兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法技术

本文公开了一种兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，包括以下步骤：综合考虑可调度分布式电源、储能、有载调压变压器、分组投切电容器和需求侧资源的主动控制和管理，在考虑环境效益的同时，兼顾配电公司和分布式发电商两个不同主体的利益，建立了以配电公司运行成本最小、分布式发电商净收益最大、污染气体排放量最低为目标的主动配电网日前优化调度模型，并提出了一种基于多样性策略的改进蝙蝠算法进行求解。采用熵权TOPSIS法进行综合决策，从Pareto解集中选取最优调度方案。

Optimal Dispatching Method of Active Distribution Network Considering the Interests of Different Subjects

This paper presents an active distribution network optimal dispatching method which takes into account the interests of different main bodies. It includes the following steps: taking into account the active control and management of dispatchable distributed generators, energy storage, on-load tap-changers, grouped switched capacitors and demand-side resources, and taking into account the environmental benefits as well as the interests of distribution companies and distributed generators. A day-ahead optimal dispatching model for active distribution network with the objective of minimizing the operation cost of distribution companies, maximizing the net income of distributed generators and minimizing the emission of polluted gases is established. An improved bat algorithm based on diversity strategy is proposed to solve the model. Entropy weight TOPSIS method is used to make comprehensive decision, and the optimal scheduling scheme is selected from Pareto solution set.

【技术实现步骤摘要】
兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法
本专利技术涉及主动配电网优化调度领域，更具体的说涉及一种兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法。
技术介绍
电力系统中的分布式电源(distributedgeneration，DG)根据其控制特性可分为可调度分布式电源和不可调度分布式电源两类。可调度DG一般都是非间歇性的、可控的电源，如微型燃气轮机(micro-gasturbine，MT)、燃料电池等；不可调度DG的出力则取决于环境因素，具有间歇性和不确定性，因此是不可控的，如光伏电源(photovoltaic，PV)、风机(windturbine，WT)等。通过对可调度分布式电源等可控资源的控制和管理，保证配电网安全经济运行，是配电网优化调度的首要目标。主动配电网(activedistributionnetwork，ADN)的概念首次提出于2008年的国际大电网会议，其旨在通过对电源侧、电网侧和负荷侧设备进行灵活的主动控制和管理，以促进配电网对大规模分布式电源的安全经济消纳。因此相对于传统配电网，ADN具有更多的可控资源。主动配电网优化调度需考虑储能、有载调压变压器、无功补偿、需求侧资源的控制和管理，具有更多的决策变量和约束条件，其优化模型也更加复杂。相对于传统配电网，主动配电网优化调度研究在国内外尚处于起步阶段，但是也取得了一定的研究成果。但是多数研究成果存在以下问题：没有考虑调度方案的环境效益，未把环境指标加入优化目标之中；只考虑了配电公司的运行成本进行优化，没有兼顾配电公司和分布式发电商不同主体的利益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对主动配电网优化调度问题，提出一种兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，以保证主动配电网安全稳定运行，提高其经济和环保效益。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：1)综合考虑可调度分布式电源、储能、有载调压变压器、分组投切电容器和需求侧资源的主动控制和管理，在考虑环境效益的同时，兼顾配电公司和分布式发电商两个不同主体的利益，建立了以配电公司运行成本最小、分布式发电商净收益最大、污染气体排放量最低为目标的主动配电网日前优化调度模型；2)提出了一种基于多样性策略的改进蝙蝠算法进行求解；3)采用熵权TOPSIS法进行综合决策，从Pareto解集中选取最优调度方案。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案针对主动配电网优化调度问题，提出一种兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，能够保证主动配电网安全稳定运行，提高其经济和环保效益。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1是采用改进蝙蝠算法的ADN优化调度流程图图2是扩展IEEE33节点配电系统结构图图3是最终Pareto解集的分布情况图4是主动配电网多目标优化调度结果具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本文算例采用扩展IEEE33节点配电系统，如图2所示。系统的额定电压为12.66kV，网络最大总负荷为(4427+j2547)kVA。节点电压取值范围为0.95～1.05p.u.，节点1到节点5之间的线路最大载流量为0.474kA，其他线路的最大载流量为0.316kA。本文假设光伏电源、储能为纯有功出力，风机、微型燃气轮机和可中断负荷的功率因数均为0.95。单台光伏电源、风机的额定容量均为1MW；微型燃气轮机的可调容量为600kW，最大爬坡率为180kW/h。储能装置容量为1MW·h，最大充放电功率为200kW，充放电效率为0.9，SOC调节范围为20％～90％，充放电能量平衡阈值ε为0.01。每个调度周期储能的初始电量为其总容量的20％。OLTC分接头调节范围为0.95～1.05(8×0.0125)，一天内最大调整次数为6次。分组投切电容器共10组，每组无功补偿量为100kVar，一天内最大投切次数为4次。可中断负荷节点为5、17、30，最大中断量为该点负荷的60％，一天内最大中断时长为2h。上级火电厂和可调度DG排放的污染气体有CO2、SO2和NO2，考虑环境成本确定其权重分别为0.0019、0.4110和0.5871。1)建立主动配电网多目标优化调度模型。A、建立目标函数。A1、配电公司运行成本最小。式中：T为总时间段；Ctgrid为t时段ADN从上级电网的购电费用；CtDG为t时段ADN从分布式发电商的购电费用；Ctess为t时段ADN中所有储能设备的运行成本；CtIL为t时段ADN的负荷中断补偿费用。A2、分布式发电商净收益最大。式中：CtDG为t时段分布式发电商的售电收益；CtF为t时段DG机组的燃料费用；CtOM为t时段DG机组的运行维护费用。A3、污染气体排放量最低。式中：ΩN-DG为ADN中所有不可调度DG节点的集合；K为污染气体种类数；ωk为第k种污染气体的权重；eg，k为g节点处不可调度DG单位有功出力时排放的第k种污染气体的量；ek为火电厂发电机单位有功出力时排放的第k种污染气体的量。B、约束条件B1、功率平衡约束。式中：ΩL为ADN中负荷点的集合；ΩCB为ADN中补偿电容节点的集合；QtCB，g为t时段g节点处补偿电容的无功补偿量；Qtgrid为t时段从上级电网输送的无功功率；Qtg为t时段g节点处并网DG的无功出力；Ptloss、Qtloss分别为t时段ADN的有功和无功网损；PtL，g、QtL，g分别为t时段g节点处的有功和无功负荷。B2、节点电压约束。式中：Utg为t时段g节点的电压幅值；Ugmax、Ugmin分别为g节点处允许的电压上限和下限。B3、可调度DG出力及爬坡率约束。式中：g∈ΩD-DG；ΩD-DG为ADN中所有可调度DG节点的集合；Pgmax、Pgmin为g节点处可调度DG的有功出力上下限；Qgmax、Qgmin为g节点处可调度DG的无功出力上下限；Pt-1g为t-1时段g节点处并网DG的有功出力；URg、UDg分别为g节点处DG的最大向上和向下爬坡率。B4、储能设备功率及荷电状态约束。式中：分别为g节点处储能设备的额定充电和放电功率；ηc、ηd分别为储能设备的充、放电效率；SOCtg为t时段g节点储能的荷电状态；SOCgmax、SOCgmin分别为g节点储能荷电状态的上下限值。B5、OLTC分接头调节约束。式中：为t时段OLTC分接头的位置；分别为OLTC分接头的最大和最小位置；NOLTC为OLTC分接头一个调度周期内的动作次数；为OLTC分接头在一个调度周期内的最大动作次数。B6、电容器投切约束。式中：ΩCB为ADN中所有安装电容器节点的集合；为t时段g节点处的无功补偿量；分别为g节点无功补偿量的上下限；NCB，g为g节点电容器一个调度周期内的动作次数；为g节点电容器在一个调度周期内的最大动作次数。B7、需求侧负荷中断约束。式中：分别为t时段g节点处负荷允许中断的最大和最小功率值；TIL，g为g节点处负荷在一个调度周期内的中断时长；为g节点处负荷在一个调度周期内允许的最大和最小中断时间。2)传统蝙蝠算法(BatAlgorithm，BA)收敛速度快、鲁棒性强，已经在多个学科领域得到了实践和应用；但是该算法后期收敛速度慢、缺乏种群多样性、易陷入局部最优解。针对传统蝙蝠算法的不足之处，本文提出了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，包含以下步骤：1)综合考虑可调度分布式电源、储能、有载调压变压器、分组投切电容器和需求侧资源的主动控制和管理，在考虑环境效益的同时，兼顾配电公司和分布式发电商两个不同主体的利益，建立了以配电公司运行成本最小、分布式发电商净收益最大、污染气体排放量最低为目标的主动配电网日前优化调度模型；2)提出了一种基于多样性策略的改进蝙蝠算法进行求解；3)采用熵权TOPSIS法进行综合决策，从Pareto解集中选取最优调度方案。

【技术特征摘要】
1.兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，包含以下步骤：1)综合考虑可调度分布式电源、储能、有载调压变压器、分组投切电容器和需求侧资源的主动控制和管理，在考虑环境效益的同时，兼顾配电公司和分布式发电商两个不同主体的利益，建立了以配电公司运行成本最小、分布式发电商净收益最大、污染气体排放量最低为目标的主动配电网日前优化调度模型；2)提出了一种基于多样性策略的改进蝙蝠算法进行求解；3)采用熵权TOPSIS法进行综合决策，从Pareto解集中选取最优调度方案。2.根据权利要求1所述的兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，其特征在于，步骤1)中目标函数有：①配电公司运行成本最小；式中：T为总时间段；Ctgrid为t时段ADN从上级电网的购电费用；CtDG为t时段ADN从分布式发电商的购电费用；Ctess为t时段ADN中所有储能设备的运行成本；CtIL为t时段ADN的负荷中断补偿费用；②分布式发电商净收益最大；式中：CtDG为t时段分布式发电商的售电收益；CtF为t时段DG机组的燃料费用；CtOM为t时段DG机组的运行维护费用；③污染气体排放量最低；式中：ΩN-DG为ADN中所有不可调度DG节点的集合；K为污染气体种类数；ωk为第k种污染气体的权重；eg，k为g节点处不可调度DG单位有功出力时排放的第k种污染气体的量；ek为火电厂发电机单位有功出力时排放的第k种污染气体的量。3.根据权利要求1所述的兼顾不同主体利益的主动配电网优化调度方法，其特征在于，步骤1)中约束条件如下：①功率平衡约束式中：ΩL为ADN中负荷点的集合；ΩCB为ADN中补偿电容节点的集合；QtCB，g为t时段g节点处补偿电容的无功补偿量；Qtgrid为t时段从上级电网输送的无功功率；Qtg为t时段g节点处并网DG的无功出力；Ptloss、Qtloss分别为t时段ADN的有功和无功网损；PtL，g、QtL，g分别为t时段g节点处的有功和无功负荷；②节点电压约束式中：Utg为t时段g节点的电压幅值；Ugmax、Ugmin分别为g节点处允许的电压上限和下限；③可调度DG出力及爬坡率约束式中：g∈ΩD-DG；ΩD-DG为ADN中所有可调度DG节点的集合；Pgmax、Pgmin为g节点处可调度DG的有功出力上下限；Qgmax、Qgmin为g节点处可调度DG的无功出力上下限；Pt-1g为t-1时段g节点处并网DG的有功出力；URg、UDg分别为g节点处DG的最大向上和向下爬坡率；④储能设备功率及荷电状态约束式中：分别为g节点处储能设备的额定充电和放电功率；ηc、ηd分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锦玲，赵大千，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13