基于综合资源战略规划的主动配电网多源优化配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电系统优化配置技术领域，特别是涉及一种基于综合资源战略规划 的主动配电网多源优化配置方法。
【背景技术】
[0002] 主动配电网的主要特点就是包含有分布式电源和需求侧管理，其目的之一是加大 配电网对于分布式电源的接纳能力。分布式发电是指直接布置在电网或分布在负荷附近的 发电设施，其特点是电力的生产和使用在同一地点或限制在局部区域内，主要技术类型有 风力发电、光伏发电、燃气轮机和燃料电池等。分布式发电与传统的火力发电相比具有投资 小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，因此近年来越来越受到人们的关注。但是 分布式电源的大量接入会对配电网造成广泛影响，主要表现为:配电网电压水平的改变，配 电网短路容量的提高以及影响网络的供电可靠性等。
[0003] 综合资源战略规划（integrated resource strategy planning，IRSP)是根据国 家电源电力发展战略，在全国范围内将电力供应侧资源与引入能效电厂(EPP)的各种形式 的电力需求侧资源综合统一化，从战略的高度，通过经济、法律、行政手段，合理利用供应侧 与需求侧的资源，在满足未来经济发展对电力需求的前提下，使得整个规划的社会总投入 最小。IRSP能够通过合理、有效地利用供应侧和需求侧的电源资源，对全社会的资源进行优 化配置，在减少全社会成本的同时尽可能减少对电源资源的消耗和污染物排放，为电力用 户提供最低成本、最大效益的电源服务。
[0004] 能效电厂是指通过采用高效用电设备和产品、优化用电方式等途径，形成某个地 区、行业或企业节电改造计划的一揽子行动方案，达到与建新电厂相同的目的，将减少的需 求视同"虚拟电厂"提供的电力电量，可实现电源节约和污染物减排。EPP的概念形象地描绘 了电力需求侧管理(demand-side management，DSM)项目的作用，简化了供应侧资源和需求 侧资源的选择与比较，使得具有成本优势的DSM项目更容易被纳入选择范围。与实际新建电 厂相比，EPP是在原供电系统中进行电能优化而获得的，不再额外占用土地、消耗煤炭等资 源，具有巨大的社会效益和经济效益。现阶段EPP主要包括节能灯、节能电机、冰蓄冷和高效 家电等形式。
[0005] 但是，现阶段的分布式电源优化配置大多单纯以年成本作为目标函数，部分考虑 了环境因素，但是缺少系统化;在相关研究中很少同时考虑到供电侧和用电侧，也没有对如 何考虑需求侧管理进行过深入分析研究。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于综合资源战略规划的主动配 电网多源优化配置方法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供的基于综合资源战略规划的主动配电网多源优化 配置方法包括按顺序进行的下列步骤：
[0008] 步骤一:基础数据获取;获取待研究的配电系统的包括网架结构、负荷水平、电气 参数在内的基础数据；
[0009] 步骤二:模型建立:利用上述基础数据建立基于综合资源战略规划的主动配电网 多源优化配置模型，并设定最小化社会成本为目标函数；
[0010] 步骤三:确定约束条件:选取某一节点为平衡节点，设定包括系统潮流约束、运行 电压水平约束、支路电流限制、系统容量约束、EPP的装机规模约束在内的约束条件；
[0011] 步骤四：求解：利用粒子群算法对上述基于综合资源战略规划的主动配电网多源 优化配置模型进行求解；
[0012] 第五步:输出相关结果，包括分布式电源和各种形式的能效电厂的优化配置情况 以及目标函数值。
[0013] 在步骤二中，所述的目标函数的表达式为：
[0015] 式中，ω:为建设运行费用的权重，ω 2为网损费用的权重，ω 3为环境成本的权重， Ns为电源的种类;Ni为第i类电源的数量，Fij为第i类第j组电源的年建设及运行维护成本， Hi j为第i类第j组电源的装机容量，其中，EPP的容量为削峰容量;Tij为第i类第j组电源的可 利用小时数;Cl为第i类第j组电源的单位发电成本，ruk为第i类电源第k类污染物的排放系 数，g/kWh; vk为第k类污染物的环境价值;Clciss为网损费用。
[0016] 在步骤三中，所述的系统潮流约束、运行电压水平约束、支路电流限制、系统容量 约束、EPP的装机规模约束的表达式如下：
[0018] 运行电压水平约束:Vi(min) < Vi < Vi(max) (3)
[0019] 支路电流限制：1^1认歷 (4)
[0021] EPP的装机规模约束:Η^αρ (6)
[0022] 式中，N(i)为节点i的相邻节点的集合;分别为节点电压幅值Vi、Vj和相 角9ij的函数，；Gii、Bii、Gij、Bij分别为节点i的自电导、自电纳、互电导和互电纳;PDGi、PLDi分 别为节点i上分布式电源注入的有功功率、负荷注入的有功功率;Qi为节点i注入的无功功 率之和，Q DGi、QLDi分别为节点i上分布式电源注入的无功功率、负荷注入的无功功率;Vi,max和 V 1>min分别为节点i电压幅值的上下限；1^和分别为流过支路ij的电流幅值及其最大 允许值;PDCi和P Di分别是第i个分布式电源容量和负荷容量，X为电网中分布式电源的最大接 入限制百分比;Η是EPP容量，α是EPP资源占最大用电需求的比例系数;P为EPP的装机规模。
[0023]本发明提供的基于综合资源战略规划的主动配电网多源优化配置方法在保证满 足未来供电需求的前提下，能够寻找到基于综合资源战略规划的分布式电源和能效电厂的 优化配置方案。本发明从主动配电网运行的社会成本角度来考虑主动配电系统中分布式电 源和各种形式的能效电厂的最佳接入位置和容量，建立了以最小化社会成本为目标函数， 以系统潮流约束、运行电压水平约束、支路电流限制、系统容量约束、EPP的装机规模约束等 约束条件的主动配电网多源优化配置模型，通过粒子群方法来确定主动配电网中分布式电 源和各种形式的能效电厂的最优接入位置和容量。
[0024] 在上述优化配置方案中，步骤二、三基于IRSP理念对主动配电网多源优化配置问 题进行建模，以最小化社会成本为目标函数，以系统潮流约束、运行电压水平约束、支路电 流限制、系统容量约束、EPP的装机规模约束等为约束条件。该问题使用粒子群算法进行求 解。与以往的分布式电源定容方法的不同之处在于，该方法引入了 IRSP理念，并引入包括节 能灯、节能电机、冰蓄冷和高效家电等多种形式的EPP作为优化变量，将社会成本最小化作 为目标函数，实现多个分布式电源和多种形式的EPP的同时优化。
[0025]在模型建立方面，本发明方法考虑了主动配电网中分布式电源的减少污染物排放 的作用，将主动配电网中需求侧管理具体化为多种形式的EPP，并且考虑了配电系统运行中 网损情况。
【附图说明】
[0026]图1是IEEE33节点算例以及分布式电源和EPP备选接入位置图；
[0027]图2是本发明提供的基于综合资源战略规划的主动配电网多源优化配置方法流程 图。
【具体实施方式】
[0028]下面以图1所示的IEEE33节点测试系统为例并结合图2对本发明提供的基于综合 资源战略规划的主动配电网多源优化配置方法进行详细说明。
[0029] 如图2所示，本发明提供的基于综合资源战略规划的主动配电网多源优化配置方 法包括按顺序进行的下列步骤：
[0030] 步骤一:基础数据获取;对于本实施例，获取如图1所示的33节点配电系统的包括 网架结构、负荷水平、电气参数在内的基础数据;然后设定分布式电源的接入位置，其中4、 8、14、22、25、30、32、33节点为分布式电源备选位置，光伏电源功率因数为1.0,风机发电功 率因数为0.8;渗漏率最大为35%;最后设置系统的基准电压为12.66kV，EPP的最大接入总 量为系统负荷的8%。