一种计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法技术

本发明专利技术公开了一种计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法。首先，建立以分布式光伏接入容量最大和分布式光储投资建设运维成本最小为目标的分布式光储接入方案优化模型，其中接入方案考虑中压和低压多层级，约束条件包括配电网各项指标、分布式光伏、储能电池相关约束；然后，使用鲁棒优化对约束条件中的不确定参数进行处理，其中不确定参数包括光伏出力和负荷；之后，使用MOEAD算法对建立的多目标优化配置模型进行求解，得到标准Pareto前沿曲线；最后，基于模糊理论对Pareto解集的分布式光储接入方案个体进行排序，用以选择最优接入方案。选择最优接入方案。

【技术实现步骤摘要】
一种计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法


[0001]本专利技术涉及分布式光储规划领域，尤其涉及一种计及源荷不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法，适用于整县光伏背景下分布式光储的合理布局。

技术介绍

[0002]随着整县分布式光伏开发工作的推进，光伏的开发容量显著增加，但是光伏规划极易出现电网投资浪费、运行方案不合理等问题，所以实现电网精准投资、配电网经济运行以及光伏合理布局是需要重点关注的问题。所以，对于整县分布式光伏规划，同时考虑经济性和接入容量以及多电压层级的接入位置，是很有必要的。
[0003]然而，分布式光伏出力和负荷的高度不确定性，会给配电网的安全运行带来较大风险。而储能具有双向功率的灵活特性，若实施有效的措施，有助于提高配电网对光伏的接纳能力，因此，开展分布式光储接入方案的研究很有意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了弥补已有技术的缺陷，提供一种计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法，同时考虑分布式光伏接入容量最大和分布式光储投资建设运维成本最小两个优化目标。在满足规模化分布式光伏接入下的可持续发展需求的同时，提高规划方案的经济性。
[0005]本专利技术提供一种计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法。具体包括：
[0006]1)建立分布式光储多层级多目标接入方案优化模型，包括：分布式光伏接入容量最大和分布式光储投资建设运维成本最小目标函数，以及配电网各项指标、分布式光伏、储能电池相关约束条件；
[0007]2)使用鲁棒优化对约束条件中的不确定参数进行处理，不确定参数包括光伏出力和负荷，并得到计及源荷不确定性的分布式光储多层级多目标接入方案优化模型；
[0008]3)模型求解，包括：使用MOEAD算法得到Pareto前沿曲线和基于模糊理论的排序法选择最优接入方案。
[0009]步骤1)所述的目标函数包括：
[0010](1)分布式光伏接入容量最大
[0011]目标函数为馈线上所有节点光伏接入容量之和最大，如下式：
[0012][0013]式中，P
mvPV,i
为分布式光伏在馈线中压层级侧节点i的装机容量；P
lvPV,j
为分布式光伏在馈线低压层级侧节点j的装机容量，计算中将其作为分布式光伏发电曲线的最大发电功率；N为馈线的中压层级节点数量；M为馈线的低压层级节点数量。
[0014](2)分布式光储投资建设运维成本最小
[0015]目标函数为分布式光储投资建设运维成本最小，如下式：
[0016]minf2＝C
cost
ꢀꢀꢀ
(2)
[0017]C
cost
＝C
inv
+C
ope
ꢀꢀꢀ
(3)
[0018][0019]C
ope
＝αC
inv
ꢀꢀꢀ
(5)
[0020]式中，C
cost
为分布式光储年投资建设运维成本；C
inv
为分布式光储年投资建设成本；C
ope
为分布式光储年运维成本；C
PVinv
为分布式光伏的年投资建设成本；C
BESSinv
为储能电池的年投资建设成本；α为运维成本的折算比例，本文取0.1。
[0021]分布式光伏的投资建设成本包括低压层级并网的屋顶光伏投资建设成本和中压层级并网的空地集中建设光伏电站投资建设成本，不同电压层级并网的建设成本不同，低压层级并网的建设成本更低。分布式光伏和储能电池的投资建设成本分别如下式所示：
[0022][0023][0024]式中，r0为贴现率；y为适用规划年限，本文中，分布式光伏取20年，储能电池取10年；δ
PV,lvinv
和δ
BESS,lvinv
分别为中压层级并网光伏、储能电池的单位容量投资建设成本；δ
PV,mvinv
和δ
BESS,mvinv
分别为低压层级并网光伏、储能电池的单位容量投资建设成本；，P
mvBESS,i
为储能电池在馈线中压层级侧节点i的装机容量；P
lvBESS,j
为储能电池在馈线低压层级侧节点j的装机容量。
[0025]步骤1)所述的约束条件包括：
[0026](1)配电网各项指标约束
[0027]①
潮流方程约束
[0028][0029]式中，P
j,t
、Q
j,t
、U
j,t
为节点j处t时刻有功注入功率、无功注入功率、电压；h(j)、e(j)分别为以节点j为首端节点的支路末端节点集合和以节点j为末端节点的支路首端节点集合；P
ij,t
、Q
ij,t
为支路ij t时刻从节点i流向节点j的有功功率、无功功率；r
ij
、x
ij
、b
ij
为支路ij的电阻、电抗、电纳；P
Gj,t
、Q
Gj,t
分别为节点j处t时刻上级电网注入的有功功率和无功功
率；P
PVj,t
、Q
PVj,t
分别为节点j处t时刻注入的光伏有功功率和无功功率；P
disj,t
、Q
chj,t
分别为节点j处t时刻储能电池放电功率和充电功率；Q
sj,t
为节点j处t时刻连续无功补偿装置注入的无功功率；P
loadj,t
、Q
loadj,t
分别为节点j处t时刻的有功负荷和无功负荷。
[0030]②
节点电压约束
[0031]U
imin
＜U
i,t
＜U
imax
ꢀꢀꢀ
(9)
[0032]式中，U
imin
为节点电压下限值，取为0.9，U
imax
节点电压上限值，取为1.07.
[0033]③
支路潮流约束
[0034]P
ij,t
≤P
ijmax
ꢀꢀꢀ
(10)
[0035]式中，P
ijmax
为线路ij传输单相有功功率的限值，该值可由线路参数中的最大载流量得到，计算公式如下：
[0036][0037]式中，U为线路额定电压，I
max
为线路最大载流量，cosΦ为功率因数，取0.9。
[0038]④
短路电流约束
[0039]电源接入电网会提高电网的短路电流水平，分布式电源接入后线路的短路电流不应超过该电压等级的限定值。
[0040]I
SCL
＜I
SCLmax
ꢀꢀꢀ
(12)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)建立分布式光储多层级多目标接入方案优化模型，包括：分布式光伏接入容量最大和分布式光储投资建设运维成本最小目标函数，以及配电网各项指标、分布式光伏、储能电池相关约束条件；2)使用鲁棒优化对约束条件中的不确定参数进行处理，不确定参数包括光伏出力和负荷，并得到考虑源荷不确定性的分布式光储多层级多目标接入方案优化模型；3)模型求解，包括：使用MOEAD算法得到Pareto前沿曲线和基于模糊理论的排序法选择最优接入方案。2.根据权利要求1所述的计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法，其特征在于，步骤1)所述的目标函数包括：(1)分布式光伏接入容量最大目标函数为馈线上所有节点光伏接入容量之和最大，如下式：式中，P
mvPV,i
为分布式光伏在馈线中压层级侧节点i的装机容量；P
lvPV,j
为分布式光伏在馈线低压层级侧节点j的装机容量，计算中将其作为分布式光伏发电曲线的最大发电功率；N为馈线的中压层级节点数量；M为馈线的低压层级节点数量。(2)分布式光储投资建设运维成本最小目标函数为分布式光储投资建设运维成本最小，如下式：minf2＝C
cost
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)C
cost
＝C
inv
+C
ope
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)C
ope
＝αC
inv
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，C
cost
为分布式光储年投资建设运维成本；C
inv
为分布式光储年投资建设成本；C
ope
为分布式光储年运维成本；C
PVinv
为分布式光伏的年投资建设成本；C
BESSinv
为储能电池的年投资建设成本；α为运维成本的折算比例，本文取0.1。分布式光伏的投资建设成本包括低压层级并网的屋顶光伏投资建设成本和中压层级并网的空地集中建设光伏电站投资建设成本，不同电压层级并网的建设成本不同，低压层级并网的建设成本更低。分布式光伏和储能电池的投资建设成本分别如下式所示：级并网的建设成本更低。分布式光伏和储能电池的投资建设成本分别如下式所示：式中，r0为贴现率；y为适用规划年限，本文中，分布式光伏取20年，储能电池取10年；δ
PV,lvinv
和δ
BESS,lvinv
分别为中压层级并网光伏、储能电池的单位容量投资建设成本；δ
PV,mvinv
和δ
BESS,mvinv
分别为低压层级并网光伏、储能电池的单位容量投资建设成本；，P
mvBESS,i
为储能电池在馈线中压层级侧节点i的装机容量；P
lvBESS,j
为储能电池在馈线低压层级侧节点j的装
机容量。3.根据权利要求1所述的计及不确定性的分散光储多层级多目标优化接入方法，其特征在于，步骤1)所述的约束条件包括：(1)配电网各项指标约束
①
潮流方程约束式中，P
j,t
、Q
j,t
、U
j,t
为节点j处t时刻有功注入功率、无功注入功率、电压；h(j)、e(j)分别为以节点j为首端节点的支路末端节点集合和以节点j为末端节点的支路首端节点集合；P
ij,t
、Q
ij,t
为支路ij t时刻从节点i流向节点j的有功功率、无功功率；r
ij
、x
ij
、b
ij
为支路ij的电阻、电抗、电纳；P
Gj,t
、Q
Gj,t
分别为节点j处t时刻上级电网注入的有功功率和无功功率；P
PVj,t
、Q
PVj,t
分别为节点j处t时刻注入的光伏有功功率和无功功率；P
disj,t
、Q
chj,t
分别为节点j处t时刻储能电池放电功率和充电功率；Q
sj,t
为节点j处t时刻连续无功补偿装置注入的无功功率；P
loadj,t
、Q
loadj,t
分别为节点j处t时刻的有功负荷和无功负荷。
②
节点电压约束U
imin
＜U
i,t
＜U
imax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中，U
imin
为节点电压下限值，取为0.9，U
imax
节点电压上限值，取为1.07.
③
支路潮流约束P
ij,t
≤P
ijmax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中，P
ijmax
为线路ij传输单相有功功率的限值，该值可由线路参数中的最大载流量得到，计算公式如下：式中，U为线路额定电压，I
max
为线路最大载流量，cosΦ为功率因数，取0.9。
④
短路电流约束电源接入电网会提高电网的短路电流水平，分布式电源接入后线路的短路电流不应超过该电压等级的限定值。I
SCL
＜I
SCLmax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴文，黄存强，田旭，安娟，李俊贤，赵雪，李绚绚，米金梁，张祥成，张桂红，郭琛仪，张舜祯，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：