基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法技术

基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法，包括：将输电网规划和配电网规划作为两个规划子问题，选取输电网和配电网连结处的传输功率作为耦合变量将两个子问题关联，计及网络最优潮流，建立基于最优潮流的输电网和配电网协调规划模型；以耦合变量作为共享变量实现子问题间通信，利用ADMM算法对所建模型进行求解，得到各变电站所带供电网络间相互连通的电网规划初步方案；提出划分子算法对配电网侧规划初步方案中的各变电站所带供电网络进行独立划分，对输电网侧规划初步方案进行优化。能够有效地将输配电网联系起来，大规模输配电网规划问题转化为输电网规划和配电网规划两个子问题，降低了模型的规模和求解复杂度。

【技术实现步骤摘要】
基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法
本专利技术涉及一种输配电网联动优化方法，更具体的说涉及基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法，属于输配电网

技术介绍
输电网与配电网是电力系统的两个重要组成部分，其规划内容包括确定何时、何地投建何种规模与类型的线路，以及确定变电站的布局与规模等；同时，在当前智能电网的背景下，分布式电源与储能的加入使得规划内容更加丰富。合理的电网规划方案能够有效提高电力系统运行的经济性和可靠性，保证电能质量，以及减少投资、运行和维护等费用。随着智能电网的不断发展完善，输配电网间的交互愈加紧密，相互作用愈加明显，在进行电网规划时有必要充分考虑两者间的协调关系，以寻求实现整体最优的规划方案。目前电网规划领域已经取得了许多研究成果，输电网规划方面的研究成果有：文献《考虑电网负载均衡度的输电网规划模型》(华中科技大学学报(自然科学版),2013,41(12):96-100.吴耀武,蔡芝菁,娄素华等)在输电网规划时引入表征电网中线路负载率分布情况的指标，在最小化投资与网损的同时兼顾电网负载均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一、首先将输电网规划和配电网规划作为两个规划子问题，并选取输电网和配电网连结处的传输功率作为耦合变量将两个子问题关联，同时在规划时计及网络最优潮流，由此建立基于最优潮流的输电网和配电网协调规划模型；/n步骤二、以耦合变量作为共享变量实现子问题间通信，利用ADMM算法对所建模型进行求解，得到各变电站所带供电网络间相互连通的电网规划初步方案；/n步骤三、提出划分子算法对配电网侧规划初步方案中的各变电站所带供电网络进行独立划分；利用经独立划分后的配电网侧规划方案对输电网侧规划初步方案进行优化，得到最终的输配电网协...

【技术特征摘要】
1.基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、首先将输电网规划和配电网规划作为两个规划子问题，并选取输电网和配电网连结处的传输功率作为耦合变量将两个子问题关联，同时在规划时计及网络最优潮流，由此建立基于最优潮流的输电网和配电网协调规划模型；
步骤二、以耦合变量作为共享变量实现子问题间通信，利用ADMM算法对所建模型进行求解，得到各变电站所带供电网络间相互连通的电网规划初步方案；
步骤三、提出划分子算法对配电网侧规划初步方案中的各变电站所带供电网络进行独立划分；利用经独立划分后的配电网侧规划方案对输电网侧规划初步方案进行优化，得到最终的输配电网协调规划方案，整合优化后的输电网侧和配电网侧规划方案即可得到最终的输配电网协调规划方案。


2.根据权利要求1所述的基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法，其特征在于，所述的步骤一中输电网协调规划模型和配电网协调规划模型分别为：
a、输电网协调规划模型为：
以输电线路投资年折算成本和年运行成本作为优化目标函数，网络潮流以直流潮流模型进行计算建立电网规划模型，此为静态电网规划模型，其中目标函数如下式(1)所示：



式(1)中下标T代表输电网，aT、bT和cT均为发电机组出力成本系数行向量，CTl为规划投资成本，ζ为等年值运行成本与等年值投资成本的等效因子；
其中，规划线路的投资成本CTl可表示为：



式(2)中TL为输电网中线路i-j的集合，为输电网节点i,j间线路的建设费用；Iij表示线路是否建设的布尔变量，其值为1时代表投建、否则为不建设；α为线路资金回收系数，表示为：



式(3)中Y为线路预计运行寿命年数，即线路回收周期；z为资金折现率；
约束如下：
BTθT＝PTZ(4)



























线路N-1约束(14)；
式(4)为网络潮流约束，式(6)在输电网侧给出了下层待规划配电网的总负荷需求，式(7)为新增线路后节点间传输有功功率约束，式(8)为各台发电机组出力约束，式(9)为各节点电压相角约束，式(10)将新增线路投资成本以区间的形式作为约束条件、合理调整区间上下限可优化模型求解结果；式(11)和(12)使得在对规划模型进行求解时，能够兼顾网络整体的线路平均负载率和各台变压器的负载率，保证网络潮流的均衡分布并使得各台变压器能够运行在合理区间，提高输电网运行的可靠性；引入约束式(13)使得求解规划模型时能够考虑到下层待规划的各配电网规模对上层输电网潮流分布的影响，合理调整待规划的各配电网规模能够有效改善输电网运行时的潮流分布情况，使其运行更为安全稳定；式(12)为线路N-1约束，进一步完善电网规划结果；
上述式(4)-式(14)中，PT为发电机组出力列向量；BT为节点导纳矩阵，θT和PTZ分别为各节点电压相角和注入功率列向量，三者均不包含平衡节点s；线路i-j为首端节点为i，末端节点为j的线路，xT,ij为线路单位长度电抗；LD为下层待规划配电网的负荷总量；为单条线路i-j传输有功功率PLT,ij的上限值；和分别为第i台发电机组出力PTi的上下限值；和分别为第i个节点处电压相角θTi的上下限值，其中平衡节点处θTs＝0；和分别为新增线路投资成本的上下限值；和分别为线路平均负载率合理区间上下边界值；和分别为第i台变压器负载率TTi的合理区间上下边界值；和分别为第i个下层待规划配电网在输电网侧的等效负荷DTi的上下限值，分别与配电网侧等效电源的上下限值对应；NT、NTG、NTT、NDT和NLT分别为输电网中的节点数、发电机组台数、变压器个数、所连结的下层配电网个数和新增线路后的线路数；
b、配电网协调规划模型为：
本申请中在进行配电网规划时暂不将各变电站独立，即规划求解时各变电站所带供电网络间是彼此连通的，无孤立节点；网络潮流选用直流潮流模型，忽略线路网损，建立以配电网侧等效电源出力成本和年折算线路投资成本为目标函数的模型，目标函数如下：



式(15)中下标D代表配电网，aD、bD和cD均为等效发电机组出力成本系数行向量，CDl为规划线路投资成本；
配电网规划线路的投资成本CDl可表示为：



式(16)中DL为配电网中线路i-j的集合；
约束条件为：
BDθD＝PDZ(17)





















此配电网模型约束条件所表达的含义与输电网规划模型中的输电网规划模型中的约束条件相对应；
式(17)为网络潮流约束；式(18)为新增线路后节点间传输有功功率约束；式(19)使得规划时能够顾及所有负荷节点，避免求解结果中出现孤立负荷节点；式(20)为新增线路的传输有功功率约束；式(21)为各等效电源出力约束；式(22)为各节点电压相角约束；式(23)将新增线路投资成本以区间的形式加以约束，合理调整区间上下限可有效减少不必要的新增线路，从而减少配电网规划结果中的弧和环；式(24)使得模型求解可兼顾网络整体的线路平均负载率，降低配电网规划结果中出现瓶颈线路的概率，从而提高配电网运行的可靠性。


3.根据权利要求1所述的基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法，其特征在于，所述的步骤二中利用ADMM算法对所建模型进行求解时，电网向输配电网规划计算中心上传其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小琴，王博，赵红生，杜治，杨东俊，李高俊杰，刘军，胡钋，刘巨，郑旭，王思聪，关钦月，杨明，黄大玮，蔡杰，廖爽，熊秀文，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京;11