一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法、装置、系统及介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法、装置、系统及介质，该方法包括：构建辐射状配电网系统的潮流模型，根据配电网拓扑结构构建连接矩阵，将潮流模型改写为向量的形式；将系统网损进行线性化处理得到线性化的系统网损，再代入所述潮流模型中，得到线性的有损DistFlow潮流模型；构建基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型，所述主动配电网优化调度模型以配电网的线路总损耗为目标函数，约束条件包括配电网潮流约束、配电网节点电压约束、储能单元功率和SOC约束。本发明专利技术在保证潮流模型线性结构的同时，提高系统各节点电压的估计精度，防止电压越限的发生。的发生。的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法、装置、系统及介质


[0001]本专利技术涉及配电网优化调度领域，具体是一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法、装置、系统及介质。

技术介绍

[0002]当前，能源和环境问题日益突出，减少化石能源发电，提高高比例风光等可再生能源并网已成为未来新型电力系统发展的必然趋势。与传统的火力发电方式相比，风、光等可再生能源发电有着本质的差别：一方面，风光等可再生能源发电量由风、光等自然因素决定，其出力的不确定性明显，导致电力系统的电力电量平衡愈加困难；另一方面，光伏发电大多以分布式的方式接入配电网，配电网内的逆向潮流将导致严重的电压越限，在光伏高发期电压越限更加明显。
[0003]引入储能、需求侧响应等快速可控的灵活资源是促进可再生能源大规模并网的有效手段。通过对以储能为代表的分布式电源进行优化调度，改变可再生能源接入背景下的电网潮流分布，从而有效应对风光出力的间歇性与不确定性。考虑到配电网特殊的辐射状结构，针对主动配电网的优化调度模型一般基于线性DistFlow模型构建。相比于传统输电网等级的最优潮流计算，这极大降低了优化问题的求解难度，能够对配电网中的大规模分布式储能进行接近实时的优化调度。
[0004]但是，传统的线性DistFlow模型未考虑系统线损，在线路潮流较大的情况下难以得到准确电压估计，这导致基于传统DistFlow的主动配电网优化调度模型无法满足电压约束条件，影响了配电网的安全运行。因此，在不显著增加计算复杂度的前提下，急需提出一种考虑系统网损的辐射状配电网优化调度模型，实现大规模灵活资源的近实时优化运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为提出一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法、装置、系统及介质，在保证潮流模型线性结构的同时，提高系统各节点电压的估计精度，防止电压越限的发生。
[0006]本专利技术是采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法，包括如下步骤：
[0008]构建辐射状配电网系统的潮流模型，根据配电网拓扑结构构建连接矩阵，将潮流模型改写为向量形式；
[0009]将系统网损进行线性化处理得到线性化的系统网损，将线性化的系统网损代入所述向量形式的潮流模型中，得到线性的有损DistFlow潮流模型；
[0010]构建基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型，所述主动配电网优化调度模型以配电网的线路总损耗为目标函数，所述主动配电网优化调度模型的约束条件包括配电网潮流约束、配电网节点电压约束、储能单元功率和SOC约束。。
[0011]进一步的，所述构建辐射状配电网系统的潮流模型，根据配电网拓扑结构构建连接矩阵，将潮流模型改写为向量的形式，包括：
[0012]步骤1.1：确定配电网节点用集合及配电网的线路用集合根据配电网的节点用集合及配电网的线路用集合，构建辐射状配电网系统的潮流模型表示如下：
[0013][0014][0015][0016]其中P
ij
和Q
ij
分别表示线路(i，j)上由i节点发送的有功功率和无功功率，p
j
和q
j
分别表示节点j上的有功负荷和无功负荷，r
ij
和x
ij
分别表示线路(i，j)上的电阻和电抗，v
i
表示节点i的电压的幅值，I
ij
表示线路(i，j)上的电流大小；
[0017]步骤1.2：根据配电网拓扑结构构建连接矩阵：
[0018][0019][0020]其中l对应于每一条线路(i，j)，f(l)，t(l)分布表示线路的发送端和接收端，(f(l)，t(l))＝(i，j)；
[0021]定义关联矩阵：
[0022]M0＝F
‑
T＝[m0M](3)
[0023]其中m0为M0的第一列，与配电网母线节点相对应；
[0024]步骤1.3：将公式(1a)、(1b)、(1c)中非线性的配电网潮流模型表示为向量形式并对其进行简化，消去线路上的有功、无功潮流P、Q，得到系统电压与节点注入功率和系统网损的关系式：
[0025]P＝Tp+D(r)c2+TF
T
P(4a)
[0026]Q＝Tq+D(x)c2+TF
T
Q(4b)
[0027][0028]其中，v2表示除母线节点外，由剩余节点电压平方构成的向量，D(r)，D(x)，D(r2+x2)均为的对角矩阵，其对角线元素分别为r，x和r2+x2，r和x为线路阻抗构成的向量，P，Q为线路有功、无功潮流构成的列向量，p，q为所有节点有功、无功注入功率组成的列向量，表示长度为元素均为1的列向量；
[0029]将公式(4a)、(4b)、(4c)中的P，Q消去，得到系统电压v与节点注入功率p、q和系统网损c2的关系式：
[0030][0031]其中参数矩阵：
[0032]B＝(I
‑
TF
T
)
‑1#(6a)
[0033]C＝2(D(r)BD(r)+D(x)BD(x))
‑
D(r2+x2)(6b)
[0034]I为单位向量。
[0035]进一步的，所述将系统网损进行线性化处理得到线性化的系统网损，将线性化的系统网损代入所述潮流模型中，得到线性的有损DistFlow潮流模型，包括：
[0036]所述系统网损表示为：
[0037][0038]其中，θ
ij
＝θ
i
‑
θ
j
表示节点i与j的电压相位差；
[0039]在θ
ij
较小时，表征cos(θ
ij
)≈1，则将v
i
v
j
用其凸包(convexhall)表示，
[0040][0041]将式(8)带入式(7)得：
[0042][0043]其向量形式为：
[0044][0045]其中c2为构成的向量，D(α)表示由α构成的对角矩阵，向量α由α
l
组成；
[0046]将(10)带入(5)得到所述有损DistFlow潮流模型：
[0047][0048]其中，参数矩阵：
[0049]A(α)＝I
‑
CD(r2+x2)
‑1[I
‑
2D(α)](12a)
[0050]R＝2M
‑1A(α)
‑1D(r)BT(12b)
[0051]X＝2M
‑1A(α)
‑1D(x)BT(12c)
[0052]确定参数α
l
，根据式(9)，有
[0053][0054]将式(13)表示为标准形式：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法，其特征在于：包括如下步骤：构建辐射状配电网系统的潮流模型，根据配电网拓扑结构构建连接矩阵，将潮流模型改写为向量形式；将系统网损进行线性化处理得到线性化的系统网损，将线性化的系统网损代入所述向量形式的潮流模型中，得到线性的有损DistFlow潮流模型；构建基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型，所述主动配电网优化调度模型以配电网的线路总损耗为目标函数，所述主动配电网优化调度模型的约束条件包括配电网潮流约束、配电网节点电压约束、储能单元功率和SOC约束。2.如权利要求1所述的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法，其特征在于：所述构建辐射状配电网系统的潮流模型，根据配电网拓扑结构构建连接矩阵，将潮流模型改写为向量形式，包括：步骤1.1：确定配电网的节点用集合及配电网的线路用集合根据配电网的节点用集合及配电网的线路用集合，构建辐射状配电网系统的潮流模型，潮流模型表示如下：潮流模型表示如下：潮流模型表示如下：其中，P
ij
和Q
ij
分别线路(i，j)上由i节点发送的有功功率和无功功率，p
j
和q
j
分别表示节点j上的有功负荷和无功负荷，r
ij
和x
ij
分别表示线路(i，j)上的电阻和电抗，v
i
表示节点i的电压的幅值,I
ij
表示线路(i，j)上的电流大小；步骤1.2：根据配电网拓扑结构构建连接矩阵：根据配电网拓扑结构构建连接矩阵：其中，l对应于每一条线路(i，j)，f(l)、t(l)分布表示线路的发送端和接收端，定义关联矩阵：M0＝F
‑
T＝[m0M](3)其中m0为M0的第一列，与配电网母线节点相对应；步骤1.3：将公式(1a)、(1b)、(1c)中非线性的配电网潮流模型表示为向量形式并对其
进行简化，得到系统电压与节点注入功率和系统网损的关系式：P＝Tp+D(r)c2+TF
T
P(4a)Q＝Tq+D(x)c2+TF
T
Q(4b)其中，v2表示除母线节点外，由剩余节点电压平方构成的向量，D(r)，D(x)，D(r2+x2)均为的对角矩阵，其对角线元素分别为r，x和r2+x2，r和x为线路阻抗构成的向量，P，Q为线路有功、无功潮流构成的列向量，p，q为所有节点有功、无功注入功率组成的列向量，表示长度为元素均为1的列向量；将公式(4a)、(4b)、(4c)中的P、Q消去，得到系统电压v与节点注入功率p、q和系统网损c2的关系式：其中，参数矩阵：B＝(Ι
‑
TF
T
)
‑1#(6a)C＝2(D(r)BD(r)+D(x)BD(x))
‑
D(r2+x2)(6b)Ι为单位向量。3.如权利要求2所述的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法，其特征在于：所述将系统网损进行线性化处理得到线性化的系统网损，将线性化的系统网损代入所述潮流模型中，得到线性的有损DistFlow潮流模型，包括：所述系统网损表示为：其中，θ
ij
＝θ
i
‑
θ
j
表示节点i与j的电压相位差；在θ
ij
较小时，表征cos(θ
ij
)≈1，则将v
i
v
j
用其凸包(convexhall)表示，将式(8)带入式(7)得：其向量形式为：其中c2为构成的向量，D(α)表示由α构成的对角矩阵，向量α由组成；将(10)带入(5)得到所述有损DistFlow潮流模型，所述有损DistFlow潮流模型具体为：其中，参数矩阵：A(α)＝I
‑
CD(r2+x2)
‑1[I
‑
2D(α)](12a)
R＝2M
‑1A(α)
‑1D(r)BT(12b)X＝2M
‑1A(α)
‑1D(x)BT(12c)确定参数根据式(9)，有将式(13)表示为标准形式：其中，是线路参数的函数，m表示电压差；令根据的变化范围得得4.如权利要求1所述的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度方法，其特征在于：配电网中任意节点配置1个储能单元，储能单元的充放电功率表示为针对未来一段时间范围H，所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：所述构建的基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度模型为：V
min
≤v
m,t
≤V
max
(17i)式(17a)为目标函数，其中p
mn,t
、q
mn,t
、r
mn
、x
mn
分别表示节点m到节点n线路上的有功功率、无功功率、电阻和电抗，v0表示源节点电压；
(17b)和(17c)分别表示配电网的有功功率和无功功率的潮流公式，其中I
mn
表示线路(m,n)上的电流大小，(17d)、(17e)为储能单元的功率限制，为储能的额定功率，(17f)为储能节点的能量变化公式，表示节点i在t时刻储能系统的能量，η
c
,η
d
分别为充、放电效率，Δt为控制周期长度，α
i
为节点i的自放电系数，(17g)为储能的SOC约束，(17h)为配电网节点电压的潮流公式，其中v
m.t
、v
n.t
分别表示在t时刻节点m和n的电压，(17i)为节点的电压约束。5.一种基于有损DistFlow模型的主动配电网优化调度装置，其特征在于，包括：潮流模型构建模块，用于构建辐射状配电网系统的潮流模型，根据配电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德福，刘海光，陈汝斯，周鲲鹏，万黎，王文娜，王涛，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：