一种分布式光伏容量多目标优化规划方法技术

本发明专利技术提出了一种分布式光伏容量多目标优化规划方法，包括以下步骤：1)考虑经济性及环保性设定目标函数；2)构造分布式光伏容量多目标优化规划模型；3)引入隶属度函数，将多目标优化问题转化为单目标优化问题；4)求解模型，输出折中解。5)根据折中解，对分布式光伏容量配置进行优化。该方法首先以光伏投资者年收益最大以及年光伏消纳率最高构造多目标优化模型，利用隶属度函数将各目标值转化为隶属度值并利用最大化最小隶属度的方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题求得折中解，最后，根据折中解对分布式光伏容量进行配置。本方法弥补传统分布式光伏容量优化规划模型通常只考虑单一目标导致经济环保效应下降的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光伏容量多目标优化规划方法
本专利技术涉及分布式电源优化规划领域，特别是涉及一种分布式光伏容量多目标优化规划方法。
技术介绍
随着能源危机的加重以及分布式电源技术的发展，越来越多的分布式电源接入配电网。其中分布式光伏投资者因受国家相关政策激励影响，制定的光容量规划方案往往偏高，导致接入配电网后实际收益值低于预期收益。同时，光伏规划时往往缺乏对光伏年消纳率的考虑，导致实际运行中时常需要弃光限电，资源无法充分利用。文献(靳伟,陈岩,王文宾,李会彬,李征.薄弱配电网高比例分布式光伏并网消纳规划研究[J].河北工业科技,2020,37(03):151-158.)考虑光伏消纳率建立了分布式光伏规划模型，但是缺乏对经济性的考虑；文献(吴璐阳,刘福斌,辛洁晴,邢伟.计入激励政策影响的分布式光伏装机容量预测[J/OL].电力系统及其自动化学报:1-8[2020-08-16].https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000414.)从激励政策角度考虑建立分布式光伏规划模型，但是缺乏光伏消纳率的考虑。
技术实现思路
本专利技术提出了一种分布式光伏容量多目标优化规划方法。该方法首先以光伏投资者年收益最大以及年光伏消纳率最高构造多目标优化模型，然后，利用隶属度函数将各目标值转化为隶属度值，最后利用最大化最小隶属度的方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题求得折中解。本方法弥补了传统分布式光伏容量优化规划模型通常只考虑单一目标导致经济环保效应下降的缺陷，且所提方法适用性强，可用于指导配电网分布式光伏优化规划。本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。一种分布式光伏容量多目标优化规划方法，包括以下步骤：1)考虑经济性及环保性设定目标函数；2)构造分布式光伏容量多目标优化规划模型及规划模型约束；3)引入隶属度函数，将多目标优化模型转化为单目标优化模型；4)求解单目标优化模型，获输出折中解；5)根据折中解，对分布式光伏容量配置进行优化。优选的，所述步骤1)中考虑经济性及环保性设定目标函数包括：经济性考虑光伏投资者年收益最大，光伏投资者年收益应为光伏年发电收益及年成本费用之差，具体如下：maxf1＝M-C式中：f1为光伏投资者年收益；M为光伏年发电收益；C为光伏年成本费用；其中，光伏年发电收益M具体表示为：式中：r1、r2、r3分别为用户购电价、电网公司回购价以及国家补贴电价；PG1,i、PG2，i、PG3，i分别为第i小时分布式光伏就地供给用户的电量、上网电量以及总电量；考虑光伏全生命周期成本，光伏年成本费用C表示如下：式中：C0为单位容量安装成本；γ0为折现率；n是光伏设计使用寿命；μ0为运行维护率；SG为光伏电池板接受光照的面积；环保性考虑光伏年消纳率最高，不合理的分布式光伏容量配置将带来严重的弃光问题，无法实现对可再生能源的充分利用，具体如下：式中：Px，i为第i小时被削减上网的电量；PG,i为第i小时光伏发电有功出力值；f2为光伏电源年消纳率。优选的，所述分布式光伏容量多目标优化规划模型如下：PG＝ηGISG式中：PG为光伏发电有功出力值；ηG为光伏发电转换效率；I为光照强度；SG为光伏电池板接受光照的面积。优选的，所述规划模型约束包括分布式光伏安装容量约束、配电网潮流约束、节点电压约束、光伏出力削减量约束。优选的，所述分布式光伏安装容量约束满足：Sj,min≤Sj≤Sj,max式中：Sj,min、Sj,max分别为第j个分布式光伏电源安装容量的下限和上限，Sj为第j个分布式光伏电源安装容量；分布式光伏接入配电网，配电网潮流约束如下：式中：Pj、Qj分别为配电网节点j处注入的有功功率和无功功率；Uj、Uk分别为节点j与节点k的电压值；Gj,k、Bj,k分别为节点j与节点k之间的电导和电纳值；δj，k为节点j与节点k之间的相角差；Np为配电网节点个数；节点电压约束为：Uj,min≤Uj≤Uj,max式中：Uj,min、Uj,max分别为节点j的电压上下限，Uj为节点j的电压；光伏出力削减量约束为：式中：PD，i,j为第i小时节点j的有功负荷；Px,i,j、PG,i,j分别为第i小时接在节点j的光伏出力削减量和光伏出力值。优选的，所述引入隶属度函数，将各目标值转化为隶属度值：式中：μ[fl]为各目标隶属度值；flmax、flmin分别是fl的最大值和最小值，分别对各目标进行单目标优化，从各单目标优化结果中可得flmax、flmin；flmax、flmin分别表示第l个目标的最大值和最小值；fl表示第l个目标指值；隶属度值表示各目标与单目标优化所得最优值的偏差程度，隶属度值越小，则在多目标优化中，该目标优化结果越好。优选的，所述单目标优化模型如下：式中：ξ为引入变量，表示各目标隶属度值中的最小值，G为不等式约束集合；H为等式约束集合；s.t.表示约束，A、B即为fA、fB中的A、B，表示第一个目标和第二个目标。优选的，所述步骤5)根据折中解获得兼顾经济目标和环保目标，根据所得折中解及相应光伏容量配置方案和相应的光伏消纳率、光伏投资者年收益，对分布式光伏容量配置进行优化。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术中考虑光伏投资者收益以及光伏消纳率建立了分布式光伏容量多目标优化模型，从经济及环保角度出发规划分布式光伏容量，比单一考虑经济目标规划分布式光伏容量更具合理性。(2)本专利技术所提的方法针对多目标模型求解，引入了隶属度函数将多目标优化问题转化为单目标优化问题，使得求解更简易且能获得理想的折中解。附图说明图1为本专利技术的分布式光伏容量多目标优化规划方法的流程图；图2为某配电网接入分布式光伏的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下结合附图并举实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术的一种分布式光伏容量多目标优化规划方法，包括以下步骤：步骤S110、考虑经济性及环保性设定目标函数：经济性考虑光伏投资者年收益最大，光伏投资者年收益应为光伏年发电收益及年成本费用之差，具体如下：maxf1＝M-C式中：f1为光伏投资者年收益；M为光伏年发电收益；C为光伏年成本费用。其中，M具体表示为：式中：r1、r2、r3分别为用户购电价，电网公司回购价以及国家补贴电价。PG1,i、PG2，i、PG3，i分别为第i小时分布式光伏就地供给用户的电量、上网电量以及总电量。考虑光伏全生命周期成本，C表示如下：式中：C0为单位容量安装成本；γ0为折现率；n是光伏设计使用寿命；μ0为运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式光伏容量多目标优化规划方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)考虑经济性及环保性设定目标函数；/n2)构造分布式光伏容量多目标优化规划模型及规划模型约束；/n3)引入隶属度函数，将多目标优化模型转化为单目标优化模型；/n4)求解单目标优化模型，获输出折中解；/n5)根据折中解，对分布式光伏容量配置进行优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式光伏容量多目标优化规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)考虑经济性及环保性设定目标函数；
2)构造分布式光伏容量多目标优化规划模型及规划模型约束；
3)引入隶属度函数，将多目标优化模型转化为单目标优化模型；
4)求解单目标优化模型，获输出折中解；
5)根据折中解，对分布式光伏容量配置进行优化。


2.根据权利要求1所述的分布式光伏容量多目标优化规划方法，其特征在于，所述步骤1)中考虑经济性及环保性设定目标函数包括：
经济性考虑光伏投资者年收益最大，光伏投资者年收益应为光伏年发电收益及年成本费用之差，具体如下：
maxf1＝M-C
式中：f1为光伏投资者年收益；M为光伏年发电收益；C为光伏年成本费用；
其中，光伏年发电收益M具体表示为：



式中：r1、r2、r3分别为用户购电价、电网公司回购价以及国家补贴电价；PG1,i、PG2，i、PG3，i分别为第i小时分布式光伏就地供给用户的电量、上网电量以及总电量；
考虑光伏全生命周期成本，光伏年成本费用C表示如下：



式中：C0为单位容量安装成本；γ0为折现率；n是光伏设计使用寿命；μ0为运行维护率；SG为光伏电池板接受光照的面积；
环保性考虑光伏年消纳率最高，不合理的分布式光伏容量配置将带来严重的弃光问题，无法实现对可再生能源的充分利用，具体如下：



式中：Px，i为第i小时被削减上网的电量；PG,i为第i小时光伏发电有功出力值；f2为光伏电源年消纳率。


3.根据权利要求2所述的分布式光伏容量多目标优化规划方法，其特征在于，所述分布式光伏容量多目标优化规划模型如下：
PG＝ηGISG
式中：PG为光伏发电有功出力值；ηG为光伏发电转换效率；I为光照强度；SG为光伏电池板接受光照的面积。


4.根据权利要求3所述的分布式光伏容量多目标优化规划方法，其特征在于，所述规划模型约束包括分布式光伏安装容量约束、配电网潮流约束、节点电压约束、光伏出力削减量约束。


5.根据权利要求4所述的分布式光伏容量多目标优化规划方...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱翰鑫，余涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44