基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法技术

本发明专利技术提供了基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法。首先以配电网中分布式光伏并网容量最大化为目标函数，考虑分布式光伏运行约束、节点功率平衡约束、潮流约束、支路传输容量约束、节点电压约束等约束条件；然后建立分布式光伏出力和负荷需求的矩不确定性的模糊集，并考虑节点电压和支路传输容量越限机会约束，采用锥线性的对偶变换和S‑引理将矩不确定输入下的分布式光伏极限并网容量优化模型重构并分段线性化为混合整数线性规划模型求解，便于直接调用商业求解器Cplex求解。

【技术实现步骤摘要】
基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法
本专利技术属于分布式发电并网
，具体涉及基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法。
技术介绍
分布式光伏发电具有灵活性大、投资低、建设周期短、占地面积小等优点，十分符合国家可持续发展的战略需求。随着分布式光伏发电技术的日益成熟和多层级市场奖励机制，分布式光伏发电项目的规划与建设快速推进，大量的分布式光伏电站直接并入配电网。分布式光伏发电不同于传统电源，其出力具有随机性和波动性，稳定性差，容易受季节、天气等多方面因素的影响，无法将其当作稳定电源来完全接纳。因此，配电网对分布式光伏的接纳能力，即分布式光伏极限并网容量需要进行准确评估和分析，这对促进分布式光伏安全、经济消纳具有十分重要的作用。目前国内外对分布式光伏极限并网容量评估方法的研究主要分为基于多次仿真校验的模拟法和基于数学规划的优化法。基于多次仿真校验的模拟法通过仿真软件对分布式光伏接入后配电网的运行状态进行模拟，并对安全约束进行逐一校验，因而该方法实施简单，但耗时大。基于数学规划的优化法是以分布式光伏极限并网容量最大化为目标，以配电网的各种安全约束、潮流方程约束等为约束条件，并采用不同的数学规划方法求解。该方法的优点是建立的分布式光伏极限并网容量优化模型准确，优化结果可靠，但不同的约束条件下产生不同的结果，因此，需要精确建立优化模型。传统的确定性分布光伏极限并网容量优化模型并未考虑分布式光伏出力的波动性，难以适用于分布式光伏极限并网容量评估。为此，随机规划模型、鲁棒规划模型、机会约束规划模型别被引入到分布式光伏极限并网容量评估。分布式光伏极限并网容量鲁棒规模则不需要建立精确的概率模型，而仅需要获取光伏出力的区间集合，但鲁棒规划结果较为保守，不利于最大化消纳分布式光伏。机会约束规划模型是指允许分布式光伏极限并网容量不满足配电网的某些不等式约束条件，但是必须使得满足配电网约束条件的概率不低于事先设定的置信水平。分布式光伏并网容量的机会约束规划模型虽然比较接近实际，但仍然需要对分布式光伏出力或者预测误差进行精确概率描述或经验性的假设。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，用于准确获取分布式光伏极限并网容量评估中的概率分布参数。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，包括以下步骤：S1：初始化，输入配电网线路参数、分布式光伏出力和负荷预测基准值；S2：建立配电网极限分布式光伏并网容量优化模型；以配电网中分布式光伏并网容量最大化为目标函数，引入包括分布式光伏运行约束、节点功率平衡约束、潮流约束、支路传输容量约束、节点电压约束的约束条件；S3：建立分布式光伏出力和负荷需求的矩不确定性模糊集；S4：重构节点电压和支路传输容量越限机会约束条件；S5：线性化步骤S4重构后的约束条件；S6：通过商业求解器求解步骤S1至步骤S5建立并转化后的混合整数线性规划模型，输出分布式光伏极限并网容量。按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：S21：设节点i处的分布式光伏并网容量为Si，分布式光伏接入节点集合为ΨPV，以配电网中分布式光伏并网容量最大化为目标函数：S22：引入优化配电网中分布式光伏并网容量的约束条件包括：分布式光伏运行约束、节点功率平衡约束、潮流约束、支路传输容量约束、节点电压约束。进一步的，所述的步骤S22中，设节点i在t时刻分布式光伏实际输出有功功率为无功功率为节点i在t时段分布式光伏功率转换系数为节点i在t时段分布式光伏的功率因数为分布光伏并网容量评估周期为T，则分布式光伏运行约束为：进一步的，所述的步骤S22中，设节点i在t时刻负荷实际有功功率需求为无功功率需求为支路ij在t时刻从节点i流向节点j的有功功率为Pij,t、无功功率为Qij,t；配电网所有节点集合为Ψn，则节点功率平衡约束为：进一步的，所述的步骤S22中，设支路ij的最大传输容量为Sij,max，则支路传输容量约束为：此时支路传输容量约束是一个圆锥约束，采用多面体范数近似为：进一步的，所述的步骤S22中，设节点i在t时刻的电压幅值为Vi,t、电压幅值的平方为Ui,t，配电网中所有支路集合为Ψb，支路ij的电阻为rij、电抗值为xij，则潮流约束采用Distflow支路潮流模型描述为：定义新变量支路电流幅值的平方Lij,t为：设引入的虚拟中间变量为uij,t，则将上式松弛后采用两个三维二阶锥联合表示为：设k＝1,2,…,K，K为多面体的面数，一般取11满足二阶锥的近似精度；设ak、bk、mk、nk为多面体线性化引入的虚拟变量，进一步采用多面体近似为：则潮流约束方程为：进一步的，所述的步骤S22中，设节点电压幅值的平方的上界为Ui,max、下界为Ui,min，Ui,t＝Uref,则节点电压约束为：进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：引入随机变量定义分布式光伏实际功率转换系数和负荷有功功率、负荷无功功率为：设ξ的概率密度函数为f(ξ)，概率密度函数f(ξ)的支撑集为S∈R2；随机变量的一阶矩置信区间为随机变量的一阶矩置信区间为随机变量的二阶矩置信区间为随机变量的二阶矩置信区间为则在难以获取随机变量ξ的精确概率分布信息的情况下，通过有限的历史数据统计随机变量ξ的一阶矩信息和二阶矩信息，定义基于矩不确定性的ξ模糊集为：进一步的，所述的步骤S4中，具体步骤为：设机会约束置信参数为ε，表示节点电压和支路传输容量越限的概率低于ε；则节点电压和支路传输容量越限机会约束为：Pr{Ui,min≤Ui,t≤Ui,max}≥1-ε，设仿射系数为A＝[A1,A2]，将上述机会约束条件统一表示为：Pr{ATξ≤B}≥1-ε；在步骤S3建立的矩不确定性模糊集的基础上将机会约束条件转化为上式的左边给出了Pr{ATξ≤B}在模糊集D上的最坏情况概率界，等价于以下优化问题的目标值：其中设指示函数Πc(ξ)用于判断ATξ≤B是否成立；若ATξ≤B成立则Πc(ξ)为1，若ATξ≤B不成立则Πc(ξ)为0；设q、αn、βn、Υ≥0是对偶变量，则采用锥线性的对偶变换和S-引理将上式等价重构为确定性优化模型为：进一步的，所述的步骤S5中，具体步骤为：设线性化分段数为Λ，[(B+Υ)/2]2对应第λ个分段的直线斜率为截距为[(B+Υ)/2]2对应第λ个分段的连续变量为0-1变量选择[(B+Υ)/22]分段线性对应直线为[(B-Υ)/2]2对应第λ个分段的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：初始化，输入配电网线路参数、分布式光伏出力和负荷预测基准值；/nS2：建立配电网极限分布式光伏并网容量优化模型；以配电网中分布式光伏并网容量最大化为目标函数，引入包括分布式光伏运行约束、节点功率平衡约束、潮流约束、支路传输容量约束、节点电压约束的约束条件；/nS3：建立分布式光伏出力和负荷需求的矩不确定性模糊集；/nS4：重构节点电压和支路传输容量越限机会约束条件；/nS5：线性化步骤S4重构后的约束条件；/nS6：通过商业求解器求解步骤S1至步骤S5建立并转化后的混合整数线性规划模型，输出分布式光伏极限并网容量。/n

【技术特征摘要】
1.基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：初始化，输入配电网线路参数、分布式光伏出力和负荷预测基准值；
S2：建立配电网极限分布式光伏并网容量优化模型；以配电网中分布式光伏并网容量最大化为目标函数，引入包括分布式光伏运行约束、节点功率平衡约束、潮流约束、支路传输容量约束、节点电压约束的约束条件；
S3：建立分布式光伏出力和负荷需求的矩不确定性模糊集；
S4：重构节点电压和支路传输容量越限机会约束条件；
S5：线性化步骤S4重构后的约束条件；
S6：通过商业求解器求解步骤S1至步骤S5建立并转化后的混合整数线性规划模型，输出分布式光伏极限并网容量。


2.根据权利要求1所述的基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：
S21：设节点i处的分布式光伏并网容量为Si，分布式光伏接入节点集合为ΨPV，以配电网中分布式光伏并网容量最大化为目标函数：



S22：引入优化配电网中分布式光伏并网容量的约束条件包括：分布式光伏运行约束、节点功率平衡约束、潮流约束、支路传输容量约束、节点电压约束。


3.根据权利要求2所述的基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：所述的步骤S22中，设节点i在t时刻分布式光伏实际输出有功功率为无功功率为节点i在t时段分布式光伏功率转换系数为节点i在t时段分布式光伏的功率因数为分布光伏并网容量评估周期为T，则分布式光伏运行约束为：





4.根据权利要求3所述的基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：所述的步骤S22中，设节点i在t时刻负荷实际有功功率需求为无功功率需求为支路ij在t时刻从节点i流向节点j的有功功率为Pij,t、无功功率为Qij,t；配电网所有节点集合为Ψn，则节点功率平衡约束为：





5.根据权利要求4所述的基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：所述的步骤S22中，设支路ij的最大传输容量为Sij,max，则支路传输容量约束为：



此时支路传输容量约束是一个圆锥约束，采用多面体范数近似为：





6.根据权利要求4所述的基于分布鲁棒优化的分布式光伏极限并网容量评估方法，其特征在于：所述的步骤S22中，设节点i在t时刻的电压幅值为Vi,t、电压幅值的平方为Ui,t，配电网中所有支路集合为Ψb，支路ij的电阻为rij、电抗值为xij，则潮流约束采用Distflow支路潮流模型描述为：



定义新变量支路电流幅值的平方Lij,t为：



设引入的虚拟中间变量为uij,t，则将上式松弛后采用两个三维二阶锥联合表示为：






设k＝1,2,…,K，K为多面体的面数，设ak、bk、mk、nk为多面体线性化引入的虚拟变量，进一步采用多面体近似为：






则潮流约束方程为：

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小兵，张敏，李自成，王后能，曾丽，熊涛，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42