基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法技术

本发明专利技术是一种基于源‑网‑荷‑储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法，其特点是，在直流配电网中引入源‑网‑荷‑储互动优化概念，在深入分析互动负荷特性基础上，充分发挥互动负荷及储能技术对系统消纳光伏的效用；建立以运行成本、网损率和电压偏差为目标的直流配电网多目标优化调度模型，采用多目标粒子群优化算法对优化模型进行求解；并对多目标优化结果进行对比分析验证源‑网‑荷‑储互动模型能够使系统更为优化运行，同时利用互动负荷和储能系统进行协同优化能大幅降低系统运行成本、网损率及电压偏差，有效提高光伏消纳水平，实现直流配电网安全可靠运行。具有方法科学合理，适用性强，效果佳的优点。

Optimal Dispatching Method for Multi-Voltage Grade DC Distribution Network Based on Source-Network-Load-Storage Interaction

【技术实现步骤摘要】
基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法
本专利技术涉及直流配电网
，是一种基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法。
技术介绍
随着太阳能等清洁可再生能源发电技术的发展，电力系统中直流源、荷接入电网的比例日益提升。在此背景下，相比于交流配电网，直流配电网方便直流源、荷的接入，可以减少换流器的使用，从而提高提高系统运行效率，已成为国内外研究的焦点。典型的可再生能源光伏发电可以直接通过DC/DC变换器接入直流配网中，这对系统的投入成本和运行损耗有着极大的改善。但是，光伏发电系统输出功率的波动性和随机性也引发了光伏发电的消纳问题，从而使得直流配电网的优化调度问题更为复杂化。如何改善系统的运行，设计出适合直流配电网的优化模型，使系统达到最优化运行是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术公开了一种基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法，其目的是针对含光伏的多电压等级直流配电网中光伏输出功率的随机波动性强且存在光伏消纳的问题，在直流配电网中引入源-网-荷-储互动优化概念，在深入分析互动负荷特性基础上，充分发挥互动负荷及储能技术对系统消纳光伏的效用；建立了以运行成本、网损率和电压偏差为目标的直流配电网多目标优化调度模型，采用多目标粒子群优化算法对优化模型进行求解；并对多目标优化结果进行对比分析验证源-网-荷-储互动模型能够使系统更为优化运行，同时利用互动负荷和储能系统进行协同优化能大幅降低系统运行成本、网损率及电压偏差，有效提高光伏消纳水平，实现直流配电网安全可靠运行。实现本专利技术目的采用的技术方案是：1.一种基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法，其特征在于，它包括如下步骤：1)建立多电压等级直流配电网优化调度系统模型，其中，直流配电网中包含电压源型换流器、DC/DC变换器、光伏发电单元、储能系统和负荷；2)建立多电压等级直流配电网中源-网-荷-储互动优化系统模型，如公式(1)-(8)所示；公式(1)中，VA为可转移负荷的负荷特性，为可转移负荷A的最小功率，为可转移负荷A的最大功率，为可转移负荷A的起始运行时间，为可转移负荷A的终止运行时间，为可转移负荷A的最小用电量，CTL表示可转移负荷；公式(2)-(4)中，为可转移负荷在T时段功率；公式(2)表示，在运行期间可转移负荷的功率在允许范围内；公式(3)表示，在运行结束时，功率应满足最低功率要求，以表明设备已完成工作；公式(4)表示，可转移负荷可以参与负荷调度以响应电网需求，通过一定的时间转移电力并确保完成工作要求；公式(5)中，VB为可中断负荷的负荷特性，为可中断负荷B的最小功率，为可中断负荷B的最大功率，为可中断负荷B的起始运行时间，为可中断负荷B的终止运行时间，为可中断负荷B的最低满意度要求，CIL表示可中断负荷；公式(6)-(8)中，为可中断负荷在T时段功率，为可中断负荷B在T时刻的实际满意度值，公式(6)表示在可中断负荷运行期间，当设备的实际状态满足用户的满意度要求时，最小功率可以为0；公式(7)表示，当设备的实际状态不满于用户最低满意度要求时，最小功率是设备的额定功率；公式(8)表示，可中断负荷在满足用户舒适度范围内参与负荷调度满足电网需求；3)以多电压等级直流配电网总运行成本、电压偏差和网损率最小作为直流配电网的目标函数，如公式(9)-(11)所示，在达到以功率平衡约束、节点电压约束、线路传输功率约束、储能系统约束、光伏发电约束、配网与外网交互功率约束和互动负荷约束作为约束条件，如公式(12)-(21)所示，得到多电压等级直流配电网优化调度模型；公式(9)中,T为调度周期，Fpv(t)为直流配电网运行成本中光伏成本，Fess(t)为直流配电网运行成本中储能成本，Fgrid(t)为向大电网购电成本，Floss(t)为直流配电网运行成本中网损成本，Fil(t)为直流配电网运行成本中互动负荷成本，Ni为设备数量，cpv为光伏系统单位发电成本，cess为储能系统单位发电成本，cbuy为购电电价，csell为售电电价，closs为网损成本，cls为可转移负荷补偿成本，ccu为可中断负荷补偿成本，Ppv,i为光伏发电功率，Pess,i为储能系统充放电功率，Pbuy为购电电量，Psell为售电电量，Ploss为网络总损耗，Pls,sub为可转移负荷功率，Pcu,sub为可中断负荷功率；公式(10)中,Ui,t为t时段节点i的电压幅值，Ue,i为节点i的额定电压；公式(11)中,PLi,loss为线路i的损耗，PTj,loss为变压器j上的损耗，Ptotal为全网输入的总有功功率；Ppv+Pess+Pgrid＝Pload+Ploss+Pil(12)SOCmin≤SOC(t)≤SOCmax(17)RPV≥Rpv,min(18)mload≤Mload(21)公式(13)中,Ui,t为t时段节点i的电压幅值，为t时段节点i电压的上限值，为t时段节点i电压的下限值；公式(14)中,Pij,t为t时段线路i,j上的传输功率，为t时段线路ij上的最大传输功率；公式(15)-(17)中，为t时刻储能系统i的充电功率，为t时刻储能系统i的放电功率，为储能系统i的最大充电功率，为储能系统i的最大放电功率，SOCmin为储能系统荷电状态的最小值，SOCmax为储能系统荷电状态的最大值；公式(18)和(19)中,RPV为光伏消纳率；Rpv,min为光伏消纳率的最小值，Ppv(t)为光伏系统t时段输出功率，为光伏系统t时段输出功率最大值；公式(20)中，Pgrid为直流配电网与外网交互功率，为直流配电网与外网交互功率最小值，为直流配电网与外网交互功率最大值；公式(21)中，mload为可转移负荷转移量，Mload为可转移负荷容量；4)将步骤3)所述的多电压等级直流配电网优化调度模型通过多目标粒子群优化算法进行求解，得到最优解。本专利技术针对含光伏的多电压等级直流配电网中光伏输出功率的随机波动性强，且存在光伏消纳的问题，提出了一种基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法，其特点是，在直流配电网中引入源-网-荷-储互动优化概念，在深入分析互动负荷特性基础上，充分发挥互动负荷及储能技术对系统消纳光伏的效用；建立以运行成本、网损率和电压偏差为目标的直流配电网多目标优化调度模型，采用多目标粒子群优化算法对优化模型进行求解；并对多目标优化结果进行对比分析验证源-网-荷-储互动模型能够使系统更为优化运行，同时利用互动负荷和储能系统进行协同优化能大幅降低系统运行成本、网损率及电压偏差，有效提高光伏消纳水平，实现直流配电网安全可靠运行。具有方法科学合理，适用性强，效果佳的优点。附图说明图1是本专利技术的一种基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法源-网-荷-储互动原理示意图；图2是本专利技术所涉及的直流配电网结构图；图3是本专利技术所涉及的光伏预测曲线示意图；图4是本专利技术所涉及的负荷预测曲线示意图；图5是本专利技术所涉及的储能系统充放电运行情况图；图6是本专利技术所涉及的可转移负荷转移前后负荷曲线示意图；图7是本专利技术所涉及的低电压等级互联支路传输功率对比曲线示意图。具体实施方式下面利用附图和实施例对本专利技术的一种基于源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于源‑网‑荷‑储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法，其特征在于，它包括如下步骤：1)建立多电压等级直流配电网优化调度系统模型，其中，直流配电网中包含电压源型换流器、DC/DC变换器、光伏发电单元、储能系统和负荷；2)建立多电压等级直流配电网中源‑网‑荷‑储互动优化系统模型，如公式(1)‑(8)所示；

【技术特征摘要】
1.一种基于源-网-荷-储互动的多电压等级直流配电网优化调度方法，其特征在于，它包括如下步骤：1)建立多电压等级直流配电网优化调度系统模型，其中，直流配电网中包含电压源型换流器、DC/DC变换器、光伏发电单元、储能系统和负荷；2)建立多电压等级直流配电网中源-网-荷-储互动优化系统模型，如公式(1)-(8)所示；公式(1)中，VA为可转移负荷的负荷特性，为可转移负荷A的最小功率，为可转移负荷A的最大功率，为可转移负荷A的起始运行时间，为可转移负荷A的终止运行时间，为可转移负荷A的最小用电量，CTL表示可转移负荷；公式(2)-(4)中，为可转移负荷在T时段功率；公式(2)表示，在运行期间可转移负荷的功率在允许范围内；公式(3)表示，在运行结束时，功率应满足最低功率要求，以表明设备已完成工作；公式(4)表示，可转移负荷可以参与负荷调度以响应电网需求，通过一定的时间转移电力并确保完成工作要求；公式(5)中，VB为可中断负荷的负荷特性，为可中断负荷B的最小功率，为可中断负荷B的最大功率，为可中断负荷B的起始运行时间，为可中断负荷B的终止运行时间，为可中断负荷B的最低满意度要求，CIL表示可中断负荷；公式(6)-(8)中，为可中断负荷在T时段功率，为可中断负荷B在T时刻的实际满意度值，公式(6)表示在可中断负荷运行期间，当设备的实际状态满足用户的满意度要求时，最小功率可以为0；公式(7)表示，当设备的实际状态不满于用户最低满意度要求时，最小功率是设备的额定功率；公式(8)表示，可中断负荷在满足用户舒适度范围内参与负荷调度满足电网需求；3)以多电压等级直流配电网总运行成本、电压偏差和网损率最小作为直流配电网的目标函数，如公式(9)-(11)所示，在达到以功率平衡约束、节点电压约束、线路传输功率约束、储能系统约束、光伏发电约束、配网与外网交互功率约束和互动负荷约束作为约束条件，如公式(12)-(21)所示，得到多电压等级直流配电网优化调度模型；公式(9)中,T为调度周期，Fpv(t)为直流配电网运行成本中光伏成本，Fess(t)为直流配电网运行成本中储...

【专利技术属性】
技术研发人员：金国彬，权然，辛业春，刘钊，石超，潘狄，
申请(专利权)人：东北电力大学，国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：吉林,22