基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法技术

本公开描述一种基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法，包括：构建考虑网络侧成本和用户侧成本的目标函数；基于目标函数构建多个数学模型，多个数学模型包括智能软开关数学模型、以及配电网最优潮流模型中的至少一种，多个数学模型还包括温控负荷数学模型，温控负荷为电热水器；对多个数学模型和多个约束条件进行处理以获取多个目标约束条件；在多个约束条件下对目标函数进行求解以使目标函数取得最小值并获取优化结果；基于优化结果调整智能软开关的传输功率以及温控负荷的开关状态。由此，能够较好地降低有源配电网的负荷和运行成本。和运行成本。和运行成本。

【技术实现步骤摘要】
基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法


[0001]本公开大体涉及电力系统领域，具体涉及一种基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法。

技术介绍

[0002]随着经济快速发展，有源配电网的规模不断增大，所带来的损耗也随之增大。智能软开关的引入彻底改变了传统配电网闭环设计、开环运行的供电方式，大大提高了配网控制的实时性与快速性，同时给配电网的运行带来了诸多益处。
[0003]在申请号201610029970.3，专利技术名称为“一种基于智能软开关的有源配电网电压无功控制方法”中，其以配电系统各节点电压偏差之和最小为目标函数，应用智能软开关解决有源配电网电压无功控制问题的基于智能软开关的有源配电网电压无功控制方法。
[0004]然而，在上述技术中，仅仅基于智能软开关进行配电网的重构，往往忽略用户侧(也即，温控负荷)对配电网优化运行的影响。现有研究中，温控负荷被认为是最重要的用户侧管理资源之一，有助于保持未来智能电网的电力供需平衡。随着热水器、空调及部分工业大用户等的温控负荷在总用电负荷中的比例不断升高，基于智能软开关的配电网优化方案不适用于部分具体的场景，例如，针对以电热水器为主要负载的用户侧，目前的有源配电网优化方案的优化效果往往难以达到预期，往往不能较好降低有源配电网的负荷和运行成本。

技术实现思路

[0005]本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种能够较好地降低有源配电网的负荷和运行成本的基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法。
[0006]为此，本公开提供了一种基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法，所述有源配电网优化方法是基于具有所述智能软开关的网络侧和具有所述温控负荷的用户侧进行优化的方法，包括：构建考虑网络侧成本和用户侧成本的目标函数，所述网络侧成本包括配电网网络损耗成本、智能软开关损耗成本和开关动作成本中的至少一种，所述用户侧成本包括温控负荷成本；基于所述目标函数构建多个数学模型，所述多个数学模型包括用于计算所述智能软开关损耗成本的智能软开关数学模型、以及用于计算所述配电网网络损耗成本和所述开关动作成本的配电网最优潮流模型中的至少一种，所述多个数学模型还包括用于计算所述温控负荷成本的温控负荷数学模型，所述温控负荷为电热水器；基于二阶锥规划松弛法对所述多个数学模型和多个约束条件进行处理以获取多个目标约束条件；在所述多个约束条件下对所述目标函数进行求解以使所述目标函数取得最小值并获取优化结果；基于所述优化结果调整所述智能软开关的传输功率以及所述温控负荷的开关状态。
[0007]在这种情况下，目标函数能够涵盖大部分的运行成本(也即，网络侧成本和用户侧成本)，令目标函数能够进一步贴合与电热水器相关的有源配电网的使用场景，能够提高目
标函数结果的准确性，从而能够降低有源配电网的运行成本。另外，基于多个数学模型能够较为全面地获取有源配电网中各个参数(例如，传输功率)的数值以及反映各个参数之前的关系，从而能够较好地调整后续的优化方法。另外，基于二阶锥规划松弛法能够将多个数学模型和多个约束条件转化为二阶锥模型，能够简化有源配电网中各参数的运算过程，能够便于获取运算结果。另外，基于多个约束条件能够进一步对多个数学模型进行限定，从而能够使目标函数的运算结果更加准确，也即能够提高优化结果的准确性。同时，基于目标函数的最小值能够获取网络侧成本和用户侧成本较低的优化结果。另外，由于有源配电网优化方法包括调整智能软开关的传输功率以及温控负荷的开关状态，基于优化结果能够较好地调整有源配电网优化方法，从而能够较好降低有源配电网的负荷和运行成本。
[0008]另外，在本公开所涉及的有源配电网优化方法中，可选地，所述目标函数基于每日的所述网络侧成本和所述用户侧成本得出。在这种情况下，能够令有源配电网优化方法的优化间隔保持在比较合适的范围内，相对于较短优化间隔，能够降低优化成本，相对于较长优化间隔，能够减少时间范围较长所带来的运算误差，能够提高优化效果。
[0009]另外，在本公开所涉及的有源配电网优化方法中，可选地，所述目标函数为：
[0010][0011]其中，i为第i个节点，j为第j个节点，ij为第i个节点和第j个节点之间的支路；T为时间；F为所述目标函数；C
loss
为网络损耗费用系数；C
sop
为智能软开关损耗费用系数；C
switch
为开关动作损耗系数；C
sell
为用户侧售电价格；B为所述有源配电网中所有支路的集合；N
SOP
为接入所述智能软开关的节点的集合；N
h
为所述温控负荷所在节点的集合；I
ij,t
为t时刻第i个节点和第j个节点之间的支路所流过的电流；r
ij
为第i个节点与第j个节点间接入的等效电阻；为所述智能软开关接入第i个节点一侧的换流器在t时刻产生的换流器损耗；为t时刻第i个节点中所用温控负荷功率总和；α
ij
为所述有源配电网网络重构之后第i个节点和第j个节点之间的支路的开关动作；α
ij,0
为所述有源配电网网络重构之前第i个节点和第j个节点之间的支路的开关动作；ΔT为时间间隔。在这种情况下，能够基于有源配电网中的各个参数(例如，换流器损耗和温控负荷功率等)获得目标函数的值，从而能够通过调整各个参数获取目标函数的最小值。同时，基于目标函数的最小值能够获取优化结果。
[0012]另外，在本公开所涉及的有源配电网优化方法中，可选地，所述智能软开关数学模型为：
[0013][0014][0015][0016]其中，为t时刻所述智能软开关接入第i个节点的换流器的有功功率，为t时刻所述智能软开关接入第j个节点的换流器的有功功率，为t时刻所述智能软开关接入第i个节点的换流器的无功功率，为t时刻所述智能软开关接入第j个节点的换流器
的无功功率；为接入第i个节点的换流器损耗，为接入第j个节点的换流器损耗；γ
SOP
为所述智能软开关的换流器损耗系数；i为第i个节点，j为第j个节点，t为t时刻。由此，能够基于智能软开关的换流器调整节点的有功功率和无功功率(也即，传输功率)，进而能够减少有源配电网的损耗，从而能够便于有源配电网的优化。
[0017]另外，在本公开所涉及的有源配电网优化方法中，可选地，所述温控负荷为电热水器，所述温控负荷数学模型为：
[0018][0019]其中，t为t时刻，T为温度，Δt为时间间隔，T
td
为t时刻所述电热水器的水温；T
ts
为t时刻的环境温度；R
d
和C
d
分别为所述电热水器的热阻和热容；L为所述电热水器的水箱的总容量；l
t
为t时刻用户的单位用水量。表示t时刻所述电热水器的工作状态，其中，时，代表所述电热水器为保温模式，时，代表所述电热水器为加热模式；为所述电热水器的热耗系数；P
d
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能软开关和温控负荷的有源配电网优化方法，所述有源配电网优化方法是基于具有所述智能软开关的网络侧和具有所述温控负荷的用户侧进行优化的方法，其特征在于，包括：构建考虑网络侧成本和用户侧成本的目标函数，所述网络侧成本包括配电网网络损耗成本、智能软开关损耗成本和开关动作成本中的至少一种，所述用户侧成本包括温控负荷成本；基于所述目标函数构建多个数学模型，所述多个数学模型包括用于计算所述智能软开关损耗成本的智能软开关数学模型、以及用于计算所述配电网网络损耗成本和所述开关动作成本的配电网最优潮流模型中的至少一种，所述多个数学模型还包括用于计算所述温控负荷成本的温控负荷数学模型，所述温控负荷为电热水器；基于二阶锥规划松弛法对所述多个数学模型和多个约束条件进行处理以获取多个目标约束条件；在所述多个约束条件下对所述目标函数进行求解以使所述目标函数取得最小值并获取优化结果；基于所述优化结果调整所述智能软开关的传输功率以及所述温控负荷的开关状态。2.根据权利要求1所述的有源配电网优化方法，其特征在于：所述目标函数基于每日的所述网络侧成本和所述用户侧成本得出。3.根据权利要求1所述的有源配电网优化方法，其特征在于：所述目标函数为：其中，i为第i个节点，j为第j个节点，ij为第i个节点和第j个节点之间的支路；T为时间；F为所述目标函数；C
loss
为网络损耗费用系数；C
sop
为智能软开关损耗费用系数；C
switch
为开关动作损耗系数；C
sell
为用户侧售电价格；B为所述有源配电网中所有支路的集合；N
SOP
为接入所述智能软开关的节点的集合；N
h
为所述温控负荷所在节点的集合；I
ij,t
为t时刻第i个节点和第j个节点之间的支路所流过的电流；r
ij
为第i个节点与第j个节点之间接入的等效电阻；为所述智能软开关接入第i个节点一侧的换流器在t时刻产生的换流器损耗；为t时刻第i个节点中所用温控负荷功率总和；α
ij
为所述有源配电网网络重构之后第i个节点和第j个节点之间的支路的开关动作；α
ij,0
为所述有源配电网网络重构之前第i个节点和第j个节点之间的支路的开关动作；ΔT为时间间隔。4.根据权利要求1所述的有源配电网优化方法，其特征在于：所述智能软开关数学模型为：所述智能软开关数学模型为：所述智能软开关数学模型为：其中，为t时刻所述智能软开关接入第i个节点的换流器的有功功率，为t时刻所述智能软开关接入第j个节点的换流器的有功功率，为t时刻所述智能软开关接入第i个节点的换流器的无功功率，为t时刻所述智能软开关接入第j个节点的换流器的无
功功率；为接入第i个节点的换流器损耗，为接入第j个节点的换流器损耗；γ
SOP
为所述智能软开关的换流器损耗系数；i为第i个节点，j为第j个节点，t为t时刻。5.根据权利要求1所述的有源配电网优化方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨会轩，苏明，李欣，张瑞照，刘金会，
申请(专利权)人：北京华清未来能源技术研究院有限公司华科因诺江苏能源科技有限公司华科因诺青岛能源科技有限公司北京华清智汇能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：