[发明专利]一种直流电力弹簧系统规划方法

权利要求书

1.一种基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，所述直流电力弹簧系统规划方法包括通过电力系统稳定性、优化成本来确定最优安装位置和安装容量。

2.一种基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:上层采用粒子群算法，优化目标为直流母线电压偏差最小，每个粒子代表一种配置方法，即粒子的维数和母线数相同，每一维为对应节点处电力弹簧的安装容量；

步骤S2:下层以上层传递的安装位置和安装容量为已知条件，采用经济指标来衡量对储能运行的优化，结合电能成本以及投入直流电力弹簧产生的成本和经济效益，采用大M法和二阶锥松弛处理后进行最优潮流计算；

步骤S3：确定上层各粒子对应的安装位置和安装容量下直流电力弹簧各时刻的充放电功率，取最大值为额定功率，并将母线电压反馈至上层用于适应度值计算；

步骤S4：计算上层各粒子的适应度值，更新个体最优和群体最优；

步骤S5：更新上层粒子的位置和速度；

步骤S6：重复步骤S2到S5，直到满足迭代终止条件；

步骤S7：群体最优解对应的即为最优的安装位置和安装容量。

3.根据权利要求1所述的基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，所述规划方法所用直流电力弹簧拓扑结构为DCES-3。

4.基于权利要求3所述的直流电力弹簧拓扑结构DCES-3，其特征在于，采用如下数学模型：

(1)电池平衡模式下，关键负载各时刻功率不受系统功率波动的影响，等于其实际所需功率，非关键负载的功率在其允许的波动范围内上下波动，直流电力弹簧内部储能的充放电功率设为0，直流电力弹簧通过控制关键负载和非关键负载的功率分配来实现荷随源动；

(2)电池放电模式下，非关键负载功率大小设为其功率下限，关键负载的功率等于其实际所需功率，直流电力弹簧内部储能放电以维持关键负载的供电需求；

(3)在电池充电模式下，非关键负载功率大小等于其功率上限，关键负载的功率等于其实际所需功率，直流电力弹簧内部储能存储剩余电能，若总的供电功率超出安装节点处能消耗的最大功率，则弃光。

5.根据权利要求2所述的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于：上层模型以直流配电网总的母线电压偏差最小为目标，突出了对直流配电网运行稳定性的优化。

6.根据权利要求2所述的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，采用储能的投资运行维护成本来量化对储能运行的优化，并结合主网购电成本、直流电力弹簧投资运行维护成本、非关键负载补贴费用和对关键负载的收费在内的经济因素。

7.根据权利要求2所述的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，所述系统规划方法包括季节因素对分布式电源和负荷的影响，以一年为规划时间，将一年划分为春秋季、夏季、冬季三个典型场景，综合考虑各场景下的电压波动和综合成本。

8.根据权利要求5所述的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，所述储能装置投资运行维护成本计算的表达式如下：

其中为储能单位功率投资成本、为储能单位功率维护成本，χ_ESS为投资成本折算至每年的折算系数，和分别为储能充放电功率，sc为场景编号，t为对应时刻，N_ESS为储能安装节点构成的集合，D_sc为对应场景天数。

9.根据权利要求5所述的直流电力弹簧系统规划方法，其特征在于，所述直流电力弹簧投资运行维护成本计算的表达式如下：

其中为直流电力弹簧单位功率投资成本、为直流电力弹簧单位功率维护成本，χ_ES为其投资成本折算至每年的折算系数，和分别为直流电力弹簧充放电功率，N_ES为电力弹簧安装节点构成的集合，D_sc为对应场景天数。