一种主配电网与分布式发电的协同规划方法、设备及存储介质与流程

本发明设计供电配电，具体是一种主配电网与分布式发电的协同规划方法、设备及存储介质，尤其适用于主配电网与分布式发电的协同规划。

背景技术：

1、电能是社会发展的基础，电能的产生、传输和使用几乎是瞬时的，因此电力系统需要始终保持功率平衡。但由于负荷和能源资源分配不均，为实现社会供电的安全和经济性，电力系统在发展过程中逐渐形成了结构和功能边界明确的输电网和配电网。输电网络和配电网络通过变压器物理耦合。从理论上讲，只有将输电网和配电网作为一个整体来考虑，才能准确评估整个电力系统的状态并实现最优控制。但是在计算中容易出现稳定性问题，同时，大量的设备会给调度控制中心带来很大的管理压力。因此，在电力系统分析中，输电网和配电网是相互分离的。

2、随着社会发展对环境保护的要求不断提高，能源利用效率和资源配置能力必须提高。分布式发电(dg)、储能系统(ess)等新型电力设备应运而生。这些新型电力设备大量接入配电网，既能缓解能源紧张，又能给传统配电网带来巨大变化，增强了配电网运行模式的灵活性和可控性；传统的被动配电网逐渐转变为主动配电网。分布式电源在带来便利的同时，也带来了一些问题，例如，分布式发电的输出是随机的，容易受到地理限制和受气候和其他因素影响的不确定性的影响，其在配电网中的作用也相应有限。在电网系统由被动向主动转变的过程中，所有新能源发电也逐步并网。电网还存在分布式发电与电网协调性不足的问题，仍需通过优化加以改善。同时，主配电网中兴趣主体的多样化也使得分布式发电与电网之间的协同优化配置成为关键。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种主配电网与分布式发电的协同规划方法，意在以主配电网与分布式发电的成本为组合目标，建立了主配电网与分布式发电的两层网络协同规划模式，以保证两层共利益最大化的原则，进而实现电网与供电协调的目的。

2、本发明采用的技术方案：一种主配电网与分布式发电的协同规划方法，该方法包含以下步骤：

3、s1：结合区域主配电网的规划方案，生成区域内变电站、负载、分布式电源的拓扑连接关系，获取变电站、负载和分布式电源的相关参数信息，其中，相关参数信息包含：变电站最大负荷、负载的最大负载、每条线路的最大负载、分布式电源的功率和电压幅值；

4、s2：结合拓扑连接关系和相关参数信息分析约束条件，根据主配电网的用电成本、建设成本、运营成本、环保成本以及分布式发电的运营成本设计目标函数，建立主配电网与分布式发电的协同规划的优化模型；

5、s3：采用粒子群优化算法对主配电网与分布式发电的协同规划的优化模型进行求解，更新拓扑连接关系中边的连接关系；

6、s4：结合拓扑连接关系和相关参数信息分析约束条件，根据分布式发电的建设成本、运营成本设计目标函数，建立分布式发电的优化模型；

7、s5：利用遗传算法对分布式发电的优化模型进行求解，更新拓扑连接关系中的节点信息；

8、s6：重复步骤s2～s5进行迭代求解，直到最大迭代次数，得到优化后的区域内变电站、负载、分布式电源的拓扑连接关系。

9、优选的，步骤s2中所述的主配电网与分布式发电的协同规划的优化模型为：

10、minf1＝finv+fp+ft+floss+foper1+f2-fe

11、其中，f1是主配电网与分布式发电系统的年度总成本；是建设成本；是上层电网购电的年度成本；是分布式电源购电的年度成本；floss＝clossthploss是年度电网损耗成本；foper1＝βfinv是年度维护成本；f2是分布式发电的优化模型的目标函数；是年度环保成本；α为线路折旧率；y1为线路的使用寿命；xi为待建线路的决策变量，为待定系数，xi＝1表示线路连接，xi＝0表示线路不连接；ci为第i条线路的单位成本；li为第i条线路的长度；κt为周期t内的电价；ptt为周期t内主配电网与分布式发电系统的总功率；pdgt为周期t内分布式发电的有功功率；σt为周期长度；t为每天周期总数；th＝8760表示一年的小时数；closs为单位网络损耗成本；ploss为网络损耗功率；β为线路维护成本比例；cj1为第j种污染物的具体罚款量；cj2为第j种污染物的环境成本；χj为第j种污染物的排放规模；n为污染物种类。

12、优选的，步骤s4中所述的分布式发电的优化模型为：

13、minf2＝fc+foper2-fx-ft

14、其中，为分布式发电建设成本；foper2＝δfc代表分布式发电的年度维护成本；为政府对新能源电网接入的补贴；ε为分布式电源折旧率；y2为分布式电源设备的寿命；cdgi为分布式电源单位容量的投资成本；m为分布式电源接入点的总数，为待定系数；yi表示第i个节点是否连接到分布式电源，为待定系数，yi＝0表示第i个节点不连接分布式电源，yi＝1则表示第i个节点连接分布式电源；zi为连接到第i个节点的光伏或风力涡轮机的数量，为待定系数；pdgw为分布式发电的额定功率；δ为分布式发电维护成本比例；gt为补贴成本系数。

15、优选的，步骤s1中所述的拓扑连接关系为无向加权图，其中，节点为变电站、负载、分布式电源，根节点为上层电网接入的变电站，边为两个节点之间的连线，权重为线路长度。

16、优选的，所述步骤s2中约束条件包含：(1)每条线路的负载率必须在规定范围内；(2)各变电站总负荷不能超过最大负荷限制；(3)两个节点之间只有单线连接；(4)负载节点的电压必须在规定范围内(5)所有节点与根节点要是连通的。

17、优选的，所述步骤s4中的约束条件为：其中，sab,t为线路ab的发电功率；为线路ab上的最大功率；表示节点a的最小、最大电压幅值；qa,t、pa,t表示节点a在时间t注入的无功和有功功率；ua,t ub,t表示节点a、b在时间t时的电压幅值；ga,b表示线路ab之间的电导；

18、优选的，所述步骤s6中迭代求解在初始时刻需要进行预设定，包括：(1)拓扑连接关系中无分布式电源，pdgt＝f2＝0；(2)设定粒子群优化算法和遗传算法的基本参数和更新公式。

19、优选的，所述步骤s3中粒子群优化算法的位置更新公式为龙格库塔(runge-kutta)格式。

20、一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7中任一项所述一种主配电网与分布式发电的协同规划方法的步骤。

21、一种可读存储介质，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现一种主配电网与分布式发电的协同规划方法的程序，所述实现一种主配电网与分布式发电的协同规划方法的程序被处理器执行以实现如权利要求1至7中任一项所述一种主配电网与分布式发电的协同规划方法的步骤。

22、本发明的有益效果：本发明提供了一种主配电网与分布式发电的协同规划方法，将主配电网与分布式发电的按成本划为两个层级，分别建立了主配电网与分布式发电的协同规划的优化模型和分布式发电的优化模型，以保证成本最小为目标，利用粒子群优化算法和遗传算法迭代求解实现拓扑连接关系的更新，进而实现电网与供电的相互协调，大幅降低了成本。