考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法

本发明涉及配电网规划，特别涉及一种考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法。

背景技术：

1、高比例新能源的接入对配电网的网架规划带来了挑战，电力网络的结构日趋复杂，整体系统控制能力不足，缺乏对配电网控制能力分析的手段。可再生能源的波动性、间歇性和难预测性，加剧了高渗透率dg接入下配电网净负荷的波动性，从而出现系统灵活性不足的问题。

2、在电力网络的控制力方面，一些研究将电力网络视作无权无向网，并基于复杂网络理论，找出网络的驱动节点。在找到网络的驱动节点后，在该节点上施加一些外部信号，电力系统就可以在有限时间内从任何初始状态驱动到或趋向于理想状态。配电网灵活性仍然处于学术界研究的发展阶段，目前还没有统一意义上的定义，引用比较多的主要有两个定义：(1)北美电力可靠性委员会主要针对运行灵活性，认为电力系统灵活性是利用系统资源满足负荷变化的能力；(2)国际能源署认为电力系统灵活性是指电力系统在其边界约束下，快速响应供应和负荷的大幅波动，对变化和事件迅速反应，功率供应随着负荷的变化而变化，满足功率的随机性波动。

3、本发明将引入异质性来表征网络控制力，建立了灵活性指标，采用熵权法赋权的mopso方法来得到网架规划结果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法。

2、一种考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法，包括如下步骤：

3、步骤1：搭建电力系统拓扑结构，具体搭建方法为：将所有节点视为无差别节点，忽略传输线的不同物理构造以及电气参数，视为无差别线路，忽略潮流方向，构建无向网络，设置线路权重和节点权重；

4、步骤2：建立电网控制力指标、灵活性指标、多个目标函数及约束条件，所述的目标函数包括第一成本目标函数、第二成本目标函数、控制力目标函数和灵活性目标函数；

5、步骤3：通过mopso算法以成本目标函数值与控制力目标函数值最小、灵活性目标函数值最大为目标求解待规划网架的pareto最优解集，并采用熵权法将mopso所得pareto解中各目标函数进行赋权，得到pareto最优折中解。

6、进一步的，所述电网控制力指标为驱动节点在网络中所有节点所占的数目比例。

7、进一步的，所述驱动节点的确定方法为：

8、建立网络耦合矩阵a；

9、计算矩阵a的各个特征值λi(i＝1,2,...,n)及λm；

10、建立矩阵λmin-a，将该矩阵进行初等变换，找出线性相关行，对应的节点为驱动节点。

11、进一步的，所述电网灵活性指标为线路容量裕度、变压器向上、向下容量裕度的和，表示方法如下：

12、

13、

14、式中，为线路i在t时刻的容量裕度；pmax,li为线路i的最大允许传输容量；分别表示变压器i的向上、向下灵活裕度容量，pmax,ti pmin,ti分别表示变压器的最大、最小允许传输容量，表示变压器i在t时刻的出力。

15、进一步的，所述的第一成本目标函数f1为线路投资、运行费用以及dg投资成本之和，表示方法为：

16、

17、式中，c1为年运行维护系数，取0.1315；aj是第j条线路的架设费用；xj是决策变量，表示线路j架设与否；ci是单位电价；t是年最大负荷利用小时数；δpj是线路j功率损耗的有功部分，e(δpvsc)是换流站的有功损耗期望；λ指的是dg回报率，bi为单位容量dg接入成本，ki表示dg安装与否；

18、所述第二成本目标函数f2是折算至每年的换流、整流逆变器vsc以及直流断路器的投资和维护费用之和，表示方法为：

19、

20、式中，nvsc是配电网节点相应的整流逆变器编号，α1j是第j个整流逆变器的固定投资年平均费用系数，β1j是第j个整流逆变器的年维护费用系数，nbreak配电网节点中对应的断路器编号，α2r是第r个断路器的固定投资年平均费用系数，β2r是第r个断路器的年维护费用系数；

21、所述控制力目标函数f3的表示方法为：

22、

23、式中，ki表示每个节点的度数，<k>表示网络的平均度数，n为节点数；

24、所述灵活性目标函数f4的表示方法为：

25、

26、其中，式中是变压器的向下灵活容量裕度，是变压器的向上灵活容量裕度，ftlcm,i是线路容量裕度。

27、进一步的，所述的约束条件包括节点电压约束、dg接入容量约束和线路有功功率约束；

28、所述节点电压约束为：

29、

30、式中，分别表示各节点电压允许最小值、最大值，一般允许最大波动范围为±0.05；

31、dg接入容量约束为：

32、∑pdgi＜pmax   (8)

33、式中，pdgi为各dg接入容量值，pmax为系统最大允许接入容量。

34、线路有功功率约束为：

35、|pi|≤pimax   (9)

36、式中，pi是线路i的有功功率，pimax是线路i的最大允许功率。

37、进一步的，所述步骤3中求解最优折中解的方法为：

38、1)对待规划网架pareto最优解集中所有解的多个目标函数值进行线性标准化处理处理方法如下：

39、

40、式中，是第n个目标函数的第m个pareto最优解的线性标准化值，是第n个目标函数的第m个pareto最优解的初始值，分别为第n个目标函数的pareto最优解的最大值和最小值；

41、2)计算规划模型中各目标函数的熵权系数：

42、

43、其中，n是目标函数的数量，sn是第n个目标函数的熵；

44、目标函数熵的计算方法为：

45、

46、式中，m是pareto最优解集的解个数；

47、3)计算每个pareto解的综合指标：

48、

49、求得网架pareto最优解集的所有解的综合指标后，筛选出的综合指标最大的解即为pareto最优折中解。

50、进一步的，所述点的权重为每个点所连接边的数目；

51、所述的线路权重为线路的介数中心性，即网络中所有最短路径中经过该边的路径的数目占最短路径总数的比例。

52、本发明同时提供了一种计算机设备，包括

53、存储器和处理器；

54、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，其中，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现上述考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法。

55、本发明同时也提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法。

56、与现有技术相比，该考虑控制力和灵活性的交直流混合配电网网架规划方法，充分考虑了配电网的可控性和灵活性，通过选择一个合理的网络拓扑结构，减少了网络控制节点的数量，更容易的对配电网进行控制，以实现可控性的提高；并优化了线路的潮流分布，可以增加线路和变压器的容量裕度，从而提高配电网在运行时的灵活性。在使用mopso算法对模型求解后，采用熵权法对个目标函数进行客观的赋权，在pareto解集中得到了最优解。