行，方法包括：基于DG机组扩容的投资成本及运营成本、变电站扩容的投资固定成本及投资可变成本、线路扩容的投资固定成本及投资可变成本、主网购电成本、系统缺电成本、电容器投资成本，构建配电网规划模型的目标函数；基于系统潮流平衡约束、线路约束、变电站约束、分布式电源DG装机约束、电容器约束、电动汽车PEV充电约束、系统备用约束、电压约束与预算约束，确定变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级容量，得到待检验的升级计划集合；以及基于待检验的升级计划集合，使用预定算法确定最优升级计划及最优升级计划实施时间。该方法以投资及运营成本最小化为目标构建了配电网综合规划模型。可选地，设置计划期、初始系统备用率、系统备用率迭代步长、以及系统断电时间目标值；在计划期内确定变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级容量，得到待检验的升级计划集合；检验待检验的升级计划集合中各升级计划是否满足经济性约束，获得约减后的升级计划集合；以及判断约减后的升级计划集合是否满足充裕度约束，若满足则确定为计划期内最优升级计划集合。可选地，经济性约束为BCRi＞1，BCRi＝MBi/TCi其中，BCR为效益费用比，MB是边际效益，定义为计划i升级前后模型目标函数值的差异，TC是计划i的升级总成本。可选地，充裕度约束为系统断电时间期望值小于系统断电时间目标值。可选地，若待检验的升级计划集合中存在不满足经济性约束的升级计划，则从待检验的升级计划集合中去除不满足经济性约束的升级计划，获得约减后的升级计划集合。可选地，若约减后的升级计划集合不满足充裕度约束，基于系统备用率迭代步长更新系统备用率后，继续基于配电网规划模型及其目标函数确定待检验的升级计划集合，直到约减后的升级计划集合满足充裕度约束。可选地，通过下述公式构建配电网规划模型的目标函数：其中，N为配网节点总数，i，j均为节点序号，B为配网区域中负荷分区集合，b为负荷分区序号；SS为变电站集合，k为变电站序号，C统一代表成本，CDG.F和CDG.O分别为DG机组扩容的单位投资成本和单位运营成本，CSS.F和CSS.V分别为变电站扩容的固定成本和单位变动成本，CFdr.F和CFdr.V分别为线路扩容的单位固定成本和单位变动成本，CUN为单位缺电成本，CC为电容器扩容的单位投资成本，P统一代表功率，和分别为DG机组的额定输出功率和实际输出功率，为变电站的输出功率，为系统供电功率缺口，S统一表示容量，分别为变电站及线路的扩容容量，Hrb为负荷分区b的运行时间，z统一代表二元决策变量，升级取值为1，否则为0，分别为变电站扩容以及线路扩容的二元决策变量，ρb为负荷分区b的主网购电价格，Lei，j为节点i与节点j间传输距离，为电容器容量。可选地，系统潮流平衡约束为：其中，分别为变电站的输出功率、DG机组的实际输出功率、供电功率缺口，为PEV的充电功率，Pdi，b为除电动汽车外全部用电器的有功功率需求，分别为变压器的无功功率、电容器的无功功率、缺电无功功率以及除电动汽车外全部用电器的无功功率。可选地，线路约束为：其中，分别为线路的有功功率和无功功率，为线路扩容的最大输送功率，M为足够大的常数，指扩容容量受到扩容决策的控制，为线路i-j的功率角，均为电压和电压相位角的函数，函数形式如下：其中，Vi，b为负荷分区b内节点i的电压，δi，b为负荷分区b内节点i的电压相位角。可选地，变电站约束为：其中，为升级前变电站的容量，指扩容容量受到扩容决策的控制。可选地，DG装机约束为：其中，为节点i处DG机组的额定功率，DGCapMax为可接入的最大DG机组额定功率，为节点i处新增DG机组装机的二元决策变量，DGNMax为系统最大可接入DG机组数量。可选地，电容器约束为：式中，为电容器的扩容容量，为系统最大允许电容器接入容量。可选地，PEV充电约束为：其中，NOHi为系统总用户数，为系统PEV渗透率，E为PEV电池容量，为PEV额定充电功率。可选地，系统备用约束为：其中，为变电站扩容前的额定输出功率，为变电站扩容后的新增功率，γ为系统备用率，Pdi，peak为除电动汽车外全部用电器的最大有功功率需求。可选地，电压约束为：VMin≤Vi，b≤VMax其中，VMin和VMax分别为系统最小允许电压和最大允许电压。可选地，预算约束为：其中，BL表示投资额上限。根据本专利技术的又一个方面，提供一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据本专利技术的计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法的指令。根据本专利技术的又一个方面，还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行根据本专利技术的计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法。根据上述方案，以投资及运营成本最小化为目标构建了智能配电网综合规划模型，优化计划期内变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级计划及扩容容量；利用综合考虑系统经济性及充裕度的启发式反向传播算法确定智能配电网最优扩容方案，其中，一方面基于经济性检验并筛选最优升级计划，另一方面通过系统充裕度检验确定各升级计划的实施时间，进而确定配电网最优建设/升级方案。附图说明为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法，适于在计算设备中执行，所述方法包括：基于DG机组扩容的投资成本及运营成本、变电站扩容的投资固定成本及投资可变成本、线路扩容的投资固定成本及投资可变成本、主网购电成本、系统缺电成本、电容器投资成本，构建配电网规划模型的目标函数；基于系统潮流平衡约束、线路约束、变电站约束、分布式电源DG装机约束、电容器约束、电动汽车PEV充电约束、系统备用约束、电压约束与预算约束，确定变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级容量，得到待检验的升级计划集合；以及基于待检验的升级计划集合，使用预定算法确定最优升级计划及最优升级计划实施时间。

【技术特征摘要】
1.一种计及分布式电源和电动汽车接入的配电网规划方法，适于在计算设备中执行，所述方法包括：基于DG机组扩容的投资成本及运营成本、变电站扩容的投资固定成本及投资可变成本、线路扩容的投资固定成本及投资可变成本、主网购电成本、系统缺电成本、电容器投资成本，构建配电网规划模型的目标函数；基于系统潮流平衡约束、线路约束、变电站约束、分布式电源DG装机约束、电容器约束、电动汽车PEV充电约束、系统备用约束、电压约束与预算约束，确定变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级容量，得到待检验的升级计划集合；以及基于待检验的升级计划集合，使用预定算法确定最优升级计划及最优升级计划实施时间。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定算法为启发式反向传播算法，所述基于待检验的升级计划集合，使用预定算法确定最优升级计划及最优升级计划实施时间的步骤包括：设置计划期、初始系统备用率、系统备用率迭代步长、以及系统断电时间目标值；在计划期内确定变电站、分布式电源、无功补偿电容器及线路的最优升级容量，得到待检验的升级计划集合；检验待检验的升级计划集合中各升级计划是否满足经济性约束，获得约减后的升级计划集合；以及判断约减后的升级计划集合是否满足充裕度约束，若满足则确定为计划期内最优升级计划集合。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述经济性约束为BCRi＞1，BCRi＝MBi/TCi其中，BCR为效益费用比，MB是边际效益，定义为计划i升级前后模型目标函数值的差异，TC是计划i的升级总成本。4.如权利要求2所述的方法，其中，所述检验待检验的升级计划集合中各升级计划是否满足经济性约束，获得约减后的升级计划集合的步骤包括：若待检验的升级计划集合中存在不满足经济性约束的升级计划，则从待检验的升级计划集合中去除不满足经济性约束的升级计划，获得约减后的升级计划集合。5.如权利要求2所述的方法，其中，所述充裕度约束为系统断电时间期望值小于系统断电时间目标值。6.如权利要求2所述的方法，其中，若约减后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董厚琦，陈威成，闫彤，曾鸣，单葆国，吴鹏，张煜，郑鹏，方朝雄，林毅，邱柳青，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网能源研究院有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11