考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法技术

一种考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法。其包括获取基础数据；构建分布式光伏并网最大接纳能力计算模型；转化成混合整数二阶锥规划模型并求解；构建能源站日前经济调度的优化模型；转化成混合整数二阶锥规划模型并求解，获得分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案等步骤。本发明专利技术效果：根据能源行业及能源市场化改革的发展趋势，结合了分布式能源站来考虑分布式光伏并网接纳能力计算问题，在提升了配电网对分布式光伏的消纳能力的同时保证了分布式能源站的运行经济性。

【技术实现步骤摘要】
考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法
本专利技术属于配电网分布式光伏并网接纳能力计算
，特别是涉及一种考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法。
技术介绍
近年来，随着化石燃料资源的逐渐枯竭和环境问题的日益突出，光伏发电、风力发电等可再生能源得到了大力发展和利用，同时作为区域综合能源系统中典型多能耦合载体的分布式能源站也得到了大力应用推广。由于可再生能源发电受环境因素的影响，其具有明显的随机性和波动性，从而给配电网的安全运行带来了诸多问题，同时分布式能源站作为区域综合能源系统中的重要组成部分，通过充分利用多能源的互补特性，能够提升配电系统运行的灵活性、提高能源利用效率、提高配电网的分布式光伏并网接纳能力。因此，如何实现考虑含分布式能源站的配电网光伏最大接入能力分析与评估，对于实现光伏的充分消纳与能源的高效利用具有重要意义。目前，针对配电网分布式电源的接纳能力计算方法主要有内点法、解析法、启发式算法等，同时考虑到分布式能源站的引入，其自身的经济调度问题也必须被考虑进来，在完成光伏最大接入能力分析的同时确定出分布式能源站最优策略，由于计算规模的限制，以及对于求解速度、精度的要求使得传统分析方法不再适用，具有一定的局限性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种通过优化分布式能源站中可控单元的运行方案，确定配电网分布式光伏最大并网容量的基于添加割平面约束的混合整数二阶锥规划的考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤A、获取配电网的包括网架结构、线路参数、负荷水平，能源站在配电网中的连接节点，能源站的基本架构和设备参数，分布式光伏的接入位置和功率因数，分布式光伏及电、热负荷的日运行特性预测曲线，室外温度预测曲线、室内温度变化范围及房屋基础参数，配电网的基准电压、基准功率、平衡节点的电压幅值及相角、运行电压水平和支路电流限制在内的基础数据；步骤B、设置锥松弛最大偏差的计算精度和最大迭代次数，并设置迭代次数初值；步骤C、依据步骤A获取的基础参数，选取配电网中根节点为配电网的平衡节点，以分布式光伏并网容量最大为目标函数，设定电功率平衡(配电网潮流约束)、热功率平衡、用户室内舒适度、能源站设备运行、配电网运行电压水平、配电网支路电流和分布式光伏运行约束条件，构建考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型；步骤D、根据二阶锥规划的标准形式对步骤C构建的考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型(MixedIntegerSecond-OrderConeProgramming,MISOCP)；步骤E、从步骤B中设置的迭代次数初值开始进行迭代，并判断迭代次数是否小于步骤B中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；步骤F、采用CPLEX求解器求解步骤D中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得分布式光伏最大并网容量；步骤G、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤B中设置的锥松弛最大偏差的计算精度，若满足，转到步骤I，否则进入下一步骤；步骤H、迭代次数加1，在步骤D中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤E；步骤I、再次设置锥松弛最大偏差的计算精度和最大迭代次数，并设置迭代次数初值；步骤J、依据步骤A提供的基础参数和步骤F计算得到的分布式光伏最大并网容量，选取配电网中根节点为配电网的平衡节点，以能源站全天运行总费用最小为目标函数，设定电功率平衡(配电网潮流约束)、热功率平衡、用户室内舒适度、能源站设备运行、配电网运行电压水平、配电网支路电流和分布式光伏运行约束条件，构建能源站日前经济调度的优化模型；步骤K、根据二阶锥规划的标准形式对步骤J构建的能源站日前经济调度的优化模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型；步骤L、从步骤I中设置的迭代次数初值开始进行迭代，并判断迭代次数是否小于步骤I中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；步骤M、采用CPLEX求解器求解步骤K中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案；步骤N、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤I中设置的计算精度，若满足，转到步骤P，否则进入下一步骤；步骤O、迭代次数加1，在步骤K中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤L；步骤P、输出步骤M获得的分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案。在步骤C中，所述的考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型的目标函数表达式为：其中，NPV表示配电系统中接入的分布式光伏总数，表示第k次迭代中节点i上接入的分布式光伏的装机容量；电功率平衡约束条件表达式为：其中，δ(j)表示以j为末端节点的支路首端节点集合；ξ(j)表示以j为首端节点的支路末端节点集合；Pij,t,k和Qij,t,k分别表示第k次迭代中t时刻节点i流向节点j的有功和无功功率；Pj,t,k和Qj,t,k分别表示第k次迭代中t时刻节点i的有功和无功注入功率；rij和xij分别表示线路ij的电阻和电抗；Iij,t,k表示第k次迭代中t时刻线路ij上的电流幅值；Ui,t,k表示第k次迭代中t时刻节点i的电压幅值；和分别表示第k次迭代中t时刻节点j处的CHP机组的有功、无功出力；表示t时刻节点j处的分布式光伏波动系数；表示第k次迭代中t时刻节点j处的分布式光伏无功出力；和分别表示第k次迭代中t时刻节点j处的电储能设备的放电功率和充电功率；表示第k次迭代中在t时刻节点j处的电加热锅炉设备的用电功率；和分别表示t时刻节点j处基础负荷所消耗的有功和无功功率。热功率平衡约束条件表达式为：其中，和TtOUT分别表示第k次迭代中t时刻的室内和室外温度；R表示房屋的热阻；CAIR表示空气的比热容；表示节点i处的用户数目；Ht,k表示第k次迭代中t时刻的单个用户所消耗的热功率；和分别表示第k次迭代中t时刻节点i处的CHP机组、燃气锅炉和电加热锅炉的热出力。用户室内舒适度约束条件表达式为：-ΔH≤Ht+1,k-Ht,k≤ΔH(40)其中，和TtIN分别表示t时刻的室内温度上下限；和分别表示第k次迭代中起始时刻和末端时刻的室内温度；ΔH表示用户热功率的爬坡率；和H分别表示用户热功率的上下限。能源站设备运行约束条件表达式为：1)CHP机组：其中，和分别表示第k次迭代中t时刻节点i处的CHP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法，其特征在于：所述的计算方法包括按顺序进行的下列步骤：/n步骤A、获取配电网的包括网架结构、线路参数、负荷水平，能源站在配电网中的连接节点，能源站的基本架构和设备参数，分布式光伏的接入位置和功率因数，分布式光伏及电、热负荷的日运行特性预测曲线，室外温度预测曲线、室内温度变化范围及房屋基础参数，配电网的基准电压、基准功率、平衡节点的电压幅值及相角、运行电压水平和支路电流限制在内的基础数据；/n步骤B、设置锥松弛最大偏差的计算精度和最大迭代次数，并设置迭代次数初值；/n步骤C、依据步骤A获取的基础参数，选取配电网中根节点为配电网的平衡节点，以分布式光伏并网容量最大为目标函数，设定电功率平衡即配电网潮流约束、热功率平衡、用户室内舒适度、能源站设备运行、配电网运行电压水平、配电网支路电流和分布式光伏运行约束条件，构建考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型；/n步骤D、根据二阶锥规划的标准形式对步骤C构建的考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型；/n步骤E、从步骤B中设置的迭代次数初值开始进行迭代，并判断迭代次数是否小于步骤B中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；/n步骤F、采用CPLEX求解器求解步骤D中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得分布式光伏最大并网容量；/n步骤G、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤B中设置的锥松弛最大偏差的计算精度，若满足，转到步骤I，否则进入下一步骤；/n步骤H、迭代次数加1，在步骤D中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤E；/n步骤I、再次设置锥松弛最大偏差的计算精度和最大迭代次数，并设置迭代次数初值；/n步骤J、依据步骤A提供的基础参数和步骤F计算得到的分布式光伏最大并网容量，选取配电网中根节点为配电网的平衡节点，以能源站全天运行总费用最小为目标函数，设定电功率平衡(配电网潮流约束)、热功率平衡、用户室内舒适度、能源站设备运行、配电网运行电压水平、配电网支路电流和分布式光伏运行约束条件，构建能源站日前经济调度的优化模型；/n步骤K、根据二阶锥规划的标准形式对步骤J构建的能源站日前经济调度的优化模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型；/n步骤L、从步骤I中设置的迭代次数初值开始进行迭代，并判断迭代次数是否小于步骤I中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；/n步骤M、采用CPLEX求解器求解步骤K中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案；/n步骤N、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤I中设置的计算精度，若满足，转到步骤P，否则进入下一步骤；/n步骤O、迭代次数加1，在步骤K中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤L；/n步骤P、输出步骤M获得的分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案。/n...

【技术特征摘要】
1.一种考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法，其特征在于：所述的计算方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤A、获取配电网的包括网架结构、线路参数、负荷水平，能源站在配电网中的连接节点，能源站的基本架构和设备参数，分布式光伏的接入位置和功率因数，分布式光伏及电、热负荷的日运行特性预测曲线，室外温度预测曲线、室内温度变化范围及房屋基础参数，配电网的基准电压、基准功率、平衡节点的电压幅值及相角、运行电压水平和支路电流限制在内的基础数据；
步骤B、设置锥松弛最大偏差的计算精度和最大迭代次数，并设置迭代次数初值；
步骤C、依据步骤A获取的基础参数，选取配电网中根节点为配电网的平衡节点，以分布式光伏并网容量最大为目标函数，设定电功率平衡即配电网潮流约束、热功率平衡、用户室内舒适度、能源站设备运行、配电网运行电压水平、配电网支路电流和分布式光伏运行约束条件，构建考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型；
步骤D、根据二阶锥规划的标准形式对步骤C构建的考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型；
步骤E、从步骤B中设置的迭代次数初值开始进行迭代，并判断迭代次数是否小于步骤B中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；
步骤F、采用CPLEX求解器求解步骤D中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得分布式光伏最大并网容量；
步骤G、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤B中设置的锥松弛最大偏差的计算精度，若满足，转到步骤I，否则进入下一步骤；
步骤H、迭代次数加1，在步骤D中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤E；
步骤I、再次设置锥松弛最大偏差的计算精度和最大迭代次数，并设置迭代次数初值；
步骤J、依据步骤A提供的基础参数和步骤F计算得到的分布式光伏最大并网容量，选取配电网中根节点为配电网的平衡节点，以能源站全天运行总费用最小为目标函数，设定电功率平衡(配电网潮流约束)、热功率平衡、用户室内舒适度、能源站设备运行、配电网运行电压水平、配电网支路电流和分布式光伏运行约束条件，构建能源站日前经济调度的优化模型；
步骤K、根据二阶锥规划的标准形式对步骤J构建的能源站日前经济调度的优化模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型；
步骤L、从步骤I中设置的迭代次数初值开始进行迭代，并判断迭代次数是否小于步骤I中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；
步骤M、采用CPLEX求解器求解步骤K中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案；
步骤N、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤I中设置的计算精度，若满足，转到步骤P，否则进入下一步骤；
步骤O、迭代次数加1，在步骤K中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤L；
步骤P、输出步骤M获得的分布式光伏最大并网容量、能源站全天运行总费用、配电网潮流计算结果和能源站各组成单元的运行方案。


2.根据权利要求1所述的考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法，其特征在于：在步骤C中，所述的考虑分布式能源站的分布式光伏并网最大接纳能力计算模型的目标函数表达式为：



其中，NPV表示配电系统中接入的分布式光伏总数，表示第k次迭代中节点i上接入的分布式光伏的装机容量；
电功率平衡约束条件表达式为：


















其中，δ(j)表示以j为末端节点的支路首端节点集合；ξ(j)表示以j为首端节点的支路末端节点集合；Pij,t,k和Qij,t,k分别表示第k次迭代中t时刻节点i流向节点j的有功和无功功率；Pj,t,k和Qj,t,k分别表示第k次迭代中t时刻节点i的有功和无功注入功率；rij和xij分别表示线路ij的电阻和电抗；Iij,t,k表示第k次迭代中t时刻线路ij上的电流幅值；Ui,t,k表示第k次迭代中t时刻节点i的电压幅值；和分别表示第k次迭代中t时刻节点j处的CHP机组的有功、无功出力；表示t时刻节点j处的分布式光伏波动系数；表示第k次迭代中t时刻节点j处的分布式光伏无功出力；和分别表示第k次迭代中t时刻节点j处的电储能设备的放电功率和充电功率；表示第k次迭代中在t时刻节点j处的电加热锅炉设备的用电功率；和分别表示t时刻节点j处基础负荷所消耗的有功和无功功率；
热功率平衡约束条件表达式为：






其中，和TtOUT分别表示第k次迭代中t时刻的室内和室外温度；R表示房屋的热阻；CAIR表示空气的比热容；表示节点i处的用户数目；Ht,k表示第k次迭代中t时刻的单个用户所消耗的热功率；和分别表示第k次迭代中t时刻节点i处的CHP机组、燃气锅炉和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗凤章，矫政，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12