一种有源配电网规划模型的构建方法、装置和计算设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有源配电网规划模型的构建方法，在计算设备中执行，包括：建立有源配电网规划模型，该模型包括目标函数和约束条件；获取有源配电网的基本参数，并以规划期内的总投资额最小为目标，采用预定种群算法对规划模型进行求解，输出有源配电网系统的最优规划方案，该最优规划方案中包括规划成本、规划容量和规划位置；其中，目标函数为J＝C

Construction method, device and calculation equipment of an active distribution network planning model

【技术实现步骤摘要】
一种有源配电网规划模型的构建方法、装置和计算设备
本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及一种有源配电网规划模型的构建方法、装置和计算设备。
技术介绍
当前，积极发展分布式发电和需求侧响应，促进电力供需双侧的结构性转变成为电力行业的重要发展趋势。分布式电源出力具有一定的随机性和间歇性，随着分布式电源规模的增大，其接入对配电网可靠性的冲击将影响到整个电网的安全稳定运行，在有源配电网的规划过程中，引入需求侧响应可以平抑分布式电源接入对电网运行的影响，计及电网运行可靠性和需求侧响应的有源配电网规划是当前亟待进一步研究的热点问题。目前对分布式发电接入配电网后的规划问题主要开展了以下两个方面的研究：一是从电网运行安全角度对有源配电网进行规划，以配电网安全运行为中心，采用随机潮流和机会约束技术建立了考虑安全约束的规划模型；另一是从电网投资商和运营商的利益最大化角度对有源配电网进行规划，在计及分布式发电投资商投资成本最小化和运营商成本最小化的基础上构建分布式电源规划优化模型；或者从电网年支出费用的角度出发，采用蒙特卡洛方法模拟分布式发电的出力，基于隐性编码方式的改进遗传算法，对待选新建或升级改造线路、DG的种类、位置和容量进行综合优化规划。但从整体来说，目前的有源配电网规划中都较少考虑到需求侧响应，尤其未兼顾考虑电网运行可靠性和需求侧响应，导致计算结果不够准确，无法代表真实的规划需求。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种有源配电网规划模型的构建方法、装置和计算设备，以力图解决或者至少缓解上面存在的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种有源配电网规划模型的构建方法，适于在计算设备中执行，该方法包括步骤：建立计及电网运行可靠性和需求侧响应的有源配电网规划模型，该规划模型包括目标函数和约束条件；获取有源配电网的基本参数代入到规划模型中，并以规划期内的总投资额最小为目标，采用预定种群算法对规划模型进行求解，得到有源配电网系统的最优规划方案，该最优规划方案中包括规划成本、规划容量和规划位置；其中，目标函数为J＝CDG+CL+CCap+CSW+VDR，式中，J为规划期的总投资额，CDG为规划期内分布式发电机组的投资和运行费用，CL为线路升级改造所需的投资费用和施工费用，CCap为备选电容器的投资费用，CSW为有功电源的安装和维护费用，VDR为需求侧响应费用的净现值。可选地，在根据本专利技术的方法中，目标函数为：式中，I为节点总数；i为节点；d为折现率；T为规划期的总年数；y为规划期的第y年；B为负荷段总数；b为第b个负荷段；CDG,F为分布式发电机组的年单位投资成本；为分布式发电机组在节点i的容量；CDG,O为DG的运行成本；为分布式发电机组在节点i负荷段b的输出功率；hb为分布式发电机组在负荷段b的年运行小时数；j为第j个节点；CLF为馈线的年固定投资成本；Gi，j为节点i和节点j之间馈线的地理成本因子；Li，j为节点i和节点j之间馈线的长度；为馈线升级的布尔变量；CLV为馈线的年变动成本；S′i，j为馈线从节点i到节点j增加的容量；Cc为并联电容器的单位年投资成本；为在节点i并联电容器的容量；为一个表示在节点i是否安装有功电源的布尔变量；cg、ca、MC分别是为每个有功电源的购置费用、安装费用和年均维护费用。可选地，在根据本专利技术的方法中，约束条件包括潮流约束、电压约束、线路容量约束、DG容量约束、电容约束、供电裕度约束、可靠性约束和电能质量约束中的一种或多种。可选地，在根据本专利技术的方法中，潮流约束包括：式中，Pi、Qi和Ui分别表示正常情况下节点i的有功功率、无功功率注入及电压幅值；Uj表示正常情况下节点j的电压幅值；Gij和Bij分别表示正常情况下系统导纳矩阵的实部和虚部；θij表示节点i和节点j的电压相角差。可选地，在根据本专利技术的方法中，电压约束包括：式中，Vi，b表示在节点i负荷段b的电压幅值；Vmin和Vmax分别表示线路允许的最小和最大电压值。可选地，在根据本专利技术的方法中，线路容量约束包括：其中，和分别为在负荷段b、馈线i-j之间的有功和无功功率流；Si，j和S′i，j，b分别表示节点i到节点j之间已有的馈线容量和馈线增加的容量；表示在负荷段b、节点i到节点j电流的功率角；M为预定数值。可选地，在根据本专利技术的方法中，DG容量约束包括：其中，为分布式发电机组在节点i负荷段b的无功出力；和分别为分布式发电机组允许输出的最小和最大有功功率；和分别为分布式发电机组允许的最小和最大无功出力。可选地，在根据本专利技术的方法中，电容约束包括：式中，Qi为电容器注入的无功容量，QCmax为电容器的最大允许安装容量。可选地，在根据本专利技术的方法中，供电裕度约束包括：式中，IS是供电裕度值，S表示发电-负荷状态数；和分别表示在状态s第k个节点上的有功发电量和无功发电量；和分别表示在状态s第k个节点上的有功和无功用电量；和分别表示在状态s的有功网损和无功网损；η表示节点k在发电-负荷状态s下的概率。可选地，在根据本专利技术的方法中，可靠性约束为：K1≤K1，max，K2≤K2，max式中，NLi表示节点i所连接的用户数量；K1是系统平均中断频率指数的加权值，K2是系统平均持续停电时间的加权值，K1,max和K2,max分别是所允许的K1和K2的最大值，λ1,i和λ2,i分别代表节点i的年故障率和年停电时间。可选地，在根据本专利技术的方法中，电能质量约束为：VSIe≤Ve＝1,2,...,Nbr式中，VSIe是电压稳定性值，V为固定值；Rij和Xij分别是支路k的电阻和电抗；Pj和Qj是支路k的接收端点j的有功功率和无功功率；Nbr为系统支路总数。可选地，在根据本专利技术的方法中，预定种群算法为烟花算法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种有源配电网规划模型的构建装置，适于驻留在计算设备中，该装置包括：模型构建单元，适于建立计及电网运行可靠性和需求侧响应的有源配电网规划模型，该规划模型包括目标函数和约束条件；模型求解单元，适于获取有源配电网的基本参数代入到规划模型中，并以规划期内的总投资额最小为目标，采用预定种群算法对规划模型进行求解，得到有源配电网系统的最优规划方案，最优规划方案中包括规划成本、规划容量和规划位置；其中，该目标函数为J＝CDG+CL+CCap+CSW+VDR，式中，J为规划期的总投资额，CDG为规划期内分布式发电机组的投资和运行费用，CL为线路升级改造所需的投资费用和施工费用，CCap为备选电容器的投资费用，CSW为有功电源的安装和维护费用，VDR为需求侧响应费用的净现值。根据本专利技术的一个方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；和存储有程序指令的存储器，其中，所述程序指令被配置为适于由所述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行如上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源配电网规划模型的构建方法，适于在计算设备中执行，所述方法包括步骤：/n建立计及电网运行可靠性和需求侧响应的有源配电网规划模型，所述规划模型包括目标函数和约束条件；/n获取所述有源配电网的基本参数代入到所述规划模型中，并以规划期内的总投资额最小为目标，采用预定种群算法对所述规划模型进行求解，输出有源配电网系统的最优规划方案，所述最优规划方案中包括规划成本、规划容量和规划位置；/n其中，所述目标函数为J＝C

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网规划模型的构建方法，适于在计算设备中执行，所述方法包括步骤：
建立计及电网运行可靠性和需求侧响应的有源配电网规划模型，所述规划模型包括目标函数和约束条件；
获取所述有源配电网的基本参数代入到所述规划模型中，并以规划期内的总投资额最小为目标，采用预定种群算法对所述规划模型进行求解，输出有源配电网系统的最优规划方案，所述最优规划方案中包括规划成本、规划容量和规划位置；
其中，所述目标函数为J＝CDG+CL+CCap+CSW+VDR，其中J为规划期的总投资额，CDG为规划期内分布式发电机组的投资和运行费用，CL为线路升级改造所需的投资费用和施工费用，CCap为备选电容器的投资费用，CSW为有功电源的安装和维护费用，VDR为需求侧响应费用的净现值。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述目标函数为：



式中，I为节点总数；i为节点；d为折现率；T为规划期的总年数；y为规划期的第y年；B为负荷段总数；b为第b个负荷段；CDG,F为分布式发电机组的年单位投资成本；为分布式发电机组在节点i的容量；CDG,O为DG的运行成本；为分布式发电机组在节点i负荷段b的输出功率；hb为分布式发电机组在负荷段b的年运行小时数；j为第j个节点；CLF为馈线的年固定投资成本；Gi，j为节点i和节点j之间馈线的地理成本因子；Li，j为节点i和节点j之间馈线的长度；为馈线升级的布尔变量；CLV为馈线的年变动成本；S′i，j为馈线从节点i到节点j增加的容量；Cc为并联电容器的单位年投资成本；为在节点i并联电容器的容量；为一个表示在节点i是否安装有功电源的布尔变量；cg、ca、MC分别是为每个有功电源的购置费用、安装费用和年均维护费用。


3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述约束条件包括潮流约束、电压约束、线路容量约束、DG容量约束、电容约束、供电裕度约束、可靠性约束和电能质量约束中的一种或多种。


4.如权利要求3所述的方法，其中，所述潮流约束包括：






式中，Pi、Qi和Ui分别表示正常情况下节点i的有功功率、无功功率注入及电压幅值；Uj表示正常情况下节点j的电压幅值；Gij和Bij分别表示正常情况下系统导纳矩阵的实部和虚部；θij表示节点i和...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴奎华，冯亮，杨波，郑志杰，李雪亮，吴健，李琨，贾善杰，梁荣，杨慎全，刘淑莉，李凯，张雯，李昭，邓少治，杨扬，刘钊，崔灿，綦陆杰，王耀雷，赵韧，王延朔，刘蕊，张博颐，李昊，
申请(专利权)人：国网山东省电力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：山东;37