分布式电源双层规划方法技术

本发明专利技术公开了分布式电源双层规划方法，包括：计算网络损耗对各节点的灵敏度；选择损耗灵敏度大的节点作为分布式电源和无功补偿装置的候选安装位置；采用孤岛区域划分法，确定分段开关的候选安装位置；建立分布式电源双层规划模型的上层模型和下层模型；对分布式电源双层规划模型进行求解，得到分布式电源的安装位置与容量、无功补偿装置的安装位置与容量以及分段开关的安装位置。本发明专利技术的上层模型优化了分布式电源的安装位置、容量，下层模型优化了无功补偿装置的安装位置、容量和分段开关安装位置，实现了分布式电源规划和运行的优化协调；引入孤岛区域划分方法，优化了分段开关安装位置，利用分布式电源最大限度的减少了停电损失。

【技术实现步骤摘要】
分布式电源双层规划方法
本专利技术属于分布式电源规划领域，具体涉及一种分布式电源双层规划方法。
技术介绍
随着分布式电源(distributedgeneration，DG)在配电网中渗透率不断提升，DG对配电网许多方面产生了深远的影响。一方面，DG能够改善配电网系统的网络损耗，降低停电损失，延缓系统升级改造时间；另一方面，由于DG并网导致传统无源配电网向有源配电网转变，改变了配电网的运行特性，为了保证系统的安全稳定，配电网公司不得不增加规划投资，但由于双方没有协调规划，导致双方规划的不合理，使得配电网公司难以积极主动消纳DG，最终导致DG建设动力和消纳能力严重不足，影响分布式电源的可持续发展。为了高效消纳DG，主要从DG接入配电网的位置和容量、无功补偿装置的配置进行分析研究。一般都以降低配电网的网路损耗为目标来优化配置DG的位置和容量，同时配置无功补偿装置促进DG消纳。目前的研究尚未考虑在规划阶段使用分段开关进行孤岛划分，减小配电网停电损失，通过经济信号促进配电网主动消纳DG，且无论是DG还是无功补偿装置都被视为配电网公司拥有并进行统一规划，没有考虑DG、无功补偿装置和开关分别从属于DG发电商和配电网公司两个不同的主体。因此，研究从DG发电商与配电网公司两个主体出发，协调分布式电源的建设规划和动态运行，建立考虑配电网停电损失的分布式电源双层规划模型，实现配电网公司和DG发电商规划的有机协调。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是现有的常用的分布式电源的规划方法以降低配电网的网路损耗为目标来优化配置DG的位置和容量，同时配置无功补偿装置促进DG消纳。此类方法未考虑在规划阶段使用分段开关进行孤岛划分，减小配电网停电损失。现有的规划方法，无论是DG还是无功补偿装置都被视为配电网公司拥有并进行统一规划，没有考虑DG、无功补偿装置和开关分别从属于DG发电商和配电网公司两个不同的主体。本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种分布式电源双层规划方法，从分布式电源发电商和配电网公司两个主体出发，协调分布式电源的建设规划和动态运行，建立考虑配电网停电损失的分布式电源双层规划模型。上层模型对DG的位置和容量进行优化。下层模型优化分段开关安装位置，对含DG的配电网进行合理的孤岛区域划分，减少配电网公司停电损失，同时实现无功补偿装置的最优配置，提升配电网对DG的消纳能力。本专利技术的技术方案是分布式电源双层规划方法，建立发电商、配电网公司的双层规划模型，通过上层模型优化分布式电源的安装位置和容量；通过下层模型优化无功补偿装置的安装位置、容量和分段开关安装位置，通过双层规划模型实现配电网中分布式电源、无功补偿装置、分段开关的合理布置，所述分布式电源双层规划方法包括以下步骤，步骤1：通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，得到网络损耗对各节点有功和无功功率灵敏度；步骤2：对配电系统的节点根据网络损耗灵敏度的大小降序进行排列，选择序列中靠前的节点作为分布式电源和无功补偿装置的候选安装位置；步骤3：采用孤岛区域划分法，划分分布式电源对负荷的支撑孤岛区域，确定分段开关的候选安装位置；步骤4：建立分布式电源双层规划模型；步骤4.1：建立上层模型，优化分布式电源的安装位置、容量；步骤4.2：建立下层模型，优化无功补偿装置的安装位置、容量以及分段开关的安装位置；步骤5：对分布式电源双层规划模型进行求解，得到分布式电源的安装位置与容量、无功补偿装置的安装位置与容量以及分段开关的安装位置。进一步地，所述通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，配电网系统的网络损耗的表达式为：Ploss＝PTCTRCP+QTCTRCQ式中P、Q分别为各节点的有功功率和无功功率；C为节点-支路关联矩阵的逆矩阵；R为各支路阻抗；网络损耗对各节点的有功灵敏度为网络损耗对各节点的无功灵敏度为进一步地，上层模型的目标函数如下：maxY＝Ys-Yt-Ym式中Y为DG发电商的净收益，当其值为正时，表示能够获取收益，当其值为负时，表示会亏损；Ys为DG发电商与配电网公司进行电能交易获取的收益；Yt为初始投资成本，即安装DG的成本费用；Ym为DG的运行维护成本。上层模型的约束条件包括：1)DG安装容量限制0≤Pi≤Pimax式中Pimax为DG在i节点所能安装的容量上限；2)潮流约束式中j∈i表示节点j和节点i直接相联；Pg、Qg分别为主网注入的有功和无功功率；Pl、Ql分别为配电网负荷的有功和无功功率需求；Qs为节点s处无功补偿装置的无功出力；N为无功补偿装置安装的节点数；Ui、Uj分别为i节点、j节点的电压幅值；Gij、Bij、θij分别为配电网线路的电导、电纳以及两端的相角差。3)线路传输功率约束Pl≤Plmax式中Pl为线路l上传输的有功功率；Plmax为线路l上传输功率最大值。进一步地，下层模型的目标函数如下：maxF＝Fl+Fc-Fq-Fk式中F为接入DG后配电网公司获得的净收益；Fl为降低网络损耗获取的收益，即通过降低配电网在运行中产生的网络损耗费用而获取的收益；Fc为配电网公司减小停电损失费用而获得的收益；Fq为无功补偿成本，即配电网公司为降低网络损耗进行投资安装的无功补偿设备的等年值费用；Fk保护优化费用，即配电网为减小停电损失而投资安装的分段开关等年值成本。下层模型的约束条件包括：1)潮流约束2)节点电压约束Uimin≤Ui≤Uimax3)无功补偿装置安装容量约束0≤Qw≤Qmax式中Qmax为节点i处允许无功补偿装置最大的无功出力。优选地，步骤5中，所述对分布式电源双层规划模型进行求解，采用遗传算法。相比现有技术，本专利技术的有益效果：1)本专利技术建立了发电商、配电网公司双层规划模型，上层模型优化了分布式电源的安装位置、容量，下层模型优化了无功补偿装置的安装位置、容量和分段开关安装位置，实现了配电网中分布式电源、无功补偿装置、分段开关的合理布置；通过遗传算法求解，得到最优规划结果，实现了分布式电源规划和运行的优化协调；2)引入孤岛区域划分方法，以分布式电源为中心，动态划分分布式电源对负荷的支撑孤岛区域，优化了分段开关安装位置，开关位置会随着分布式电源的并网容量和位置变化而改变，利用分布式电源最大限度的减少了配电网停电损失。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的方法的流程图。图2为含DG的配电网孤岛区域划分示意图。图3为本专利技术的双层规划模型的示意图。图4为实施例的遗传算法求解流程图。图5为实施例的IEEE33节点系统的示意图。图6为实施例的IEEE33节点系统各节点网损灵敏度值示意图。图7为实施例的开发商、配电网公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.分布式电源双层规划方法，其特征在于，建立发电商、配电网公司的双层规划模型，通过上层模型优化分布式电源的安装位置和容量；通过下层模型优化无功补偿装置的安装位置、容量和分段开关安装位置，通过双层规划模型实现配电网中分布式电源、无功补偿装置、分段开关的合理布置，所述分布式电源双层规划方法包括以下步骤，/n步骤1：通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，得到网络损耗对各节点有功和无功功率灵敏度；/n步骤2：对配电系统的节点根据网络损耗灵敏度的大小降序进行排列，选择序列中靠前的节点作为分布式电源和无功补偿装置的候选安装位置；/n步骤3：采用孤岛区域划分法，划分分布式电源对负荷的支撑孤岛区域，确定分段开关的候选安装位置；/n步骤4：建立分布式电源双层规划模型；/n步骤4.1：建立上层模型，优化分布式电源的安装位置、容量；/n步骤4.2：建立下层模型，优化无功补偿装置的安装位置、容量以及分段开关的安装位置；/n步骤5：对分布式电源双层规划模型进行求解，得到分布式电源的安装位置与容量、无功补偿装置的安装位置与容量以及分段开关的安装位置。/n

【技术特征摘要】
1.分布式电源双层规划方法，其特征在于，建立发电商、配电网公司的双层规划模型，通过上层模型优化分布式电源的安装位置和容量；通过下层模型优化无功补偿装置的安装位置、容量和分段开关安装位置，通过双层规划模型实现配电网中分布式电源、无功补偿装置、分段开关的合理布置，所述分布式电源双层规划方法包括以下步骤，
步骤1：通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，得到网络损耗对各节点有功和无功功率灵敏度；
步骤2：对配电系统的节点根据网络损耗灵敏度的大小降序进行排列，选择序列中靠前的节点作为分布式电源和无功补偿装置的候选安装位置；
步骤3：采用孤岛区域划分法，划分分布式电源对负荷的支撑孤岛区域，确定分段开关的候选安装位置；
步骤4：建立分布式电源双层规划模型；
步骤4.1：建立上层模型，优化分布式电源的安装位置、容量；
步骤4.2：建立下层模型，优化无功补偿装置的安装位置、容量以及分段开关的安装位置；
步骤5：对分布式电源双层规划模型进行求解，得到分布式电源的安装位置与容量、无功补偿装置的安装位置与容量以及分段开关的安装位置。


2.根据权利要求1所述的分布式电源双层规划方法，其特征在于，所述通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，配电网系统的网络损耗的表达式为：
Ploss＝PTCTRCP+QTCTRCQ
式中P、Q分别为各节点的有功功率和无功功率；C为节点-支路关联矩阵的逆矩阵；R为各支路阻抗；
网络损耗对各节点的有功灵敏度为



网络损耗对各节点的无功灵敏度为





3.根据权利要求1所述的分布式电源双层规划方法，其特征在于，上层模型的目标函数如下：
maxY＝Ys-Yt-Ym
式中Y为DG发电商的净收益，当其值为正时，表示能够获取收益，当其值为负时，表示会亏损；Ys为DG发电商与配电网公司进行电能交易获取的收益；Yt为初始投资成本，即安装DG的成本费用；Ym为DG的运行维护成本；
Ys的计算公式如下



式中cs为DG售电的单位电价；Ts为DG年最大利用小时数，实施例中取值为2000小时；Pi为DG在i节点的安装容量；NDG为DG安装节点集合；
Yt的计算公式如下



式中n为DG的使用年限；r为贴现率；ct为安装单位容量DG所需的成本；
Ym的计算公式如下



式中cm为DG单位发电量所需的运行维护费用。


4.根据权利要求1所述的分布式电源双层规划方法，其特征在于，下层模型的目标函数如下：
maxF＝Fl+Fc-Fq-Fk
式中F为接入DG后配电网公司获得的净收益；Fl为降低网络损耗获取的收益，即通过降低配电网在运行中产生的网络损耗费用而获取的收益；Fc为配电网公司减小停电损失费用而获得的收益；Fq为无功补偿成本，即配电网公司为降低网络损耗进行投资安装的无功补偿设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟浩，郑城宇，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42