考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法技术

一种考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，包括：建立电价型需求响应模型，包括峰谷负荷转移率、峰谷负荷转移率的最大偏差值和负荷转移后各节点的有功负荷；进行电压调整，即调整配电线路中位于光伏接入节点的上游和下游的电压；建立配电网优化调度数学模型，包括目标函数和约束条件；利用基于分布熵的自适应粒子群算法对配电网优化调度数学模型进行求解。本发明专利技术通过理论推导分析了电压偏差出现的原因，说明可通过有功与无功协调运行实现电压偏差的优化控制，并通过需求响应调节配电网的负荷需求，对平抑负荷峰谷差有着重要的作用，可以实现配电网的安全经济运行。

Active and Reactive Power Coordination Optimized Operation Method of Distribution Network Considering Demand Response

A coordinated optimal operation method of active and reactive power in distribution network considering demand response includes: establishing price-based demand response model, including peak-valley load transfer rate, maximum deviation of peak-valley load transfer rate and active load of each node after load transfer; adjusting voltage, i.e. adjusting the upstream and downstream voltages of photovoltaic access nodes in distribution lines; and establishing distribution system. The mathematical model of network optimal dispatching includes objective function and constraints, and the distribution network optimal dispatching mathematical model is solved by using the adaptive particle swarm optimization algorithm based on distribution entropy. Through theoretical deduction and analysis of the causes of voltage deviation, the invention illustrates that the optimal control of voltage deviation can be realized by coordinating active and reactive power operation, and the load demand of distribution network can be adjusted by demand response, which plays an important role in smoothing load peak-valley difference and realizing safe and economic operation of distribution network.

【技术实现步骤摘要】
考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法
本专利技术涉及一种配电网协调优化运行方法。特别是涉及一种考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法。
技术介绍
近年来，随着光伏发电组件成本的降低、国家补贴政策的实施以及分布式光伏并网技术的不断发展，分布式光伏发电在配电网的接入容量逐渐增大。相比于集中型的大规模光伏电站，分布式光伏安装位置较为分散，多采用就地消纳的形式。然而，大规模分布式光伏接入配电网所带来的电压越限等问题愈发突出。另外，负荷需求的峰谷差严重影响了配电网运行安全性和稳定性从潮流计算角度对配电网进行优化调度可以分为两个方面：①从有功方面，可以通过对有功负荷量进行调整，已有的负荷需求调整主要是通过用户需求响应，实现削峰填谷，同时也可以减小电压偏差。②从无功方面，可以通过调整光伏发电的无功出力、调节无功补偿设备的投切容量，从而实现电压偏差的减小。但是目前的方法多集中在从单一无功或有功的角度实现配电网的优化调度，未充分考虑有功-无功协调优化对配电网的影响。因此本专利技术将综合考虑有功和无功协调优化从而实现配电网的优化调度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，包括如下步骤：1)建立电价型需求响应模型，包括峰谷负荷转移率、峰谷负荷转移率的最大偏差值和负荷转移后各节点的有功负荷；2)进行电压调整，即调整配电线路中位于光伏接入节点i的上游和下游的电压；3)建立配电网优化调度数学模型，包括目标函数和约束条件；4)利用基于分布熵的自适应粒子群算法对配电网优化调度数学模型进行求解。步骤1)中(1.1)所述的峰谷负荷转移率λhl为：式中，khl为线性区内负荷转移率随峰谷电价变化的斜率，Δphl为峰谷电价差，Δphl0，Δphlmax为价格需求响应不确定性死区拐点和饱和区拐点对应的峰谷电价差，λhlmax为负峰谷荷转移率上限，δhl为负荷转移率的最大偏差值；(1.2)所述的峰谷负荷转移率的最大偏差值dhl为：式中，k1，k2分别为电价因素占主导位置前后，负荷转移率的最大偏差随着电价差变化的比例系数，ΔphlIP为死区或饱和区拐点电价差；(1.3)所述的负荷转移后节点i的有功负荷Pi(t)为：式中，Pi0(t)为负荷转移前t时段节点i的有功负荷；λhm、λml和λhl为峰平、平谷和峰谷的负荷转移率；Ph,av和Pm,av分别为响应前峰时段和平时段的负荷均值，h、m、l分别为峰、平、谷时间段。步骤2)中，当节点m位于光伏接入节点i上游，即1≤m≤i≤N时，光伏的接入相当于节点m及节点m下游的总负荷功率减少，减少量即为光伏发电功率，此时，配电线路中节点m的电压为式中，Um为节点m的电压幅值；Rp和Xp分别为p-1节点和p节点之间的电阻和电抗；p、n为节点编号；N为线路节点总数；Up为节点p的电压幅值；U0为节点0的电压幅值；Pn和Qn分别为节点n的有功负荷和无功负荷；Ppv、Qpv分别为接入光伏的有功和无功出力；当节点d位于光伏接入节点i下游，即1≤i≤d≤N时，节点d的电压视为节点0到节点i的线路的电压降ΔU0,i加上节点i到节点d线路上的电压降ΔUi,d，节点d处的电压表示为：式中，d为节点编号，ΔUi,d为节点i到节点d线路上的电压降。步骤3)中所述的目标函数为：minf＝αminΔU+(1-α)minΔF(6)其中，式中，α表示电压偏移率最小占总目标函数的比重；T为时间段，N为线路节点总数，Ph表示h节点的有功功率；Ui,t为t时段系统节点电压幅值，U*i,t为t时段系统节点i的基准电压幅值，通常为1.0pu，Ui,max和Ui,min分别为节点i的最大允许电压和最小允许电压；Pi为负荷转移后节点i的有功负荷；minΔU为电压总偏移率最小的子目标函数；minΔF为负荷峰谷差最小的子目标函数。步骤3)中所述的约束条件包括：(1)配电网潮流约束：式中，Pi,t和Qi,t分别为t时段节点i的有功和无功功率；PDGi,t和QDGi,t分别为t时段节点i处分布式电源注入的有功功率和无功功率，QCi,t为t时段系统节点i处电容器组的接入容量；Gij,t和Bij,t分别为t时段系统节点i与节点j之间的电导值和电纳值；ei,t和fi,t分别为t时段系统节点i的电压实部和虚部；N为节点个数；(2)线路运行约束：在整个时间段T内应满足的约束条件为支路电流约束、放射状运行约束Il≤Ipll＝1,.....,Li(10)gp∈Gp(11)式中，Il为流过元件的电流；Ipl为元件的最大允许通过电流；Li为元件数；gp表示当前的网络结构；Gp表示所有允许的辐射状网络配置；(3)分布式电源约束：含分布式电源的配电网系统中分布式电源约束包括分布式电源无功功率约束、分布式电源出力功率因数限制、分布式电源渗透率水平约束式中，SDGi为网络节点i处分布式电源逆变器容量；为分布式电源出力的功率因数下限；γ为分布式电源的有功出力占全网有功负荷的最大比例，单位为100％；NP为分布式电源注入节点的个数；(4)峰谷电价比约束：式中，plow和phigh分别为谷电价和峰电价，kl和kh分别为峰谷电价比上下限；(5)需求响应成本约束：电网公司将24小时的统一电价改成峰平谷电价后，需求响应的成本为CPDR，具体如下所示：式中，plow、pmid和phigh分别为谷电价、平电价和峰电价；Pall表示的是在采用峰谷电价之前的需求响应费用；Tlow、Tmid和Thigh分别为执行谷电价、平电价和峰电价的时间段；P0(t)、P(t)为需求响应前后t时段的用电量；ks表示供电方的让利约束系数，通常取0.9。步骤4)包括：(4.1)对配电网有功-无功协调运行问题的决策变量进行混合编码；(4.2)初始化粒子群，确定每个粒子的位置初值；(4.3)根据目标函数，计算每个粒子的适应度值；(4.4)根据基于分布熵的自适应惯性权重更新策略，更新粒子个体极值和种群全局极值，保留最优的个体极值和全局极值；(4.5)更新粒子的速度与位置；(4.6)判断是否达到迭代停止条件，若满足终止条件，则停止计算；否则返回第(4.2)步。第(4.1)步所述的决策变量包括连续变量与离散变量，所述的混合编码包括：(4.11)对连续变量的编码分布式电源无功出力的具体构成如下式：QDG,t＝[Q1,tQ2,t...Qf,t](16)式中，QDG,t为t时段分布式电源无功出力向量，矩阵中元素均为实数，Qf,t为第t时段分布式电源f的无功出力；峰谷电价下的有功负荷具体构成如下式：Pt＝[P1,tP2,t...Pl,t](17)式中，Pt为t时段有功负荷向量，矩阵中元素均为实数，Pl,t为负荷节点l的有功负荷；(4.12)对离散变量的编码t时段电容器组投切组数表示为：Bt＝[B1,tB2,t...Bc,t](19)式中，Bt为t时段电容器投切组数向量，矩阵中元素均为连续变化的整数变量，Bc,t为t时段的投切电容组数；(4.13)对t时段的决策变量的编码如下式所示：Xt＝[QDG,tPtBt](20)式中，Xt为t时段的决策变量向量。第(4.4)步包括：(4.41)在粒子群算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立电价型需求响应模型，包括峰谷负荷转移率、峰谷负荷转移率的最大偏差值和负荷转移后各节点的有功负荷；2)进行电压调整，即调整配电线路中位于光伏接入节点i的上游和下游的电压；3)建立配电网优化调度数学模型，包括目标函数和约束条件；4)利用基于分布熵的自适应粒子群算法对配电网优化调度数学模型进行求解。

【技术特征摘要】
1.一种考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立电价型需求响应模型，包括峰谷负荷转移率、峰谷负荷转移率的最大偏差值和负荷转移后各节点的有功负荷；2)进行电压调整，即调整配电线路中位于光伏接入节点i的上游和下游的电压；3)建立配电网优化调度数学模型，包括目标函数和约束条件；4)利用基于分布熵的自适应粒子群算法对配电网优化调度数学模型进行求解。2.根据权利要求1所述的考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，其特征在于，步骤1)中(1.1)所述的峰谷负荷转移率λhl为：式中，khl为线性区内负荷转移率随峰谷电价变化的斜率，Δphl为峰谷电价差，Δphl0，Δphlmax为价格需求响应不确定性死区拐点和饱和区拐点对应的峰谷电价差，λhlmax为负峰谷荷转移率上限，δhl为负荷转移率的最大偏差值；(1.2)所述的峰谷负荷转移率的最大偏差值dhl为：式中，k1，k2分别为电价因素占主导位置前后，负荷转移率的最大偏差随着电价差变化的比例系数，ΔphlIP为死区或饱和区拐点电价差；(1.3)所述的负荷转移后节点i的有功负荷Pi(t)为：式中，Pi0(t)为负荷转移前t时段节点i的有功负荷；λhm、λml和λhl为峰平、平谷和峰谷的负荷转移率；Ph,av和Pm,av分别为响应前峰时段和平时段的负荷均值，h、m、l分别为峰、平、谷时间段。3.根据权利要求1所述的考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，其特征在于，步骤2)中，当节点m位于光伏接入节点i上游，即1≤m≤i≤N时，光伏的接入相当于节点m及节点m下游的总负荷功率减少，减少量即为光伏发电功率，此时，配电线路中节点m的电压为式中，Um为节点m的电压幅值；Rp和Xp分别为p-1节点和p节点之间的电阻和电抗；p、n为节点编号；N为线路节点总数；Up为节点p的电压幅值；U0为节点0的电压幅值；Pn和Qn分别为节点n的有功负荷和无功负荷；Ppv、Qpv分别为接入光伏的有功和无功出力；当节点d位于光伏接入节点i下游，即1≤i≤d≤N时，节点d的电压视为节点0到节点i的线路的电压降ΔU0,i加上节点i到节点d线路上的电压降ΔUi,d，节点d处的电压表示为：式中，d为节点编号，ΔUi,d为节点i到节点d线路上的电压降。4.根据权利要求1所述的考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，其特征在于，步骤3)中所述的目标函数为：minf＝αminΔU+(1-α)minΔF(6)其中，式中，α表示电压偏移率最小占总目标函数的比重；T为时间段，N为线路节点总数，Ph表示h节点的有功功率；Ui,t为t时段系统节点电压幅值，U*i,t为t时段系统节点i的基准电压幅值，通常为1.0pu，Ui,max和Ui,min分别为节点i的最大允许电压和最小允许电压；Pi为负荷转移后节点i的有功负荷；minΔU为电压总偏移率最小的子目标函数；minΔF为负荷峰谷差最小的子目标函数。5.根据权利要求1所述的考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法，其特征在于，步骤3)中所述的约束条件包括：(1)配电网潮流约束：式中，Pi,t和Qi,t分别为t时段节点i的有功和无功功率；PDGi,t和QDGi,t分别为t时段节点i处分布式电源注入的有功功率和无功功率，QCi,t为t时段系统节点i处电容器组的接入容量；Gij,t和Bij,t分别为t时段系统节点i与节点j之间的电导值和电纳值；ei,t和fi,t分别为t时段系统节点i的电压实部和虚部；N为节点个数；(2)线路运行约束：在整个时间段T内应满足的约束条件为支路电流约束、放射状运行约束Il≤Ipll＝1,.....,Li(10)gp∈Gp(11)式中，Il为流过元件的电流；Ipl为元件的最大允许通过电流；Li为元件数；gp表示当前的网络结构；Gp表示所有允许的辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟士元，刘洪，朱文广，赵越，杨为群，熊宁，舒娇，王敏，谢鹏，李玉婷，罗路平，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司经济技术研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36