一种柔性配电系统互联开关优化方法及系统与流程

本发明涉及电力系统规划，特别是一种柔性配电系统互联开关优化方法及系统。

背景技术：

1、随着能源问题日益凸显以及环境保护需求日益迫切，分布式新能源以其清高效、经济等独特的优势越来越受到人们的关注。然而，分布式新能源广泛接入配电网，给配电网带来灵活性不足、源荷不匹配等问题。为此，柔性配电系统互联开关(fdsis)技术被提出，其可高效协同储能、柔性负荷、小型燃气轮机等分布式灵活资源，解决了由灵活资源空间分布和配电网结构约束导致的灵活性限于局部而难以传导整个配电网的问题。

2、作为颇具潜力的灵活性资源—储能系统(ess)，其和柔性配电系统互联开关(fdsis)协同规划可获得超线性收益。然而，现有规划研究均忽视端口重构(e-fdsis)带来的效益。端口重构(e-fdsis)在不同时段可灵活连接不同的配网馈线，依托于在端口接入低成本的机械式多路器开关来实现。考虑端口重构的选址以及ac/dc换流器和直流储能容量设计结果将更具功率调控灵活性和成本经济效益。

技术实现思路

1、鉴于现有的柔性配电系统互联开关优化及系统中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于灵活性较差，以及成本经济效益较低，源荷功率时间不匹配和空间分布不均衡。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种柔性配电系统互联开关优化方法，其包括以下步骤，

5、设置多路器，根据多路器状态矩阵，建立可重构e-fdsis模型；

6、引入随机变量模型刻画光照强度的不确定性和负荷的不确定性；

7、构建可重构e-fdsis模型的定容模型，并求解，获得优化方法。

8、作为本发明所述柔性配电系统互联开关优化方法的一种优选方案，其中：n个所述多路器的状态表示为，

9、

10、连接在每条馈线上的换流器容量表示为，

11、s′＝bsn

12、式中，n(m)表示为m的计数集合，n(n)表示为n的计数集合，bn,m表示为第n个多路器的状态，b表示为bn,m组成的多路器状态矩阵，s′表示为每条馈线上的换流器容量，sn表示为由每个换流器额定容量组成的向量。

13、作为本发明所述柔性配电系统互联开关优化方法的一种优选方案，其中：所述可重构e-fdsis模型建立方法包括，

14、根据多路器状态矩阵b，将各个换流器的传输功率和损耗等效聚合到可重构e-fdsis模型所在电网母线上，表示为，

15、可重构e-fdsis模型的损耗与视在功率成正比：

16、

17、交流侧有功与直流侧对应换流器聚合有功的关系：

18、

19、直流母线功率平衡：

20、

21、换流器与电网母线的映射关系：

22、|smop|≤bsn

23、

24、在功率、有功功率和无功功率之间的关系：

25、

26、式中，表示为换流器功率损耗，κ表示为功率损耗系数，表示为可重构e-fdsis模型端口视在功率，表示为可重构e-fdsis模型端口对应换流器的直流侧聚合有功功率，表示为可重构e-fdsis模型端口对应换流器的交流侧聚合有功功率，bn,m表示为多路器的状态。

27、作为本发明所述柔性配电系统互联开关优化方法的一种优选方案，其中：刻画光照强度的不确定性和负荷的不确定性的方法包括，

28、将随机变量的概率密度曲线按照标准差划分为7个区间，各区间的概率密度为采用轮盘赌机制对随机变量的概率水平建模，在轮盘赌的区间il内生成多组随机数，用于表示光照强度或负荷的预测误差和对应的概率，随机数的组数为所需场景的个数ns，再根据光伏发电特性将光照强度转换为功率，场景s的结构和对应的概率分布αs，

29、

30、

31、式中，n(nl)、n(np)和n(s)分别表示为负荷索引、光伏索引和场景索引的集合，表示为场景s下第nl个负荷的功率，表示为场景s下第np个光伏的发电功率；

32、再通过场景削减算法根据相似度分类与综合原始场景，获得场景簇，采用每个场景簇的聚类中心代表该场景簇的所有场景，对场景削减后的典型场景概率进行归一化表示为：

33、

34、式中，τs表示为典型场景的概率，n(rs)表示为典型场景索引的集合。

35、作为本发明所述柔性配电系统互联开关优化方法的一种优选方案，其中：可重构e-fdsis模型的选址建模包括，

36、上层模型的目标函数为潮流均衡分布程度的加权值，潮流均衡是利用可重构e-fdsis模型使配电网各支路的时序潮流曲线更加平滑，具体表示为：

37、

38、

39、式中，il,t,s表示为支路电流的平方，表示为支路最大承载电流的平方，表示为设备建设前配网的潮流均衡分布程度。

40、作为本发明所述柔性配电系统互联开关优化方法的一种优选方案，其中：构建可重构e-fdsis模型的定容模型方法包括，

41、设立目标函数，具体表示为：

42、

43、

44、式中，表示为可重构e-fdsis模型的功率损耗障碍函数；

45、引入辅助量αl,s和二阶锥约束式，将目标函数中重构，重构后下层定容问题的目标函数变为凸函数，在不丢失精度的同时易于求解，其中，二阶锥约束式表示为：

46、

47、重构式表示为：

48、

49、式中，il,s表示为由il,t,s组成的列向量，其维度为运行时段总数t；

50、在可重构e-fdsis模型的定容模型中限制配电网碳排放水平，表示为：

51、

52、式中，和οpv分别表示为光伏的发电功率和单位电量碳足迹，和οnet分别表示为上级电网的发电功率和单位电量碳足迹，π表示为碳足迹控制系数。

53、作为本发明所述柔性配电系统互联开关优化方法的一种优选方案，其中：可重构e-fdsis模型的运行约束还包括，

54、

55、其中，多路器状态矩阵各列之和为1，物理意义是一个换流器仅连接到一个可重构e-fdsis装置的端口上；

56、||bs,t||∞≤n-m+1

57、其中，多路器状态矩阵bs,t各行之和的最大值为n-m+1，其物理意义是保证每个可重构e-fdsis装置的端口均连有换流器；

58、储能运行约束包括：

59、

60、

61、

62、

63、

64、式中，表示为储能实时能量，κbes表示为自损耗率，ηbes表示为充放电效率，表示为储能充电功率，表示为储能放电功率，emin表示为荷电状态下限，emax表示为荷电状态上限；

65、对可重构e-fdsis模型的定容模型和可重构e-fdsis模型的选址求解，确定最优的可重构e-fdsis装置的接入节点、换流器容量，以及直流侧储能系统容量。

66、第二方面，本发明实施例提供了一种柔性配电系统互联开关优化系统，其包括多路器、换流器，以及信息计算模块；

67、所述多路器在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路；

68、所述换流器用于将交流电和直流电之间进行转换；

69、所述信息计算模块用于计算目标函数，并且设置不同的约束条件，判断不同的计算方式。

70、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的柔性配电系统互联开关优化方法的任一步骤。

71、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的柔性配电系统互联开关优化方法的任一步骤。

72、本发明有益效果为：通过计算可以得知，本发明的目标函数结果最小，因此代表潮流均衡程度最好，相较于现有的方案，能够实现提升设备效果的作用，并且与传统方案相比较，有相同的投资回报率期望值。