考虑输电网影响的配电-气网分布式协同规划方法及系统技术方案

本公开提供了一种考虑输电网影响的配电

【技术实现步骤摘要】
考虑输电网影响的配电
‑
气网分布式协同规划方法及系统


[0001]本公开属于电
‑
气耦合网络扩展规划
，具体涉及一种考虑输电网影响的配电
‑
气网分布式协同规划方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]近年来，随着传统能源污染问题的逐渐显露以及节能减排压力的增长，大力发展可再生能源发电技术、代替传统发电方式已成为不可阻挡的趋势。配电网中分布式可再生能源发电渗透率的提高不仅催生了电转气(Power to gas,P2G)技术的发展，增加了配电网与配气网的耦合程度，而且导致配电网与输电网间传输的潮流更加复杂多变，二者物理耦合性增强。据此，在配电
‑
气网规划设计过程中，合理计及输电网的耦合作用，实现考虑输电网影响的多个配电
‑
气网协同规划具有重要意义。
[0004]在配电
‑
气网运行过程中，多个配电
‑
气网与输电网相连接并产生耦合作用，且随着分布式可再生能源发电渗透率的提高这种耦合作用进一步增强。相较于独立规划，考虑输电网影响的多个配电
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气网协同规划能够减少设备冗余、提高系统经济性，实现整个系统内资源的最优配置。但是，目前的规划方法主要集中于对单个配电
‑
气网进行规划，对多个配电
‑
气网协同规划的研究仍具有较大的提升空间。
[0005]在对多个网络协同优化时，由于系统类型与规模的扩大，传统的集中式算法面临着计算压力大、集中决策者无法获得所有网络的具体信息等问题，分布式算法因可以较好地解决这些问题而逐渐兴起。目标级联分析(Analytical Target Cascading,ATC)算法作为分布式算法的一种，由于其收敛特性好、适用于级联结构等特点，近年来在电力系统规划、运行、黑启动等领域的应用逐渐引起研究人员重视。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本公开提出了考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划方法及系统，建立了输电网、配电网、配气网的混合整数二次规划(Mixed integer quadratic programming,MIQP)模型，构建了基于目标级联分析(Analytical Target Cascading,ATC)算法的分布式求解流程，实现了对多个配电
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气网中配电网馈线、配气网管道、变电站、配气站的分布式协同规划。
[0007]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划方法，采用如下技术方案：
[0008]一种考虑输电网影响的配电
‑
气网分布式协同规划方法，包括以下步骤：
[0009]获取配电
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气网的典型运行场景；
[0010]根据获取的典型运行场景以及预设的配电
‑
气网分布式协同规划模型，得到配电
‑
气网的最优分布式协同规划方案；
[0011]其中，所述配电
‑
气网分布式协同规划模型包括输电网子问题混合整数二次规划模型、配电网子问题混合整数二次规划模型和配气网子问题混合整数二次规划模型，利用目标级联分析算法对三个混合整数二次规划模型依次进行分布式迭代求解。
[0012]作为进一步的技术限定，采集配电
‑
气网的实际运行场景，通过聚类分析确定配电
‑
气网的典型运行场景；
[0013]采用K
‑
means聚类方法生成配电
‑
气网正常运行时光伏出力、风电出力及电、气负荷的典型场景，采用手肘法确定聚类场景数目。
[0014]进一步的，所述手肘法使用类内平均距离nSE和类间平均距离wSE的比值作为聚类误差的指标，将真实聚类数据设置为k，手肘法模型表示为：其中，δ
i
表示第i类，ks表示δ
i
中的样本；m
i
表示δ
i
中的样本均值；kn表示δ
i
中的样本数目。
[0015]作为进一步的技术限定，所述输电网子问题混合整数二次规划模型的构建过程中，以投资期间输电网运行成本和惩罚项为目标函数，以节点功率平衡约束、直流潮流约束、发电机出力上下限约束和线路容量约束为约束条件。
[0016]作为进一步的技术限定，所述配电网子问题混合整数二次规划模型的构建过程中，以投资期间配电网投资成本、运行成本和惩罚项为目标函数，以支路潮流约束、节点功率平衡约束、建设变量逻辑约束、设备容量约束、节点电压上下限约束和径向拓扑约束为约束条件。
[0017]作为进一步的技术限定，所述配气网子问题混合整数二次规划模型的构建过程中，以投资期间配气网投资成本、运行成本和惩罚项为目标函数，以节点天然气流量平衡约束、建设变量逻辑约束、设备容量约束和径向拓扑约束为约束条件。
[0018]作为进一步的技术限定，所述利用目标级联分析算法对三个混合整数二次规划模型依次进行分布式迭代求解，具体过程为：
[0019]初始化拉格朗日项系数和目标变量，并将初始化后的数据信息传递给配气网子问题混合整数二次规划模型和配电网子问题混合整数二次规划模型；
[0020]并行求解各个配气网子问题混合整数二次规划模型，更新响应变量并传递给相应的配电网子问题混合整数二次规划模型；
[0021]并行求解各个配电网子问题混合整数二次规划模型，更新目标变量并传递给相应的配气网子问题混合整数二次规划模型；
[0022]更新响应变量并传递给输电网子问题混合整数二次规划模型，求解输电网子问题混合整数二次规划模型；
[0023]更新目标变量并传递给相应的配电网子问题混合整数二次规划模型；
[0024]进行内循环收敛的判断，若收敛则进行外循环收敛的判断，否则返回求解配气网子问题合整数二次规划模型；
[0025]进行外循环收敛的判断，若收敛则结束迭代并输出配电
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气网的最优分布式协同规划方案，否则重新更新拉格朗日系数循环求解。
[0026]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划系统，采用如下技术方案：
[0027]一种考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划系统，包括：
[0028]获取模块，用于获取配电
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气网的典型运行场景；
[0029]优化模块，根据获取的典型运行场景以及预设的配电
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气网分布式协同规划模型，得到配电
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气网的最优分布式协同规划方案；
[0030]其中，所述配电
‑
气网分布式协同规划模型包括输电网子问题混合整数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑输电网影响的配电
‑
气网分布式协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：获取配电
‑
气网的典型运行场景；根据获取的典型运行场景以及预设的配电
‑
气网分布式协同规划模型，得到配电
‑
气网的最优分布式协同规划方案；其中，所述配电
‑
气网分布式协同规划模型包括输电网子问题混合整数二次规划模型、配电网子问题混合整数二次规划模型和配气网子问题混合整数二次规划模型，利用目标级联分析算法对三个混合整数二次规划模型依次进行分布式迭代求解。2.如权利要求1中所述的考虑输电网影响的配电
‑
气网分布式协同规划方法，其特征在于，采集配电
‑
气网的实际运行场景，通过聚类分析确定配电
‑
气网的典型运行场景；采用K
‑
means聚类方法生成配电
‑
气网正常运行时光伏出力、风电出力及电、气负荷的典型场景，采用手肘法确定聚类场景数目。3.如权利要求2中所述的考虑输电网影响的配电
‑
气网分布式协同规划方法，其特征在于，所述手肘法使用类内平均距离nSE和类间平均距离wSE的比值作为聚类误差的指标，将真实聚类数据设置为k，手肘法模型表示为：其中，δ
i
表示第i类，ks表示δ
i
中的样本；m
i
表示δ
i
中的样本均值；kn表示δ
i
中的样本数目。4.如权利要求1中所述的考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划方法，其特征在于，所述输电网子问题混合整数二次规划模型的构建过程中，以投资期间输电网运行成本和惩罚项为目标函数，以节点功率平衡约束、直流潮流约束、发电机出力上下限约束和线路容量约束为约束条件。5.如权利要求1中所述的考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划方法，其特征在于，所述配电网子问题混合整数二次规划模型的构建过程中，以投资期间配电网投资成本、运行成本和惩罚项为目标函数，以支路潮流约束、节点功率平衡约束、建设变量逻辑约束、设备容量约束、节点电压上下限约束和径向拓扑约束为约束条件。6.如权利要求1中所述的考虑输电网影响的配电
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气网分布式协同规划方法，其特征在于，所述配气网子问题混...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海南，李宗璇，王娟娟，金峰，李丰硕，张同军，孙华忠，刘明，刘堃，陈兵兵，刘传良，宋静，薛云霞，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：