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考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法技术

技术编号:19779333 阅读:21 留言:0更新日期:2018-12-15 11:40
本发明专利技术涉及电力系统规划技术,具体涉及一种考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,包括以下步骤:步骤1、按行业对负荷分类,建立各行业的负荷增长模型;步骤2、分别以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立DWG和电容器的双层联合动态规划模型,并基于双层粒子群优化PSO算法求解得到规划方案。该方法按照行业对负荷分类,考虑其不同增长规律,能更准确模拟实际负荷增长方式,从而使规划场景更为接近实际情况。以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立了DWG和电容器的双层联合动态规划模型,实现对DWG和电容器安装时间、地点和容量的优化规划,可最大程度降低网损、提高投资收益。

【技术实现步骤摘要】
考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法
本专利技术属于电力系统规划
,尤其涉及考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法。
技术介绍
风电等可再生能源并网是解决传统能源耗竭和当下严重环境问题的有效途径,就地补偿方式的电容器安装为本地负荷提供了无功支撑。由于配电网的阻抗相近,有功和无功均对系统电压和网损有很大影响,因而在规划分布式风电源(DistributedWindGeneration,DWG)时,同时开展电容器的联合规划,可以最大程度降低网损、提高投资收益,具有重要现实意义。按照是否计及未来负荷增长,可将DWG和电容器规划方法分为静态规划和动态规划。静态规划是在不考虑负荷增长下实现对DWG和电容器选址定容,有相关研究以经济效益、环境效益和电压质量等综合效益为目标,实现了对DG和电容器的综合优化配置。相比于静态规划,动态规划考虑了未来负荷增长,是实现对DG和电容器安装时间、地点和容量的优化规划,但现有研究集中于DG单独动态规划,还鲜有DWG和电容器联合动态规划的研究,如以规划期内系统技术风险值和综合费用最小为目标函数进行DG多目标动态规划方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种按行业对系统负荷分类,模拟实际负荷增长,并基于时序耦合多场景技术,分别以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立DWG和电容器的双层联合动态规划模型,得到规划方案的方法。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,包括以下步骤:步骤1、按行业对负荷分类,建立各行业的负荷增长模型;步骤2、分别以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立DWG和电容器的双层联合动态规划模型,并基于双层粒子群优化PSO算法求解得到规划方案。在上述的考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法中,步骤1的实现包括:步骤1.1将电力负荷分为工业、农业、商业和市政生活四类典型负荷;步骤1.2将系统未来各行业负荷增长表示为:式中:依次为工、农、商和市政生活四类负荷在第t年的负荷水平;依次为四类负荷节点在第t-1年的负荷水平;依次为四类负荷在第t年的负荷增长率;n1、n2、n3、n4依次为四类负荷节点集合。在上述的考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法中,步骤2的实现包括:步骤2.1建立DWG与电容器联合动态规划模型,包括上层规划模型和下层规划模型;上层规划模型以规划期内DWG和电容器安装时间、节点和容量为控制变量,以规划期内投资总体利润最大为目标函数;上层规划目标函数如下:其中,式中:Ball、Call为规划期内总收益和总支出,总收益包括售电收入Bsal和新能源上网政府补贴Bgov,总支出包括规划期内DWG综合费用CDWG、电容器综合费用CC、向上级电网购电费用Cen和DWG运维费用Cope;T为规划年限,s为各季,s取值1、2、3、4依次对应春、夏、秋、冬四季典型日,h为时段场景,k为负荷类型,k取值1、2、3、4依次表示工、农、商、市政生活四类负荷;为对k类负荷售电电价,PDWG,t,s,h、分别为第t年s季节典型日h时段下的k类负荷、DWG总有功出力和关口有功功率,P(r,t)为复利现值系数,默认资金在一年内价值不变,且各项收益、支出均折算至规划期第一年;cb、cp分别为风电上网标杆电价和从上级电网购电电价;ce、cf为DWG单位容量投资成本和单位容量安装成本,cc为电容器单位容量综合投资成本,Wt、QC,t为第t年DWG和电容器的新增安装容量,C(r,η)、C(r,l)为DWG和电容器等年值投资的现值系数,r为贴现率,η、l为DWG和电容器使用寿命;cr为DWG单位电量运维费用;下层规划以每个时段场景下的电容器实际无功补偿容量和DWG实际出力为控制变量,以场景效益最大化为目标函数;下层规划目标函数如下:maxFdown,t,s,h=Bgov,t,s,h-Cen,t,s,h-Cope,t,s,h其中,式中:Fdown,t,s,h、Bgov,t,s,h、Cen,t,s,h、Cope,t,s,h为第t年s季节典型日h时段的效益、风电政府补贴、购电费用和DWG运维费用;下层规划DWG出力和电容器补偿容量约束:式中:分别为i节点DWG在第t年s典型日h时段场景下的实际有功出力和最大有功出力,且由场景年i节点DWG累积安装容量和时段风速vh确定;为i节点DWG在第t年s季节典型日h时段场景下的无功出力,设定采用恒功率因数控制,λw为风机功率因数;为j节点电容器实际无功补偿容量,为其在该场景年累积安装容量;步骤2.2基于双层PSO算法求解规划模型,得到优化规划方案;上、下层PSO算法分别迭代求解步骤2.1中上层规划模型和下层规划模型,上、下层规划之间,上层规划提供给下层规划场景数据,下层规划返回给上层规划场景最大效益;通过上下层规划信息的反复交流,不断迭代更新控制变量,最终输出最优规划方案;双层PSO算法求解规划模型流程如下:(1)输入系统原始数据,及规划期内各年、各类负荷预测数据;(2)初始化规划方案,形成上层规划粒子群,并以规划期利润Fup为上层规划PSO算法适应度函数;(3)对每个规划方案,初始化各个时段场景下DWG和电容器实际出力,形成下层规划粒子群;(4)将时段场景效益Fdown,t,s,h作为下层规划PSO算法适应度函数,评价、更新下层粒子群,寻求时段场景最大效益maxFdown,t,s,h,并返回至上层规划;(5)计算上层规划中各个规划方案的利润Fup,其与下层规划间关系式为:(6)依据Fup更新上层粒子群,并记录各个粒子最优值和粒子群最优值;(7)上层PSO算法终止条件判断;若最优解连续不变代数达到10,求解结束,输出最优规划方案及相关费用、利润;否则,转至步骤(3)。本专利技术的有益效果:1、本专利技术按照行业对负荷分类,考虑其不同增长规律,能更准确模拟实际负荷增长方式,从而使规划场景更为接近实际情况。2、本专利技术以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立了DWG和电容器的双层联合动态规划模型,实现对DWG和电容器安装时间、地点和容量的优化规划,可最大程度降低网损、提高投资收益。附图说明图1为本专利技术一个实施例DWG与电容器联合动态规划方法的总流程;图2为本专利技术一个实施例IEEE33节点配电系统拓扑;图3为本专利技术一个实施例系统电压分布。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。实施例:一、首先,介绍本实施例涉及的方法原理:本实施例的考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,其总流程图如图1所示,包括以下步骤:(1)S1:按行业对负荷分类,建立各行业的负荷增长模型。详细如下:S1.1,负荷分类。现实所研究的规划系统往往较为复杂,不可能针对所有节点负荷进行统计并预测,考虑到同类负荷具有相似增长规律,因而可对负荷分类,以保证尽可能模拟未来负荷增长条件下的规划问题简化。在电力规划中,将电力负荷分为工业、农业、商业和市政生活四类典型负荷。S1.2,各行业负荷增长模型。不同行业负荷还具有不同增长规律,针对未来各类负荷的增长率,可通过灰色理论等长期负荷预测方法确定,将系统未来各行业负荷增长表示为:式中:依次为工、农、商和市政生活四类负荷在第t年的负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、按行业对负荷分类,建立各行业的负荷增长模型;步骤2、分别以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立DWG和电容器的双层联合动态规划模型,并基于双层粒子群优化PSO算法求解得到规划方案。

【技术特征摘要】
1.考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、按行业对负荷分类,建立各行业的负荷增长模型;步骤2、分别以规划期利润和场景效益最大为目标函数,建立DWG和电容器的双层联合动态规划模型,并基于双层粒子群优化PSO算法求解得到规划方案。2.如权利要求1所述的考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,其特征在于,步骤1的实现包括:步骤1.1将电力负荷分为工业、农业、商业和市政生活四类典型负荷;步骤1.2将系统未来各行业负荷增长表示为:式中:依次为工、农、商和市政生活四类负荷在第t年的负荷水平;依次为四类负荷节点在第t-1年的负荷水平;依次为四类负荷在第t年的负荷增长率;n1、n2、n3、n4依次为四类负荷节点集合。3.如权利要求1所述的考虑负荷分类的分布式风电源与电容器联合动态规划方法,其特征在于,步骤2的实现包括:步骤2.1建立DWG与电容器联合动态规划模型,包括上层规划模型和下层规划模型;上层规划模型以规划期内DWG和电容器安装时间、节点和容量为控制变量,以规划期内投资总体利润最大为目标函数;上层规划目标函数如下:maxFup=Ball-Call=(Bsal+Bgov)-(CDWG+CC+Cen+Cope)其中,式中:Ball、Call为规划期内总收益和总支出,总收益包括售电收入Bsal和新能源上网政府补贴Bgov,总支出包括规划期内DWG综合费用CDWG、电容器综合费用CC、向上级电网购电费用Cen和DWG运维费用Cope;T为规划年限,s为各季,s取值1、2、3、4依次对应春、夏、秋、冬四季典型日,h为时段场景,k为负荷类型,k取值1、2、3、4依次表示工、农、商、市政生活四类负荷;为对k类负荷售电电价,PDWG,t,s,h、分别为第t年s季节典型日h时段下的k类负荷、DWG总有功出力和关口有功功率,P(r,t)为复利现值系数,默认资金在一年内价值不变,且各项收益、支出均折算至规划期第一年;cb、cp分别为风电上网标杆电价和从上级电网购电电价;ce、cf为DWG单位容量投资成本和单位容量安装成本,cc为电容器单位容量综合投资成本,Wt、QC,t为第t年DWG和电容器的新增安装容量,C(r,η)、C(r...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵洁邵尤国刘涤尘刘琦张胜峰刘子皓
申请(专利权)人:武汉大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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