一种分布式电源与微电网的优化分组配置方法技术

本发明专利技术提供一种分布式电源与微电网的优化分组配置方法，包括以下步骤：建立基于分布式电源与微电网混合集成供电的多目标优化模型；采用非支配性遗传算法对多目标优化模型进行求解，实现分布式电源与微电网的优化分组配置。本发明专利技术中建立的多目标优化模型充分考虑投资成本、供电可靠性以及运行网损，并计及了微电网功率平衡、储能容量配置比例、渗透率、节点电压、分布式电源出力以及分组数等约束条件，考虑因素较为全面，能有效解决分布式电源与微电网混合集成下各个分布式电源、负荷和储能的接入位置和容量问题。

【技术实现步骤摘要】
-种分布式电源与微电网的优化分组配置方法
本专利技术涉及一种配置方法，具体涉及一种分布式电源与微电网的优化分组配置方 法。
技术介绍
近些年，风力发电和光伏发电等分布式电源接入电网的规模和容量正逐步地增 长，有效提高了新能源的利用效率，减少了环境污染，增加了输配电系统的传输裕度。但风 力发电和光伏发电具有间歇性、随机性和波动性，这种不确定性对电网造成了一定的冲击。 当分布式电源的渗透率到达一定的程度时，甚至会进一步影响系统的安全稳定运行。 微电网是由分布式电源、负荷和储能装置组成的小型网络，可以并网运行也可以 在大电网故障时独立孤岛运行。微电网是分布式电源接入配电网的一种较好的解决方案。 与单个或多个分布式电源直接并网相比，以微电网形式并网具有灵活的运行模式，供电更 加可靠，能有效降低系统的备用容量、克服分布式电源随机性对电网的冲击，提高了系统的 稳定性。但是微电网建设需增加储能装置、无功补偿以及控制设备等大量额外的投资，导致 投资费用加大，控制难度也会增大。 现有分布式电源接入配电网的方案可以分为两类：第一类方案是分布式电源直 接接入配电网和采用微电网形式间接并网，以分布式电源直接并网的方案存在的主要问题 是：分布式电源输出功率的波动性取决于自然条件的变化，分布式电源随机性较强，当分布 式电源渗透率较高时对系统潮流分布、无功调节、电能质量等的影响较大，可能进一步威胁 配电网安全稳定运行，同时分布式电源不具备独立运行能力，一旦有系统中有故障发生时， 必须立即退出运行，供电可靠性低；第二类方案是将分布式电源、负荷以及储能装置组成微 电网，然后微电网并网，形成集中对外供电的模式，该方案主要特点及问题是：当主网故障 时，储能装置采用电压型控制策略，为孤岛系统提供了电压和频率的支撑，使得微电网在离 网状态下具备独立运行能力。但这种集中模式需要增加储能装置、无功补偿、控制设备等投 入，投资费用较大，对储能装置的容量、短时放电功率、爬坡率等指标要求较高，同时系统的 维护费用也相应增长，控制难度加大，二次故障停电风险较大。 如果采用分布式电源与微电网间的混合供电方案，可以充分发挥了分布式电源供 电成本低，微电网供电可靠性高的优点，并在两者之间选取了最优的配置方案，达到最佳的 技术经济性，同时可以合理分层分区配置风光资源以满足负荷需求，运行方式具有多样性、 灵活性以及较强的适应性。 如何优化配置微电网中分布式电源、负荷、储能装置的容量和接入位置，以及分配 位于微电网外的负荷和分布式电源是混合供电方案的难点与核心问题，然而对于这种混合 集成供电方案，现阶段缺乏相应的规划数学模型和求解算法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种分布式电源与微电网的优化分组 配置方法，充分考虑投资成本、供电可靠性以及运行网损，并计及了微电网功率平衡、储能 容量配置比例、渗透率、节点电压、分布式电源出力以及分组数等约束条件，考虑因素较为 全面，能有效解决分布式电源与微电网混合集成下各个分布式电源、负荷和储能的接入位 置和容量问题。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案： 本专利技术提供，所述方法包括以下步 骤： 步骤1 :建立基于分布式电源与微电网混合集成供电的多目标优化模型； 步骤2 :采用非支配性遗传算法对多目标优化模型进行求解，实现分布式电源与 微电网的优化分组配置。 所述步骤1中，多目标优化模型的目标函数包括投资成本、电网电量不足期望以 及网损，对应的约束条件包括等式约束和不等式约束。 目标函数中，有： (1)投资成本用Fni表示，且：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：建立基于分布式电源与微电网混合集成供电的多目标优化模型；步骤2：采用非支配性遗传算法对多目标优化模型进行求解，实现分布式电源与微电网的优化分组配置。

【技术特征摘要】
1. 一种分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于：所述方法包括以下步 骤： 步骤1:建立基于分布式电源与微电网混合集成供电的多目标优化模型； 步骤2 :采用非支配性遗传算法对多目标优化模型进行求解，实现分布式电源与微电 网的优化分组配置。2. 根据权利要求1所述的分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于：所 述步骤1中，多目标优化模型的目标函数包括投资成本、电网电量不足期望以及网损，对应 的约束条件包括等式约束和不等式约束。3. 根据权利要求2所述的分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于：目 标函数中，有： (1) 投资成本用Fm表示，且：其中，Nes为储能装置的组数，Ces为单位容量储能装置的投资成本，PES. p为第p组储能 装置的容量；Nm为分布式电源的分组数，Cm为单位容量分布式电源的投资成本，Pliai为第 i组分布式电源的有功容量；Ck为微电网建设成本，且Ck = a*SK+b，其中a表示微电网规 划容量与建设成本的正相关性，主要包含控制设备、无功补偿设备和谐波治理设备的综合 单位成本，Sk为微电网的建设容量，b表示微电网建设的固定成本； (2) 电网电量不足期望用Em表示，且：其中，Pin为位于微电网内部的负荷失电的概率，Puc为接入微电网区域内的负荷总量， PwtS位于微电网外的负荷的失电概率，Pi为负荷有功总量，Xu为负荷的接入位置节点， xES为储能装置的接入位置节点，Pu为接入Xu节点的负荷容量； (3) 网损用F1qss表不，且：其中，Nb为线路的数目，Rk为第k条线路的电阻，Uk为第k条线路相连的首端对应的母 线节点电压，Pk和Qk分别为第k线路的有功功率和无功功率。4. 根据权利要求2所述的分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于：所 述等式约束包括潮流方程约束、分布式电源容量约束和负荷容量约束； (1)潮流方程约束表示为：其中，Pm和Qm分别为节点m的注入有功功率和无功功率，Um和U n分别为节点m和节点 n的电压幅值，N为节点总数，Gmn和Bmn分别为节点m和节点n之间线路导纳的实部和虚部， e _为节点m和节点n之间的相角差； (2) 分布式电源容量约束表示为：其中，Nm为分布式电源的分组数，Pto为分布式电源总的有功容量； (3) 负荷容量约束表示为：其中，队为负荷的分组数，Pu为第d组负荷的容量，Pi为负荷总的有功容量。5. 根据权利要求2所述的分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于：所 述不等式约束包括支路功率约束、分布式电源渗透率约束、储能装置配置容量约束、微电网 内有功功率平衡约束、分布式电源出力约束、节点电压偏差约束和分组数约束。6. 根据权利要求5所述的分布式电源与微电网的优化分组配置方法，其特征在于： (1) 支路功率约束表示为： sk < sr 其中，Sk为第k条线路的视在功率，Snax第k条线路视在功率上限，且k e [0, Nb]，Nb为 线路的数目； (2) 分布式电源渗透率约束表示为：其中，NDe为分布式电源的分组数，Six为负荷总的视在容量，n为功率因素，X为分布 式电源渗透率； (3) 储能装置配置容量约束表示为： X Pl. mg < Pes < Pes. max 其中，为储能装置配置容量下限比例系数，Pue为分布式电源区域内的负荷总量， Pes为储能装置的容量，PES._储能装置的容量上限； (4) 微电网内有功功率平衡约束表示为： Pes+Pdg. mg_Pl. mg ^ e 其中，e为有功备用容量，Pdc.mc为微电网内分布式电源的总容量，表不为：其中，/SS和户：:分别为第i组分布式电源的有功容量上限和下限，成Z和分别 为第i组分布式电源的无功容量上限和下限； (6) 节点电压偏差约束表示为： Km<um<ur 其中，^ciPCCin分别为节点m的电压幅值的上限和下限； (7) 分组数约束包括负荷分组约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶学顺，盛万兴，刘科研，孟晓丽，刘永梅，何开元，贾东梨，胡丽娟，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11