一种有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法和系统，该方法包括：建立有源配电网拓扑演化的两阶段随机优化模型，其中在第一阶段最小化拓扑演化过程中的投资成本，在第二阶段最小化运行过程中的期望运行成本；基于源配电网拓扑演化的两阶段随机优化模型，考虑机会约束形成基于双线性形式的两阶段机会约束优化模型；采用双线性Benders分解对基于双线性形式的两阶段机会约束优化模型进行求解，输出拓扑演化过程结果。本发明专利技术建立了有源配电网拓扑演化过程的两阶段机会约束优化模型，将拓扑演化过程和运行过程融合在一起，而且通过基于双线性Benders分解求解两阶段机会约束优化模型，求解效率高。求解效率高。求解效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法和系统


[0001]本专利技术涉及有源配电网规划领域，具体是一种有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法和系统。

技术介绍

[0002]配电网位于电力系统的末端，起着连接电力系统和用户并分配电能的作用，是保障电力可靠供应的关键环节。随着经济、社会水平的发展导致负荷水平急剧增长，基于风电、光伏的分布式电源(distributed generation，DG)大量的分散接入，使得配电网从无源演变成有源，此外，分布式电源出力的随机性、波动性导致有源配电网拓扑演化过程更加复杂。在此背景下，有源配电网为了适应负荷水平的发展，不仅需要进行变电站、配电线路的协调扩展规划，同时在拓扑演化过程中还需要考虑到分布式电源出力的不确定性。
[0003]迄今为止，为了解决有源配电网拓扑演化过程中分布式电源出力的不确定性，已有研究提出了有源配电网拓扑演化的随机优化方法、鲁棒优化方法、机会约束优化方法。有源配电网拓扑演化的随机优化方法根据分布式电源出力的概率密度函数生成大量的离散场景集，接着进行场景削减来获取少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立有源配电网拓扑演化的两阶段随机优化模型，其中在第一阶段最小化拓扑演化过程中的投资成本，进行线路扩建、变电站增容和电容器组的选址定容，在第二阶段最小化运行过程中的期望运行成本；步骤二、基于步骤一建立的有源配电网拓扑演化的两阶段随机优化模型，考虑机会约束形成基于双线性形式的两阶段机会约束优化模型；步骤三、采用双线性Benders分解对步骤二建立的基于双线性形式的两阶段机会约束优化模型进行求解，输出拓扑演化过程结果。2.如权利要求1所述的有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法，其特征在于：所述步骤一中建立有源配电网拓扑演化的两阶段随机优化模型具体包括：(1)建立有源配电网拓扑演化过程的目标函数有源配电网拓扑演化过程的目标函数是使得拓扑演化过程中投资成本C
inv
和运行维护成本C
opr,s
最小，其中拓扑演化过程中投资成本C
inv
包括变电站增容、配电线路扩建和电容器组投资的固定成本和可变成本；运行维护成本C
opr,s
包括切负荷惩罚成本、网损成本和线路运行维护成本，有源配电网拓扑演化过程的目标函数表示为：其中，其中，其中，π
s
是情景s的概率；分别表示在节点i处投资变电站的年化固定和可变成本，为0
‑
1变量，表示节点i处是否投资建设变电站，表示节点i处建设变电站的容量；表示线路ij单位长度的投资成本，k
ij
为0
‑
1变量，表示线路ij是否建设，表示线路ij的长度；表示在节点i处投资电容器组的年化固定和可变成本，为0
‑
1变量，表示节点i处是否安装电容器组，表示节点i处安装电容器组的容量，表示在场景s和时段t的网损费用和切负荷惩罚款成本，P
Ii,t,s
、r
i,t,s
表示在场景s和时段t节点i处的注入有功功率和切负荷功率，表示线路ij在场景s和t时段的运行成本，y
ij
表示线路ij连接状态的0
‑
1变量，表示调度时间间隔，Δ
SB
表示候选建设变电站集合，表示现有/候选线路集合，Δ/Δ(i)表示网络节点/直接连接到节点i的集合，B
T
表示规划年的时间总数；(2)建立有源配电网拓扑演化过程的约束条件，所述约束条件包括节点功率平衡约束、变电站节点功率约束、线路电流约束、节点电压约束、支路潮流约束、变电站容量约束、0
‑
1决策变量约束、变电站和电容器组投资约束、辐射状网络约束、扩建线路电流约束。3.如权利要求2所述的有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法，其特征
在于：所述建立有源配电网拓扑演化过程的约束条件具体包括：1)建立节点功率平衡约束方程如下：1)建立节点功率平衡约束方程如下：其中，Q
Ii,t,s
表示在场景s和时段t节点i处的注入无功功率；在场景s和时段t节点i处的负荷有功功率需求和无功功率需求；β
i
等于tan(cos
‑1φ
i
)，φ
i
表示节点i处负荷的功率因数角；P
ij,t,s
、Q
ij,t,s
在场景s和时间t馈线ij的有功功率和无功功率；分别表示在场景s和时段t节点i处的分布式电源的有功出力和无功出力；2)建立变电站节点功率约束方程如下：2)建立变电站节点功率约束方程如下：其中，在场景s和时段t节点i处的变电站节点注入的有功功率和无功功率；3)建立线路电流约束方程如下：3)建立线路电流约束方程如下：其中，分别为线路ijπ型等值电路中的电导、电纳以及并联电纳；表示线路ij的电流；分别表示在场景s和时段t与线路ij相关的节点i处和节点j处的辅助变量；R
ij,t,s
、L
ij,t,s
表示二阶锥潮流模型中辅助变量；4)建立节点电压约束方程如下：4)建立节点电压约束方程如下：4)建立节点电压约束方程如下：4)建立节点电压约束方程如下：4)建立节点电压约束方程如下：其中，V
imax
、V
imin
分别表示节点i的电压幅值最大值和最小值，u
i,t,s
表示辅助变量，当y
ij
＝1时，当y
ij
＝0时，
5)建立支路潮流约束方程如下：这是由辅助变量R
ij,t,s
和L
ij,t,s
构成的二阶锥约束，其中：构成的二阶锥约束，其中：各支路的有功功率和无功功率方程分别如下：各支路的有功功率和无功功率方程分别如下：6)建立变电站节点容量约束方程如下：其中，表示节点i处变电站的最大容量；7)建立变电站和电容器组投资约束方程如下：7)建立变电站和电容器组投资约束方程如下：其中，M为一个足够大的正数；8)建立0
‑
1决策变量约束方程如下：1决策变量约束方程如下：1决策变量约束方程如下：如果对现有线路进行投资，即k
ij
＝1，考虑到网络拓扑辐射状的要求，旧的线路必须从系统中断开，即y
ij
＝0；9)建立辐射状网络约束方程如下：9)建立辐射状网络约束方程如下：9)建立辐射状网络约束方程如下：10)建立线路电流约束方程如下：10)建立线路电流约束方程如下：4.如权利要求3所述的有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法，其特征在于：所述步骤二中基于双线性形式的两阶段机会约束优化模型，具体如下所示：
st Fx≤fFx≤fFx≤fFx≤fFx≤fFx≤f其中x表示第一阶段规划层面的投资决策变量；y表示第二阶段运行层面的操作决策变量，使用下标表示场景s中的相关常数矩阵(g
s
,E
s
,d
s
,B
s
,l
s
,H
s
,)，A、F、f由第二步中的随机规划模型系数确定，c表示与x相关的系数矩阵，η
s
为中间变量，ε表示不等式成立的不低于(1
‑
ε)
×
100％，如果ω
s
等于1，即忽略场景s，不会影响总成本，通过将ω
s
赋值为1或0，情景s的影响将全部反映在目标函数中。5.如权利要求4所述的有源配电网拓扑演化模型的两阶段机会约束优化方法，其特征在于：所述步骤三中双线性Benders分解设计子问题和主问题的迭代求解过程，具体过程如下：1)对于给定的第一阶段决策变量在第i次迭代...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志淳，杨帆，廖小兵，胡伟，雷杨，宿磊，沈煜，闵怀东，陈鹤冲，胡成奕，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：