提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其包括以下步骤：步骤1，确定源网荷系统结构；步骤2，利用源网协同因子评价源网荷系统的电源侧与电网侧协调性，并利用三个安全裕度指标提高电网N‑1安全性；步骤3，建立协调性目标函数和安全性目标函数，并结合经济性目标函数建立多目标规划模型；步骤4，对多目标规划模型中不确定性进行处理；步骤5，采用多目标细菌群体趋药性算法对多目标规划模型进行求解；步骤6，确定算例以及其特征参数进行仿真分析。本发明专利技术以经济性、安全性和协调性最优为目标，建立了源网规划模型，能够有效提高源网协调能力以及电网安全，并保证系统经济性，降低分布式电源接入电网造成的高度不确定性问题。

Source Network Load Planning Method for Improving System Security and Coordination

The invention discloses a source network load planning method for improving system security and coordination, which includes the following steps: step 1, determining the structure of source network load system; step 2, using source network synergy factor to evaluate the coordination between source network load system and grid side, and using three security margin indicators to improve network N 1 security; step 3, establishing coordination objective function and security. Sex objective function and economic objective function are used to establish multi-objective programming model. Step 4 deals with the uncertainty in multi-objective programming model. Step 5 solves the multi-objective programming model with multi-objective bacterial population chemotaxis algorithm. Step 6 determines the example and its characteristic parameters for simulation analysis. Aiming at the optimization of economy, security and coordination, the source network planning model is established, which can effectively improve the coordination ability of the source network and the security of the power grid, ensure the system economy and reduce the high uncertainty caused by the access of distributed generations to the power grid.

【技术实现步骤摘要】
提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法
本专利技术属于主动配电网规划
，具体涉及一种提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法。
技术介绍
近年来，随着能源的日益减少和节能减排观念的深入，分布式发电在电力工业中应用广泛，以风电、光伏为代表的分布式电源(distributedgeneration,DG)得到广泛应用。为了解决不可控分布式电源在接入电网时所造成的不确定性等问题，主动配电网技术应运而生，可以有效调控系统潮流，实现主动管理和主动控制。储能装置作为主动配电网实施主动控制的重要组成部分，可在一定程度上平衡分布式电源的间歇性出力带来的随机波动，提高电源功率的可调度水平化及电网中电源功率的消纳能力。需求响应机制可以联系电源侧和负荷侧，提高分布式电源在并网时的灵活性，直接影响了负荷需求在配电网中的应用以及未来发展。因此，在含分布式电源的主动配电网规划中，考虑储能和需求响应具有很重要的现实意义。随着电网结构日趋复杂，负荷需求不断增加，危及电网安全的事故不断发生，因此，在电网规划中，不仅要研究经济性因素还要研究安全性因素，配电系统是整个电力系统中联系用户和发输电系统的重要关键纽带，也是保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、确定源网荷系统结构；S2、利用源网协同因子评价源网荷系统的电源侧与电网侧协调性，并利用三个安全裕度指标提高电网N‑1安全性；S3、根据源网协同因子和安全裕度指标，建立协调性目标函数和安全性目标函数，并结合经济性目标函数，确定模型约束条件，建立多目标规划模型；S4、对所述多目标规划模型中不确定性进行处理；S5、采用多目标细菌群体趋药性算法对所述多目标规划模型进行求解；以及S6、确定算例以及其特征参数，利用多目标细菌群体趋药性算法程序对算例进行仿真分析。

【技术特征摘要】
1.一种提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、确定源网荷系统结构；S2、利用源网协同因子评价源网荷系统的电源侧与电网侧协调性，并利用三个安全裕度指标提高电网N-1安全性；S3、根据源网协同因子和安全裕度指标，建立协调性目标函数和安全性目标函数，并结合经济性目标函数，确定模型约束条件，建立多目标规划模型；S4、对所述多目标规划模型中不确定性进行处理；S5、采用多目标细菌群体趋药性算法对所述多目标规划模型进行求解；以及S6、确定算例以及其特征参数，利用多目标细菌群体趋药性算法程序对算例进行仿真分析。2.根据权利要求1所述的提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述S2中源网协同因子表示为分布式电源DG出力均衡度与拓扑结构均衡度的加权平均，具体包括以下步骤：S21、确定分布式电源DG出力均衡度用平均相对偏差与均值的比值来表示电网中各分布式电源DG出力均衡度，包括所有分布式电源DG运行率的均匀化的平均值，a.所有分布式电源DG运行率的平均值，即：式中，ηav为所有分布式电源运行率的平均值；ηi为第i个分布式电源DG的运行率；N为候选分布式电源个数；M为已有分布式电源个数；其中，第i个分布式电源DG运行率表示为：式中，Si为第i个分布式电源DG的实际最大出力，MW；SiN为第i个分布式电源DG的额定容量，MW；b.所有分布式电源DG运行率的平均相对偏差Sre,η作为分布式电源DG运行率的离散程度，表示为：式中，ηmax为电网中DG运行率的最大值；ηmin为电网中DG运行率的最小值，Sae,η为所有DG运行率的平均绝对偏差，其表达式为：式中，ηav为所有分布式电源运行率的平均值；ηi为第i个分布式电源DG的运行率；c.确定分布式电源DG出力均衡度J，利用平均相对偏差与平均值的比值来表示，其表达式为：式中，J为电网中分布式电源DG均衡度；Sre,η为所有分布式电源DG运行率的平均相对偏差；S22、确定分布式电源DG对外部网络的拓扑结构均衡度分布式电源DG与电网的联络度：式中，di为第i个分布式电源DG与电网的联络度；δi为第i个分布式电源DG与电网的联络维数；δm为最大联络维数，用分布式电源DG所在节点的最大回路建设数来表示；分布式电源DG与电网的联络维数：式中，γj为单条新建线路的回路建设数；ni为第i个DG所在的节点；为与ni节点相连接的单条待建线路回路建设情况，时投建线路，不投建线路；lmax为新建线路最大回路数；用平均相对偏差与均值的比值来表示源网荷系统中DG与电网在拓扑结构上的拓扑结构均衡度，表示为：a.所有分布式电源DG与电网的联络度的平均值dav，即：式中，di为第i个分布式电源DG与电网的联络度；dav为所有分布式电源DG与电网的联络度的平均值；b.所有分布式电源DG与电网的联络度的平均相对偏差Sre,d，代表DG与电网结构上的联络度的离散程度，即：式中，dmax为电网中分布式电源DG联络度的最大值；dmin为电网中DG联络度的最小值；Sae,d为所有DG联络度的平均绝对偏差，其表达式为：式中，di为第i个分布式电源DG与电网的联络度；dav为所有分布式电源DG与电网的联络度的平均值；c.拓扑结构均衡度，可用平均相对偏差与平均值的比值定义，即平均相对变异系数，表示两者之间的相对数值关系，体现全网所有分布式电源DG与电网的联络均衡情况，可表示为：式中，K为分布式电源DG与电网的拓扑结构均衡度；Sre,d为所有分布式电源DG与电网的联络度的平均相对偏差；dav为所有分布式电源DG与电网的联络度的平均值；S23、源网协同因子分布式电源DG出力均衡度表示电网中所有分布式电源运行出力的均衡情况，拓扑结构均衡度表示分布式电源DG与电网的结构联络程度的均衡情况，将所有分布式电源运行出力的均衡情况与电网的结构联络程度两方面的参数进行加权平均，度量出系统中所有分布式电源DG与电网的整体协调性，将其定义为源网协同因子Z，具体表示为：Z＝λJ+(1-λ)K式中，λ为权重因子；J为DG出力均衡度；K为源网拓扑结构均衡度。3.根据权利要求2所述的提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述S2中安全裕度指标包括安全距离均值、安全距离平均相对偏差和安全距离平均相对变异系数，具体为：a.安全距离均值Fav：表示各条馈线安全距离的平均值，具体表达式为：式中，Fsd,u为第u段馈线Fu的安全距离；Nsd为馈线条数；b.安全距离平均相对偏差Sre：是对各条馈线安全距离的离散程度的度量，具体表达式为：式中，为馈线Fu安全距离最大值；为馈线Fu安全距离最小值；Sae为安全距离平均绝对偏差，其表达式为：式中，Fsd,u为第u段馈线Fu的安全距离；Fav为安全距离均值；c.安全距离平均相对变异系数σcv：为安全距离平均相对偏差和安全距离均值之比，以表征各安全距离的平均相对偏差与均值的相对数值关系，具体表达式为：式中，Sre为安全距离平均相对偏差；Fav为安全距离均值。4.根据权利要求3所述的提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述步骤1的源网荷系统结构包括电源侧、负荷侧和电网侧，所述电源侧利用分布式电源发电，包括燃煤机组、燃气机组、风力发电、光伏发电以及储能电池；所述负荷侧利用需求响应技术实施可中断负荷项目，所述电网侧采用主动配电网将电源侧、负荷侧连接起来。5.根据权利要求3所述的提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述S3中多目标规划模型的协调性目标函数为：DG与电网的联络度表征了DG与外部网络的拓扑结构关系，以源网协同因子Z最小为目标函数，表示为：minZ。6.根据权利要求3所述的提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述S3中多目标规划模型的安全性目标函数为：以安全距离平均相对变异系数σcv最小为目标函数，表示为：minσcv。7.根据权利要求3所述的提高系统安全性和协调性的源网荷规划方法，其特征在于，所述S3中多目标规划模型的经济性目标函数是以全社会综合成本最小为目标，包括分布式电源投资成本、电网投资成本、电源运行维护成本、电网运行维护成本、协调因子补偿成本，碳排放成本，储能电池成本和需求侧管理成本，表示为：T＝min(T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8)式中，T为全社会综合成本；T1为分布式电源投资成本；T2为电网投资成本；T3为电源运行维护成本；T4为电网运行维护成本；T5为协调因子补偿成本；T6为碳排放成本；T7为储能电池成本；T8为需求侧管理成本；(1)分布式电源投资成本不同种类的分布式电源所对应的使用寿命是不同的，通过贴现率和使用寿命，将新建分布式电源投资成本换算成等年值成本，新建分布式电源投资成本表示为：式中，T1是新建电源投资成本，元；xi为第i个候选电源建设状态变量，xi＝0时不投建，xi＝1时为投建；Ci为第i个候选电源单位投资成本，元/个；r为贴现率；Yi为第i个候选电源使用年限；(2)电网投资成本根据单条线路的建设成本、使用寿命以及贴现率，将新建输电线路投资成本换算成等年值成本，电网建设成本表示为：式中，L为候选线路条数；yj为第j条候选线路的建设状态变量，yj＝0不投建，yj＝1时为投建；Dj为候选线路的单位成本，元/条；Yj为第j条候选线路使用年限；(3)电源运行维护成本规划期内的运行维护费用指原有电源与新建电源运行维护费用之和，即：式中，T3为系统分布式电源运行维护成本；Gi为单位发电量运行维护成本，元/MWh；Hi为第i个DG的发电量，MWh；(4)电网运行成本规划期内的电网运行成本包括配电网购电成本和网损成本两部分，即：T4＝GpHp+GlossHloss式中，T4为电网运行成本；Gp为配电网向上级电网购电的单位成本，元/MWh；Hp为年购电量，MWh；Gloss为单位电量网损成本，元/MWh；Hloss为年电量损耗，MWh；(5)协调因子补偿成本ab支路的协调...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓辉，李阳，钟嘉庆，刘小琰，赵晓晓，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13