一种配电网双层适应性扩展规划方法和系统技术方案

本发明专利技术提出一种配电网双层适应性扩展规划方法和系统，该方法包括：构建配电网适应性双层扩展规划模型；上层模型为优化变电站的新建及改造策略和线路的新建及改造策略；下层模型为优化光伏配置策略和SVC配置策略；构建配电网适应性双层扩展规划模型约束条件，约束条件包括配电网三相仿射潮流约束、辐射拓扑约束、稳态运行约束和多阶段规划约束；在满足约束条件下，采用基于仿射数学的非支配排序二代遗传算法求解所述双层扩展规划模型得到所有扩展规划方案，基于该方法，还提出了规划系统，本发明专利技术能够有效追踪光伏出力和负荷需求的不确定性对规划方案的影响，得到同时满足配电网扩展规划经济性和适应性需求的非支配最优扩展规划方案。展规划方案。展规划方案。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网双层适应性扩展规划方法和系统


[0001]本专利技术属于配电网规划
，特别涉及一种配电网双层适应性扩展规划方法和系统。

技术介绍

[0002]目前，国内外对于配电网适应性扩展规划方法的研究已取得一定进展。有学者以配电网损耗、停电损失为目标，考虑时序特性和多场景提出了多目标分布式电源选址定容规划模型，给出了场景和场景权重的确定方法，并应用遗传算法的多段染色体编码方式，根据节点视在功率二阶精确矩处理不可行解，有效地提高了优化效率；有学者基于线性化技术和近似化处理，将配电网多阶段长期扩展规划问题转化为混合整数线性规划问题，并考虑新建变电站和改造变电站、安装并联电容器和调压器、新建线路和改造线路以及网络重构等手段，实现了配电网投资运维总费用的最小化；也有学者重点考虑DG的主动管理模式，通过对DG的有功和无功出力进行主动控制，实现了配电网扩展规划方案的优化，相比传统规划方法更具参考意义。
[0003]可以看出，现有方法大多考虑了多目标、多场景、多阶段的配电网优化规划模型，在此基础上运用不同数学方法加以求解，旨在寻求更优的扩展规划方案。然而，随着配电网中多种分布式电源和多元负荷的渗透率不断增大以及各种运行控制设备的大量接入，现有规划方法仍具有改进空间。一方面，现有规划方法的目标函数多以提升配电网可靠性和经济性为主，而较少考虑配电网对多种分布式电源和负荷的接纳能力问题；另一方面，配电网规划运行相互独立的分析模式不利于配电网适应力的优化提升，未来的配电网规划方法需要适当结合不同的运行优化手段，实现配电网灵活性资源优化配置和控制设备优化运行的统一，以最大化复杂运行环境下配电网的适应能力；同时，对于考虑未来环境收益、地理位置以及多阶段适应性建设改造问题也有待进一步研究。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种配电网双层适应性扩展规划方法和系统。考虑源荷不确定性的配电网双层适应性扩展规划方法采用区间数学和仿射数学处理不确定性，能够有效追踪光伏出力和负荷需求的不确定性对规划方案的影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种配电网双层适应性扩展规划方法，包括以下步骤：
[0007]构建配电网适应性双层扩展规划模型；其中模型包括上层模型和下层模块；上层模型为优化变电站的新建及改造策略和线路的新建及改造策略；下层模型为优化光伏配置策略和SVC配置策略；
[0008]构建配电网适应性双层扩展规划模型约束条件，所述约束条件包括配电网三相仿射潮流约束、辐射拓扑约束、稳态运行约束和多阶段规划约束；
[0009]在满足所述双层扩展规划模型约束条件前提下，采用基于仿射数学的非支配排序
二代遗传算法求解所述双层扩展规划模型得到所有扩展规划方案。
[0010]进一步的，所述上层模型的第一目标函数为总经济费用最小和网架适应性最大；
[0011]所述总经济费用最小的表达式为：
[0012][0013][0014][0015][0016][0017]其中，为表示阶段h内节点i处是否新建c型变电站；表示阶段h内节点i处是否升级为c型变电站；表示阶段h内节点i、j之间是否新建k型线路；表示阶段h内节点i、j之间否升级为k型线路；β
i,h
表示阶段h内节点i处是否安装光伏电源；γ
i,h
表示阶段h内节点i处是否安装SVC；τ
i,c,h
表示阶段h内节点i处c型变电站是否投运；μ
ij,k,h
表示阶段h内节点i、j之间k型线路是否运行；为新建单个c型变电站所需费用；为将单个变电站升级为c型所需费用；为新建单位长度k型线路所需费用；为将单位长度线路升级为k型所需费用；为安装单位容量光伏电源所需费用；为安装单台SVC所需费用；为单个c型变电站运维费用；为单位长度k型线路运维费用；为单位容量光伏电源运维费用和为单台SVC运维费用；λ1为通货膨胀率；λ2为利率；Ω
n
为所有节点集合；Ω
ss
为变电站节点集合；Ω
l
为所有线路集合；Ω
c
为变电站类型集合、Ω
k
为线路类型集合；Ω
t,h
为阶段h内的时段t集合；为阶段h内节点i处的光伏安装容量；为阶段h内时段t节点i处的光伏有功出力；为阶段h内时段t的光伏发电效率仿射形式；为阶段h内时段t的节点i的电压幅值仿射形式；为阶段h内时段t的节点j的电压幅值仿射形式；为阶段h内时段t的节点i、j之间的电压相角差仿射形式；G
ij,h
为阶段h内节点i、j之间的支路电导；l
ij
为线路ij的长度；ε
t,h
为阶段h内时段t的时长；α
loss
为单位电量网损费用；α
pur
为单位电量上级电网购电成本；
[0018]所述网架适应性f2最大的表达式为：
[0019][0020][0021][0022][0023]其中，R
tie,h
为线路联络度，表示配电网联络线分布密集程度；R
cohesion,h
为网络凝聚度，表示配电网网架凝聚性强弱；α1为线路联络度的加权系数；α2为网络凝聚度的加权系数；为阶段h变电站d供电区域内的线路集合；为阶段h变电站d供电区域内的联络线集合；为阶段h不同供电区域间的联络线集合；e
ij,h
为阶段h内节点i、j之间的电气距离；为节点i所在供电区域内的节点集合；c
ij,h
为0-1决策变量，表示阶段h内节点i、j连通与否；z
l,k
为k型线路单位长度阻抗(Ω/km)；
[0024]表示各变电站供电区域的平均线路联络度；表示不同供电区域间的线路联络度。
[0025]进一步的，所述下层模型的第二目标函数为运行适应力最大和光伏渗透不均衡度f4最小；
[0026]所述运行适应力最大的表达式为：
[0027][0028][0029][0030]其中，为阶段h内的平均电压越限裕度；为阶段h内的平均电流越限裕
度仿射形式；α3为平均电压越限裕度的加权系数；α4分别为平均电流越限裕度仿射形式的加权系数；V
max
为最大节点电压幅值限值；为阶段h内时段t的k型线路流过的p相电流幅值仿射形式；为k型线路的最大允许载流量；
[0031]所述光伏渗透不均衡度f4最小的表达式为：
[0032][0033][0034][0035]其中，为阶段h变电站d供电区域内的光伏渗透率；为阶段h各变电站供电区域的平均光伏渗透率；为阶段h变电站d供电区域内的节点集合；Ω
′
ss
为已投运变电站节点集合；为阶段h内节点i处的有功负荷峰值。
[0036]进一步的，所述配电网三相仿射潮流约束的表达式为：
[0037][0038]其中，为阶段h内时段t节点i的p相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网双层适应性扩展规划方法，其特征在于，包括以下步骤：构建配电网适应性双层扩展规划模型；其中模型包括上层模型和下层模块；上层模型为优化变电站的新建及改造策略和线路的新建及改造策略；下层模型为优化光伏配置策略和SVC配置策略；构建配电网适应性双层扩展规划模型约束条件，所述约束条件包括配电网三相仿射潮流约束、辐射拓扑约束、稳态运行约束和多阶段规划约束；在满足所述双层扩展规划模型约束条件前提下，采用基于仿射数学的非支配排序二代遗传算法求解所述双层扩展规划模型得到所有扩展规划方案。2.根据权利要求1所述的一种配电网双层适应性扩展规划方法，其特征在于，所述上层模型的第一目标函数为总经济费用最小和网架适应性最大；所述总经济费用最小的表达式为：最小的表达式为：最小的表达式为：最小的表达式为：最小的表达式为：其中，为表示阶段h内节点i处是否新建c型变电站；表示阶段h内节点i处是否升级为c型变电站；表示阶段h内节点i、j之间是否新建k型线路；表示阶段h内节点i、j之间否升级为k型线路；β
i,h
表示阶段h内节点i处是否安装光伏电源；γ
i,h
表示阶段h内节点i处是否安装SVC；τ
i,c,h
表示阶段h内节点i处c型变电站是否投运；μ
ij,k,h
表示阶段h内节点i、j之间k型线路是否运行；为新建单个c型变电站所需费用；为将单个变电站升级为c型所需费用；为新建单位长度k型线路所需费用；为将单位长度线路升级为k型所需费用；为安装单位容量光伏电源所需费用；为安装单台SVC所需费用；为单个c型变电站运维费用；为单位长度k型线路运维费用；为单位容量光伏电源运维费用和为单台SVC运维费用；λ1为通货膨胀率；λ2为利率；Ω
n
为所有节点集合；Ω
ss
为变电站节点集合；Ω
l
为所有线路集合；Ω
c
为变电站类型集合、Ω
k
为线路类型集合；Ω
t,h
为
阶段h内的时段t集合；为阶段h内节点i处的光伏安装容量；为阶段h内时段t节点i处的光伏有功出力；为阶段h内时段t的光伏发电效率仿射形式；为阶段h内时段t的节点i的电压幅值仿射形式；为阶段h内时段t的节点j的电压幅值仿射形式；为阶段h内时段t的节点i、j之间的电压相角差仿射形式；G
ij,h
为阶段h内节点i、j之间的支路电导；l
ij
为线路ij的长度；ε
t,h
为阶段h内时段t的时长；α
loss
为单位电量网损费用；α
pur
为单位电量上级电网购电成本；所述网架适应性f2最大的表达式为：最大的表达式为：最大的表达式为：最大的表达式为：其中，R
tie,h
为线路联络度，表示配电网联络线分布密集程度；R
cohesion,h
为网络凝聚度，表示配电网网架凝聚性强弱；α1为线路联络度的加权系数；α2为网络凝聚度的加权系数；为阶段h变电站d供电区域内的线路集合；为阶段h变电站d供电区域内的联络线集合；为阶段h不同供电区域间的联络线集合；e
ij,h
为阶段h内节点i、j之间的电气距离；为节点i所在供电区域内的节点集合；c
ij,h
为0-1决策变量，表示阶段h内节点i、j连通与否；z
l,k
为k型线路单位长度阻抗(Ω/km)；表示各变电站供电区域的平均线路联络度；表示不同供电区域间的线路联络度。3.根据权利要求1所述的一种配电网双层适应性扩展规划方法，其特征在于，所述下层模型的第二目标函数为运行适应力最大和光伏渗透不均衡度f4最小；所述运行适应力最大的表达式为：
其中，为阶段h内的平均电压越限裕度；为阶段h内的平均电流越限裕度仿射形式；α3为平均电压越限裕度的加权系数；α4分别为平均电流越限裕度仿射形式的加权系数；V
max
为最大节点电压幅值限值；为阶段h内时段t的k型线路流过的p相电流幅值仿射形式；为k型线路的最大允许载流量；所述光伏渗透不均衡度f4最小的表达式为：最小的表达式为：最小的表达式为：其中，为阶段h变电站d供电区域内的光伏渗透率；为阶段h各变电站供电区域的平均光伏渗透率；为阶段h变电站d供电区域内的节点集合；Ω
′
ss
为已投运变电站节点集合；为阶段h内节点i处的有功负荷峰值。4.根据权利要求1所述的一种配电网双层适应性扩展规划方法，其特征在于，所述配电网三相仿射潮流约束的表达式为：其中，为阶段h内时段t节点i的p相、为节点j的f相电压幅值仿射形式；为阶段h内时段t节点i的p相电压与节点j的f相电压之间的相角差仿射形式；G
ij,pf,h
为阶段
h内节点i的p相与节点j的f相之间的支路电导、B
ij,pf,h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，鉴庆之，李文升，赵龙，郑志杰，吴奎华，梁荣，杨波，杨扬，刘蕊，綦陆杰，崔灿，冯旭，杨慎全，曹璞佳，贾善杰，李勃，朱毅，李昭，李凯，王耀雷，赵韧，刘钊，刘淑莉，张雯，邓少治，王延朔，张博颐，李昊，
申请(专利权)人：山东智源电力设计咨询有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：