一种考虑源荷互补特性的配电能源网格优化划分方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法。主要内容包括对配电系统分布式光伏、分布式能源站、电动汽车充电站、多元负荷等运行不确定性特性进行深入分析，建立各类源荷要素的概率运行模型，并基于三点估计法与Gram

【技术实现步骤摘要】
一种考虑源荷互补特性的配电能源网格优化划分方法


[0001]本专利技术涉及考虑源荷不确定性与源荷互补特性的配电能源网格优化划分方法，适用于配电系统的优化规划问题，属于配电网领域。

技术介绍

[0002]在多能耦合的新型配电系统建设的大背景下，现有的网格化规划体系不再能够支撑电网建设。具体而言，在新型配电系统的源侧，海量分布式新能源出力的不确定性和不可控性将导致电网资产效率低下，现有的规划体系和技术不能较好地解决该问题；在荷侧，电动汽车、用户侧多能耦合系统等多元负荷的接入，将给配电网增加新的负担，同时合理运用荷侧资源的主动特性又能提升配电网的灵活性，但现有规划体系无法计及多元负荷的影响。
[0003]针对上述问题，国内外学者针对不同的运行主体针对源网荷储博弈运行策略展开了研究。部分学者以供电块为研究对象，打破了供电块划分受制于行政区划的现状，在供电块划分时充分考虑电气影响；同时，部分研究人员关注于馈线供电范围的扩展，针对变电站间联络馈线容量利用率低的问题，提出了基于松弛负载率的供电单元划分方法；此外，还有部分学者考虑负荷间的互补特性，提出了提高馈线利用率的供电单元划分方法。
[0004]通过对以上研究的分析，可以发现当前对于网格化规划体系的研究主要局限在电网侧，没有充分考虑冷热负荷、冷热网与电力网之间的深度耦合关系。同时，当前研究也未充分考虑需求响应资源对于供电网格划分的影响作用，结果过于保守，不利于降低电网建设成本。因此，本专利技术在已有研究的基础上，提出了一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，实现了电网建设的多能源耦合需求，提高了设备利用效率。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术专利的目的在于提出一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法。通过本方法，通过同时考虑多类型源荷的不确定性、多能源荷间的耦合映射关系以及源荷间的互补特性对变电站间联络影响，紧密了能源网格内部各站之间的联系，提高了面向多能系统的网格化规划体系方法的经济性与有效性。
[0006]本专利技术提供了一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，具体步骤包括：
[0007](1)基于电力负荷的历史出力与用能特性，通过冷热负荷电能供给模型将冷热负荷折算至电力侧，建立源荷电力侧用能概率模型；
[0008](2)基于源荷电力侧用能概率模型，获得各供电范围内α置信度下的净负荷曲线与各源荷出力/用能曲线，计算区域可信负荷密度；
[0009](3)基于可信负荷密度，计算各变电站的等效可信供电半径与基准变电站界间距，计算接壤变电站间源荷匹配程度并更新变电站界间距；
[0010](4)基于能源网格数目划分方法确定划分方案网格数目范围，获取不同数目的能源网格划分方案结果，并根据评价指标对方案进行优选。
[0011]所述步骤(1)的具体过程如下：
[0012]根据待规划区域内各类元素的出力/用能历史数据，建立多类型源荷出力/用能概率模型，包括：
[0013]1)分布式光伏出力概率模型：
[0014][0015]其中，Γ(
·
)为伽马函数；P
PV
为分布式光伏出力数值；P
PV1
为分布式光伏理论出力最大数值；α、β均为形状参数，其大小可以通过分布式光伏历史出力数据进行近似计算，计算公式如下：
[0016][0017][0018]其中，μ
PV
为分布式光伏历史出力数据均值；为分布式光伏历史出力数据方差。
[0019]2)冷热负荷、电动汽车充电站、常规多类型电力负荷的用能概率模型：
[0020][0021]其中，S
L
为负荷用能数据；μ
L
、σ
L
、分别为负荷用能历史数据的均值、标准差与方差。
[0022]3)分布式能源站网供电能用能概率模型：
[0023]f(P
DES
)＝f(α
DES
)g(f(S
L
))
[0024][0025]其中，f(α
DES
)和f(S
L
)分别为随机变量α
DES
和S
L
的概率密度函数；g(f(S
L
))为冷热负荷与电力负荷的折算函数，是线性函数；α
DES
为分布式能源站网供电能比例。
[0026]步骤(2)中所述的基于三点估计法、Gram
‑
Charlier级数展开的概率净负荷曲线获取方法，具体过程如下：
[0027]1)基于步骤(1)建立的分布式光伏出力以及各类新型元素时序用能模型，下述步骤中n表示待计算区域共有n个接入元素；
[0028]2)在独立的概率分布空间Y＝[y1,y2,...,y
n
]中，采用三点估计法计算每一点的采样值y
i,k
和对应点的权重p
i,k
，得到S
Y
：
[0029]S
Y
＝[Y
1,1
,Y
1,2
,Y
2,1
,Y
2,2
,...,Y
n,1
,Y
n,2
,Y
2n+1
]T
[0030]其中Y
i,k
与Y
2n+1
计算公式如下：
[0031][0032]3)通过矩阵变换，得到相关样本矩阵S
Z
：
[0033]S
Z
＝[Z
1,1
,Z
1,2
,Z
2,1
,Z
2,2
,...,Z
n,1
,Z
n,2
,Z
2n+1
]T
[0034]其中Z
i,k
与Z
2n+1
计算公式如下：
[0035][0036]4)将标准正态分布的样本矩阵S
Z
，转换为实际分布空间中的样本矩阵S
X
。
[0037]S
X
＝[X
1,1
,X
1,2
,X
2,1
,X
2,2
,...,X
n,1
,X
n,2
,X
2n+1
]T
[0038]其中X
i,k
与X
2n+1
计算公式如下：
[0039][0040]5)对S
X
中的每一行元素相加，进而得到净负荷随机变量的样本矩阵W＝[W1,W2,...,W
2n+1
]T
，采用三点估计法，即可计算得到净负荷随机变量的均值和方差；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)基于电力负荷的历史出力与用能特性，通过冷热负荷电能供给模型将冷热负荷折算至电力侧，建立源荷电力侧用能概率模型；(2)基于源荷电力侧用能概率模型，获得各供电范围内α置信度下的净负荷曲线与各源荷出力/用能曲线，计算区域可信负荷密度；(3)基于可信负荷密度，计算各变电站的等效可信供电半径与基准变电站界间距，计算接壤变电站间源荷匹配程度并更新变电站界间距；(4)基于能源网格数目划分方法确定划分方案网格数目范围，获取不同数目的能源网格划分方案结果，并根据评价指标对方案进行优选。2.根据权利要求1所述的一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，其特征在于，所述区域可信负荷密度计算方法，包括：(1)基于三点估计法、Gram
‑
Charlier级数展开法的供电范围内净功率概率曲线获取方法；(2)基于供电范围净功率曲线的可信负荷密度计算方法：ρ
f,i
(W)＝f
i
(W)/A
trans,i
ρ
F,i
(W)＝F
i
(W)/A
trans,i
其中，ρ
f,i
(W)和ρ
F,i
(W)分别为变电站i供电范围负荷密度服从的概率密度函数与概率分布函数；A
trans,i
为变电站i供电范围的实际面积。3.根据权利要求1所述的一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，其特征在于，所述等效可信供电半径计算方法，包括以下步骤：(1)利用等效供电半径概率密度函数与概率分布函数计算方法，计算变电站等效供电半径概率密度函数与概率分布函数；(2)基于所设置的α置信度，将不确定性问题处理为确定性问题。4.根据权利要求1所述的一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，其特征在于，所述变电站界间距更新计算方法，包括以下步骤：(1)利用基准界间距计算方法，计算各变电站间基准界间距数值；(2)利用基准界间距正向转换方法，将各变电站间基准界间距数值转换为正值；(3)基于正向基准界间距，利用考虑源荷匹配性的界间距更新方法，计算变电站更新界间距。5.根据权利要求4所述的一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，其特征在于，所述基准界间距正向转换方法，包括以下步骤：(1)基准界间距在物理上表现为两变电站间等效圆形供电区域间的最短距离，其直接受到两变电站的可信等效供电半径、变电站中心位置两个因素的影响，具体计算公式如下所示：其中，D(i,j)为变电站i与变电站j之间的基准界间距；(x
i
,y
i
)和(x
j
,y
j
)分别为变电站i与变电站j的坐标位置。
(2)由于上述基准界间距存在三类取值情况，需要将其处理为恒正的数值，并保证各界间距的大小排列关系仍保持不变，具体计算公式如下所示：6.根据权利要求4所述的一种考虑源荷不确定性与互补特性的配电能源网格优化划分方法，其特征在于，所述考虑源荷匹配性的界间距更新方法，包括以下步骤：(1)利用变电站i与接壤变电站间可转供区域范围估算方法，对转供区域进行估算：1)将变电站i供电范围与周边所有变电站供电范围接壤边界的端点直线相连，计算所有直线边界距离l与直线边界距离之和l
m
；2)根据接壤直线边界距离所占比例计算可转供区域范围角度，具体计算公式如下所示：其中，β
i,j
为可转供区域范围角度；l
i,j
为变电站i与变电站j之间的直线边界距离；3)以任意两变电站间连接线为中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：程亮，黄俊辉，谢珍建，刘洪，黄河，韩俊，路劭涵，蔡超，潘文婕，鲍明阳，樊安洁，王娜，陈皓菲，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：