考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法技术

本发明专利技术提供一种考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，步骤包括：以分布式发电、储能的选址定容方案及配电网中各随机变量作为已知条件输入到下层优化模型中，确定各时段储能的工作状态和充放电功率，对日负荷进行削峰填谷，并根据分布式发电出力约束限制其出力；再进行概率潮流计算，根据得出的节点电压数据进行电压越限风险评估；再在上层模型中分别计算年综合成本，结合已算得的电压越限风险结果对配置结果进行评估。重复(1)、(2)、(3)过程至得到最优的分布式发电和储能配置方案。该发明专利技术旨在对配电网中分布式发电和储能进行联合规划，并引入系统电压越限风险指标，以获得有利于配电网电压安全性的最优配置方案。

【技术实现步骤摘要】
考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法
本专利技术涉及一种配电网分布式发电和储能的联合优化配置方法，尤其是一种考虑电压安全的配电网分布式发电和储能联合优化配置方法。
技术介绍
配电网从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户，是电力系统的重要组成部分。近年来负荷峰值增长迅速，但最低负荷增长较慢，通过配网母线的负荷峰谷差逐年增加，给配电系统的运行调度带来巨大挑战。尤其在每年电力负荷需求最高的时候，发电能力需要大幅度提高，然而仅增加发电能力必然会导致多数时段的电力供应能力过剩，发电设备利用率低下，增加电力系统的建设成本。此外，传统配电网的辐射状分布、线路R/X值较大等结构特性，使得长支路末端节点的电压水平偏低，导致配电网电压问题较为突出。新能源发电自上世纪90年代以来在全球范围内发展迅速，以风电和光伏为代表的分布式发电大规模接入配电网，传统配电网开始向有源配电网转变，一方面分布式发电从电网侧提供了电能，减少配电网线路和母线的功率传输，降低负荷高峰时段通过主变压器的功率，并且对系统电压有一定的支撑作用；另一方面，由于分布式发电出力受风速、光照等气象因素影响，所以呈现出较大的波动性和随机性，加剧了母线功率的峰谷差和系统电压的波动。储能系统具有“低储高发”的特性，可在电网负荷需求较低、分布式发电出力充裕的时段存储电能，并在电网负荷需求较高、分布式发电出力不足的时段释放电能，实现电能在时间上的转移，进而平抑负荷和电压在时间上的波动，降低配电网的电压越限风险。现有的配电网分布式发电及储能的优化配置研究中，多是针对分布式发电和储能的独立配置，而两者的联合配置研究相对较少，且配置中多以经济性为目标。如建立广义储能资源和分布式电源的联合规划双层模型，上层模型是以经济成本，节点电压平稳度和供电负荷平稳度为目标的选址定容子问题，下层模型是以运行成本为目标的运行策略优化子问题。或计及分布式发电和负荷的双端不确定性，建立了分布式发电和储能的配置与运行优化的双层模型，上层模型从经济性、可靠性和环保性角度对分布式发电、储能进行优化配置，下层模型则主要负责求解储能在典型运行场景下的优化运行问题。研究中均未考虑分布式发电和储能接入配电网对系统电压越限风险的影响，进而影响配电网的电压安全。如何在配电网分布式发电和储能的联合规划中考虑系统的电压越限风险，需要进一步深入研究。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，在配电网中经济地配置分布式发电和储能的基础上，考虑系统电压越限风险指标，得到有利于配电网电压安全性的最优联合配置方案。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，主要步骤包括：(1)以分布式发电、储能的选址定容方案及配电网中各随机变量作为已知条件，输入到下层优化模型中，确定各时段储能的工作状态和充放电功率，对日负荷进行削峰填谷，并根据分布式发电出力约束限制其出力；(2)进行概率潮流计算，根据得出的节点电压数据进行电压越限风险评估；(3)在上层模型中分别计算年综合成本，结合已算得的电压越限风险结果对配置结果进行评估；(4)重复(1)、(2)、(3)过程，直至得到最优的分布式发电和储能配置方案。优选地，在所述步骤(1)中，所述随机变量包括风速、光照强度、负荷。优选地，在所述步骤(3)中，建立配电网分布式发电及储能的双层优化模型，上层模型是分布式发电和储能选址定容优化子问题，该层模型的优化目标为年综合费用和电压越限风险；上层模型的约束包括功率平衡约束，分布式发电及储能的配置约束；下层模型是分布式发电和储能运行策略优化的子问题，该层模型的优化目标为综合日负荷峰谷差最小，下层模型的约束包括分布式发电的出力约束；上层模型规划将分布式发电和储能的配置方案传递给下层模型，下层模型在上层规划方案的基础上对分布式发电和储能的运行策略进行优化，并将结果向上层模型反馈，上层模型在此基础上，得到本层的最优规划结果，如此反复循环；通过迭代计算，最终得到分布式发电、储能的最优配置方案，针对此双层模型，分别采用粒子群优化算法和改进区间控制求解。优选地，所述年综合费用包括：年综合费用包括分布式发电安装投资成本、储能安装投资成本、分布式发电的运行维护成本、储能的运行维护费用、网络损耗费用、分布式发电主动管理费用、储能削峰填谷收益、延缓配电网改造收益以及可再生能源的环保补贴。优选上述分布式发电安装投资成本的计算式如式(1)所示：式中，Finv.DG为单位容量的分布式发电安装投资费用，ωDG.i为第i个分布式发电待安装节点的分布式发电装机容量，ONDG为电网中分布式发电的待安装节点集合，r为年利率，y为设备的使用年限。优选上述储能安装投资成本的计算式如式(2)所示：式中，Finv.ESS为单位容量的储能安装投资费用，ωESS.i为第i个储能待安装节点的储能配置容量，ONESS为电网中储能的待安装节点集合。优选上述分布式发电运行维护成本的计算式如式(3)所示：式中，FOM.DG为分布式发电单位发电量的运行维护费用；PDG.i.t.d为第i个待安装节点的分布式发电在t时刻、第d天的有功出力；Δt为时间间隔，取1h；T＝24h；D＝365。优选上述储能运行维护成本的计算式如式(4)所示：式中，FOM.ESS为单位容量的储能的运行维护费用。优选上述网络损耗费用的计算式如式(5)所示：式中，Floss为单位电量损耗对应的成本；Ploss,t为t时刻系统的功率损耗。优选上述分布式发电主动管理费用的计算式如式(6)所示：式中，FAM.DG为单位分布式发电单位发电量的主动管理费用。优选上述储能削峰填谷收益的计算式如式(7)所示：式中，Fen为电价；PESS.i.t.d为第i个待安装节点的储能在t时刻、第d天的有功出力。优选上述延缓配电网改造收益的计算式如式(8)所示：式中，Fkw为变电站单位容量的综合投资费用；SDN.max、SADN.max分别为接入储能、分布式发电前后通过配电网母线功率峰值。优选上述可再生能源环保补贴的计算式如式(9)所示：式中，FU为可再生能源单位发电量的环保补贴费用。优选上述电压越限风险包含电压越限的可能性指标和严重度指标，其中可能性指标、严重度指标和系统的电压越限风险指标的计算式分别如式(10)-(12)所示：式中，P(Vi)分别为电压越上、下限的概率，Vmax、Vmin分别为电压允许波动范围的上、下限，Vi为节点i的电压，节点i的电压概率密度函数f(Vi)可由概率潮流计算得到，Vi.3σ分别为节点电压值的μ+3σ、μ-3σ，S(Vi)分别为归一化后的电压越上、下限的严重度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，其特征在于：主要步骤包括：/n(1)以分布式发电、储能的选址定容方案及配电网中各随机变量作为已知条件，输入到下层优化模型中，确定各时段储能的工作状态和充放电功率，对日负荷进行削峰填谷，并根据分布式发电出力约束限制其出力；/n(2)进行概率潮流计算，根据得出的节点电压数据进行电压越限风险评估；/n(3)在上层模型中分别计算年综合成本，结合已算得的电压越限风险结果对配置结果进行评估；/n(4)重复(1)、(2)、(3)过程，直至得到最优的分布式发电和储能配置方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，其特征在于：主要步骤包括：
(1)以分布式发电、储能的选址定容方案及配电网中各随机变量作为已知条件，输入到下层优化模型中，确定各时段储能的工作状态和充放电功率，对日负荷进行削峰填谷，并根据分布式发电出力约束限制其出力；
(2)进行概率潮流计算，根据得出的节点电压数据进行电压越限风险评估；
(3)在上层模型中分别计算年综合成本，结合已算得的电压越限风险结果对配置结果进行评估；
(4)重复(1)、(2)、(3)过程，直至得到最优的分布式发电和储能配置方案。


2.根据权利要求1所述考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述随机变量包括风速、光照强度、负荷。


3.根据权利要求1所述考虑电压安全的配电网分布式发电及储能联合优化配置方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，建立配电网分布式发电及储能的双层优化模型，上层模型是分布式发电和储...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，宋彦龙，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31