一种计及线性化潮流约束的主动配电网运行优化方法技术

本发明专利技术涉及一种计及线性化潮流约束的主动配电网运行优化方法，属于主动配电网运行优化方法技术领域。包括以下步骤：1、以系统购电成本和分布式发电运行成本之和最小化为目标构建ADN的运行优化模型；2、分别对分布式发电以及柔性负荷进行数学建模；3、为提高计算效率，采用分段线性化方法将所提模型转换为混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)问题。本发明专利技术提出了一种考虑光伏发电、风力发电与柔性负荷的ADN运行优化模型，并对模型进行线性化处理的方法。并对模型进行线性化处理的方法。并对模型进行线性化处理的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种计及线性化潮流约束的主动配电网运行优化方法


[0001]本专利技术涉及一种计及线性化潮流约束的主动配电网运行优化方法，属于主动配电网运行优化方法


技术介绍

[0002]主动配电网(Active Distribution Network,ADN)可实现各种分布式电源(Distributed Generation,DG)的灵活接入。具有随机波动特性的可再生能源(Renewable Energy Sources,RESs)大规模并网为系统带来清洁能源的同时也为ADN的安全经济运行带来了新的挑战。
[0003]光伏发电和风力发电作为主要的可再生能源，被广泛的应用于配电网中。文献(高海淑,张玉敏,吉兴全,等.基于场景聚类的主动配电网分布鲁棒综合优化[J].电力系统自动化,2020,44(21):32
‑
41.)计及DG和负荷的不确定性，通过源
‑
网
‑
荷
‑
储的协调优化，提出了一种面向主动配电网的综合优化模型。
[0004]文献(Ai Y,Du M,Pan Z,et al.The optimization of reactive power for distribution network with PV generation based on NSGA
‑
III[J].CPSS Transactions on Power Electronics and Applications,2021,6(3):193<br/>‑
200.)考虑电能质量构建了一种计及光伏发电的配网无功优化模型，可以有效提升系统的运行稳定性。
[0005]文献(柯梓阳,汪隆君,王钢.考虑负荷裕度的主动配电网运行优化模型[J].电网技术,2018,42(08):2570
‑
2576.)构建了一种考虑负荷裕度的ADN运行优化模型，表明负荷裕度均衡分布时，配电网应对负荷波动的能力较强。
[0006]文献(赵金利,于莹莹,李鹏，等.基于锥优化的储能系统参与配电网运行调节快速计算方法[J].电力系统自动化,2016,40(02):30
‑
35+48.)、文献(Tan Y,Cao Y,Li Y,et al.Optimal day
‑
ahead operation considering power quality for active distribution networks[J].IEEE Transactions on Automation Science and Engineering,2016,14(2):425
‑
436.)构建了一种考虑储能系统的配网运行优化模型，可以充分发挥储能系统的运行灵活性，提高系统对可再生能源的消纳能力。
[0007]文献(程瑜,陈熙.基于源
‑
荷
‑
储互动的储能对风电消纳能力影响分析[J].电力系统自动化,2022,46(13):84
‑
93.)提出了一种含储能与柔性负荷的源
‑
荷
‑
储调度优化模型，仿真结果表明合理的配比储能与柔性负荷的容量可以提升系统对风电的消纳能力。
[0008]交流潮流(AC Load Flow,AC
‑
LF)方程是构成ADN运行优化模型的基础。由于AC
‑
LF方程是非凸的，在ADN优化模型中又往往含有整数变量，使得待求解问题为典型的非线性混合整数规划问题(Mixed Integer Non
‑
linear Programming MINLP)，直接求解的难度较大，即使对于小型配电网，采用传统的MINLP求解器也难以在短时间内获得最优解。对AC
‑
LF方程进行线性化近似处理是降低ADN优化模型计算困难的有效方式，运行结果接近于非线性AC
‑
LF模型的结果，且具有较高的计算效率。文献(孙鑫，饶宇飞，肖浩，等.基于线性化最优潮流的电网可用输电能力计算[J].电力自动化设备,2020,40(10):194
‑
199.)基于线性
化的交流最优潮流，提出一种计及电压和网损的线性潮流模型，提高了电网潮流的计算效率。文献(Yuan H,Li F,Wei Y,et al.Novel linearized power flow and linearized OPF models for active distribution networks with application in distribution LMP[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2016,9(1):438
‑
448.)提出一种配网潮流线性化方法，可以快速求解电压幅值和无功功率流。
[0009]文献(向明旭,杨知方,余娟，等.配电网线性潮流模型通式及误差分析[J].中国电机工程学报,2021,41(06):2053
‑
2064.)提出配电网非线性潮流约束的线性化通式，并对多种配网线性化潮流模型进行了误差分析。
[0010]在含可再生能源的配电系统运行优化中，需要处理源侧、荷侧等多种不确定因素。文献(Zhang C,Chen H,Shi K,et al.An interval power flow analysis through optimizing
‑
scenarios method[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2018,9(5):5217
‑
5226.)采用区间数描述负荷和电源的不确定性，并通过场景分析法获取最优调度方案文献(李哲,王成福,梁军,等.计及风电不确定性的电
‑
气
‑
热综合能源系统扩展规划方法[J].电网技术,2018,42(11):3477
‑
3487.)针对分布式电源和电动汽车充电需求的不确定性，提出了一种面向主动配电网的两阶段鲁棒优化模型，但所考虑的柔性负荷的类型较为单一。
[0011]在此背景下，为提高配网运行优化的计算效率，亟需设计一种能解决上述技术问题的主动配电网运行优化方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对上述现有技术存在的不足之处，提出一种提出了一种考虑光伏发电、风力发电与柔性负荷的ADN运行优化模型，并对模型进行线性化处理的方法。
[0013]本专利技术的一种计及线性化潮流约束的主动配电网运行优化方法，其特殊之处在于包括以下步骤：
[0014]1、以系统购电成本和分布式发电运行成本之和最小化为目标构建ADN的运行优化模型；
[0015]2、分别对分布式发电以及柔性负荷进行数学建模；
[0016]3、为提高计算效率，采用分段线性化方法将所提模型转换为混合整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及线性化潮流约束的主动配电网运行优化方法，其特征在于包括以下步骤：1)计及线性化潮流约束的ADN运行优化模型1.1)目标函数以运行周期内ADN总的运行成本F最小为目标函数：式中：T为时段数；N
G
为与主网连接的变电站节点数；N
MT
、N
PV
和N
WT
分别为燃气轮机、光伏发电、和风力发电的数目；和分别为燃气轮机、光伏、和风电机组的运行维护成本；为场景s下时段t由变电站节点k购电的成本，其中时段t从变电站节点购电的成本表示如下：式中：P
k，t，s
为主电网在时段t向节点k注入的有功功率；ρk为供电的成本系数。作为一种可控分布式电源，燃气轮机的二次成本函数描述如下：式中：a
m
、b
m
和c
m
分别为成本系数。光伏发电的成本函数可表示为：式中：P
p,t,s
为光伏机组的输出功率；K
p
为光伏发电的成本系数；风电机组输出功率由下式计算：风电机组输出功率由下式计算：风电机组输出功率由下式计算：式中：P
w,t,s
为风电机组输出的有功功率；P
Rated
为风电机组额定功率；v、v
ci
和v
co
分别为风速、切入风速和切出风速；v
Rated
为风机额定转速；K
w，t，s
为风电机组的成本系数；和分别为风电机组的最小和最大输出功率；I
w,t,s
为风电机组的运行状态，1为运行，0为
停运；1.2)柔性负荷约束在主动配电网中，柔性负荷可以根据系统调控的需要，通过需求侧管理等措施灵活调节其负荷功率，柔性负荷的约束如下：节其负荷功率，柔性负荷的约束如下：式中：和分别为节点n的柔性负荷的向上和向下调整系数；L
n,t,s,d
为柔性负荷参与后节点n在场景s下时段t的负荷功率；P
n,t,s,d
为柔性负荷参与前节点n在场景s下时段t的有功功率需求；1.3)功率平衡约束包括节点有功功率平衡约束和无功功率平衡约束，表示如下：包括节点有功功率平衡约束和无功功率平衡约束，表示如下：式中：和分别为接在节点n上的燃气轮机、光伏发电和风力发电的集合；为负荷节点集合；P
l,t,s
和Q
l,t,s
分别为在场景s下时段t线路l的有功功率和无功功率；P
n,t,s
和Q
n,t,s
为主电网在场景s下时段t向节点n注入的有功功率和无功功率；Q
m,t,s
、Q
p,t,s
和Q
w,t,s
分别为在场景s下时段t燃气轮机、光伏和风电机组输出的无功功率；Q
n,t,s,d
为在场景s下时段t节点n处负荷的无功功率需求；z(l)和r(l)分别为线路l的首端节点和末端节点；Y
l
为线路l的导纳；α
n,t,s
为在场景s下时段t节点n的电压相角；1.4)安全运行约束主要包括变电站输出功率约束(12)、燃气轮机容量约束(13)、线路容量约束(14)和节
点电压约束(15)。点电压约束(15)。点电压约束(15)。点电压约束(15)。式中：为由变电站节点n注入的最大视在功率；S
m
为燃气轮机m的额定容量；为线路l的最大允许功率；V
max
和V
min
分别为节点电压幅值的上下限；V
n,t,s
为场景s下时段t节点n的电压；2)潮流约束线性化对交流潮流方程进行线性化可以在保证计算精度的前提下，使模型能应用于大规模电力系统，非线性潮流约束包括线路的有功和无功潮流方程，表示如下：力系统，非线性潮流约束包括线路的有功和无功潮流方程，表示如下：式中：G
l
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学清，宋峰，董乐，刘俊旭，杜耀恒，熊荡，邵华强，张明耀，李世新，高月龙，杜潇，孙卓新，丁月明，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司烟台供电公司，
类型：发明
国别省市：