[发明专利]一种主动配电网区域电源优化配置双层规划方法

摘要

一种主动配电网区域电源优化配置双层规划方法。其包括基础数据获取、模型构建、模型转换、算法参数初始化、初始网络损耗求解、单位电量发电成本修正、上层规划方案求解、下层规划方案求解、迭代终止条件判别等步骤。本发明基于综合资源战略规划理论，从全社会角度，考虑光伏电源和可中断负荷为代表的广义电源，建立了主动配电网区域电源扩展优化的双层规划模型。上层规划以广义电源的建设、发电和污染治理的总成本最低为目标，优化各类电源装机容量；下层规划以网损最小为目标，为广义电源选址定容。最后结合单纯形法和改进PSO算法进行求解。本发明的规划方法与传统规划方法相比，节能减排效果明显，资源利用率更高，全社会效益更突出。

主权项

1.一种主动配电网区域电源优化配置双层规划方法，其特征在于：其包括顺序执行的下列步骤：步骤一、基础数据获取：获取待研究配电系统的包括电源类型、网架结构、负荷水平、电气参数在内的基础数据；步骤二、模型构建：利用步骤一获取的基础数据构建基于IRSP的区域电源扩展问题的双层规划模型，并确定该双层规划模型的上下层目标函数和约束条件；步骤三、算法参数初始化：初始化双层规划算法的参数，设定改进的PSO算法的最大迭代次数为50次，粒子种群个数为n，粒子编码长度为配电系统中可接入光伏电源和可中断负荷的节点总数，学习因子C1＝2，C2＝1.732，并确定迭代终止条件；步骤四、初始网络损耗求解：假定上级变电站容量充足，不考虑光伏电源及可中断负荷，利用下层规划模型计算主动配电网负荷全部由上级变电站供电时的网损电量，该网损电量由上级变电站即火力发电承担；步骤五、单位电量发电成本修正：将上述利用下层规划模型求解得到的网损电量分摊给各类电源，以修正各类电源的发电成本；步骤六、上层规划模型求解：利用上述修正后的发电成本修正发电利用小时与单位容量IRSP综合成本关系曲线，并求解IRSP上层规划模型，以得到各类电源规划的装机容量；步骤七、下层规划模型求解：根据上述各类电源规划的装机容量和步骤三中设定的参数，利用改进的PSO算法对下层规划模型求解，获得满足网损最小的光伏电源和可中断负荷的选址定容方案；步骤八、迭代终止条件判别：判断算法是否达到最大迭代次数或搜索到满足精度要求的最优解，若是则跳出循环，输出IRSP区域电源扩展规划最优方案；否则转步骤五，继续进行迭代；在步骤一中，所述的电源类型选择新建火力发电、投资光伏电源和签订可中断负荷合同，分别代表配电网的电源变电站、分布式电源和需求侧资源这三种不同的电源类型；在步骤二中，所述的上层规划模型的目标函数的数学表达式为：式中，i为电源种类，i＝1,2,3分别代表火力发电、光伏电源、可中断负荷；Fi为该类电源单位容量建设成本年值，元/kW；Ci为该类电源装机总容量，kW；Vi为该类电源单位电量发电成本，元/kWh；Hi为该类电源年利用小时数，小时；βi为该类电源单位电量的污染物治理成本，元/kWh；Fi进一步可表示为：式中，ai为该类电源的单位容量造价，元/kW；r0为贴现率；m为该类电源的运行年限，年；上层规划模型的约束条件为：式中，L(t)为全年每小时的平均负荷功率；在步骤二中，所述的下层规划模型的目标函数的数学表达式为：min f＝loss   (4)约束条件为：Uimin≤Ui≤Uimax   (7)0≤Ij≤Ijmax   (8)Sj≤Sjmax   (9)式中，loss为网损电量；n为系统节点个数；Ppv,Qpv,PIL,QIL分别为分布式光伏和可中断负荷注入节点i的有功和无功功率；Pi,Qi分别为节点i的有功和无功负荷；Gij,Bij分别为节点导纳矩阵中的对应元素；Ui为节点i的电压幅值，Uimin,Uimax分别为节点i的允许电压上限和下限；Ij为支路j的电流幅值，Ijmax为支路j的电流热稳定上限；Sj为支路j的视在功率，Sjmax为支路j的视在功率上限；在步骤五中，所述的每类电源单位电量发电成本Vi为：式中，Spdi是原本该电源的单位电量发电成本；loaddem是该类电源所承担的负荷用电量；lossi是该类电源所承担的网损电量；在步骤五中，所述的将网损电量分摊给各类电源的方法是分两步进行，第一步将不含分布式电源时的主动配电网网损电量分摊给原有电力供应商；第二步将分布式电源接入后引起的网损电量变化量分摊给分布式电源；Δloss＝loss1‑loss′1   (11)loss2＝Δloss   (12)式中，Δloss为loss1与loss1’的差值，loss1为接入分布式电源后的总网损电量，loss1’为不含分布式电源时的网损电量；loss2为分布式电源分摊的网损电量。