考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法与流程

本发明涉及配电网规划，具体为考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法。

背景技术：

1、分布式光伏具有容量小、数量多、分散大、随机性、间歇性等特点，为电网运行与规划均提出了严重的挑战；分布式电源一般接入在低压配电网，使得原本可调控资源少的末端配电网运行更加不可控，此外分布式电源出力曲线与负荷并不完全匹配，在部分时段可能发生潮流反送，改变系统原有潮流分布，增大了配电系统的不确定性与复杂性。

2、为了优化大规模分布式电源接入后的电网运行质量，开展了大量源网协调控制研究，这些研究主要集中在运行阶段，通过逆变器控制或者调度控制实现新能源出力优化，配合电网运行；曾雪洋等人提出了考虑柔性并网送出方式的送端电网源网协调控制策略，通过控制器中引入惯性控制环节附加控制实现电压波动控制；为了促进分布式电源的就地消纳，程维杰等人提出了一种源网荷储分层协调控制方法，将调度中分解为用户层和电源层，开展上层和下层的协调优化，实现了能源的精细化利用；但是这些精细的控制方式需要灵活的调度策略，更适合于实际运行，而不直接适用于配电网规划阶段。

3、在目前的配电网规划方法中较少有考虑分布式电源的控制方案，a.ehsan andq.yang提出了一种随机主动配电网规划模型，在其中考虑了风电的恒功率因数无功模型，但是并没有对这类模型进行更深度的处理，无法使得模型参数与当地配电网完全匹配；y.zou等人在分布式电源规划过程中，考虑了有功和无功控制以降低电压波动，但是其只考虑了无功容量约束，缺乏更细致的控制方案。

4、本文建立了四类中长时间尺度的分布式电源源网协调控制方案模型，提出了最大化配电网安全域的投影拟合技术整定控制参数，使得控制参数满足最大化系统安全运行，即保证源网协调，形成保证安全性的协调控制规划模型，为含“源网荷储”的配电系统合理规划提供了重要的模型基础。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法，包括：获取当前配电系统数据，并根据所述当前配电系统数据和配电网存在的突出问题及当地情况，选择合适的中长时间尺度源网协调控制模型；采用拉丁超立方采样和蒙特卡洛模拟生成随机出力场景，利用yalmip构建包含所述中长时间尺度源网协调控制模型的配电网规划问题；基于ipopt求解所述配电网规划问题，并输出配电网规划方案，实现对分布式电源源网协调控制的规划。

4、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：所述配电网规划问题的构建包括，

5、所述配电网规划问题包括以配电网建设和运行的综合经济性和电压改善最小化作为目标的目标函数以及规划约束；

6、所述以配电网建设和运行的综合经济性最小化作为目标的目标函数c的计算包括，

7、min c＝ccon+coper+cbuy-cdg

8、其中，ccon表示建设费用，coper表示配电网运维费用，cbuy表示上级电网的购电成本，cdg表示新能源上网补贴。

9、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：还包括，

10、所述建设费用的计算包括，

11、

12、其中，r表示贴现率，n表示规划年限，nline表示决策的新建线路的数量，cline表示新建单位长度线路成本，llinei表示在i支路新建线路长度，npv表示决策的新能源的数量，cpv表示单位容量新能源的建设成本，pri表示在i节点建设新能源，nes表示决策的储能的数量，ces表示单位容量储能的建设成本，pesi表示在i节点建设储能容量；

13、所述配电网运维费用的计算包括，

14、

15、其中，ns表示场景数目，ts表示场景内的时段总数，nload表示负荷数目，pgi,t,s表示s场景t时刻i节点处发电机的出力值，τg表示发电机的单位电量运行成本，pri,t,s表示s场景t时刻i节点处新能源的出力值，τr表示新能源的单位电量运行成本，pri,t,s表示s场景t时刻i节点处储能的出力值，τes表示储能的单位电量运行成本；

16、所述上级电网的购电成本的计算包括，

17、

18、其中，nsub表示变电站数目，psubi,t,s表示s场景t时刻i连接点处从上级电网购电功率，ξt表示t时刻的购电的价格；

19、所述新能源上网补贴的计算包括，

20、

21、其中，nb表示节点数，cb,r表示单位功率新能源发电的补贴费用。

22、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：以电压改善最小化作为目标的目标函数包括，

23、对于某些线路过长的径向配电网，为了避免末端电压过低，会将首端变压器分接头调节较高，导致配电网中过电压与低电压问题并存，因此将考虑节点电压偏离程度作为优化目标；

24、所述以电压改善最小化作为目标的目标函数f2的计算包括，

25、

26、其中，vi,t,s表示s场景t时刻i节点的电压幅值，vp.u.表示电压的额定幅值。

27、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：所述规划约束包括分布式光伏安装节点限制约束、分布式电源安装容量限制约束、储能安装节点限制约束、储能数目约束以及储能安装容量约束；

28、所述分布式光伏安装节点限制约束的计算包括，

29、

30、其中，表示规划方案中的新能源接入点集合，ωr表示可选择的新能源接入点位置集合；

31、所述分布式电源安装容量限制约束的计算包括，

32、

33、其中，κpv表示分布式电源安装备选节点，ppvi表示节点i处新能源的承载能力，表示配电网对新能源的总的最大承载能力，表示节点i的新能源最大承载能力。

34、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：还包括，

35、所述储能安装节点限制约束的计算包括，

36、

37、其中，表示规划方案中的储能接入点集合，ωes表示可选择的储能接入点位置集合；

38、所述储能数目约束的计算包括，

39、

40、其中，κes表示储能安装备选节点，表示允许安装的储能最大数目；

41、所述储能安装容量约束的计算包括，

42、

43、其中，γ表示最低政策要求的储能配置比例，pesi表示节点i处储能的承载能力。

44、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：所述中长时间尺度源网协调控制模型的选择包括，

45、当逆变器参与电网调控时，所述电网调控输出的有功功率和无功功率需满足所述逆变器的容量约束，而且一般优先输出有功功率，在容量运行范围内再为电网提供无功功率，支撑电网电压；

46、所述逆变器的容量约束的计算包括，

47、

48、其中，pinv表示逆变器的有功出力值，表示逆变器有功出力值的最大值，qinv表示逆变器的无功出力值，表示逆变器容量的最大值。

49、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：还包括，

50、当输出的有功功率大于预设参数值时，采用pq下垂控制，此时分布式电源的无功出力值随着有功出力值增大而不断减少，当输出的有功功率小于预设参数值时，无功功率最大值恒定为一个值，可以根据系统实际情况为系统提供无功功率，有助于配电网运行，具体的数学模型的计算如下，

51、

52、其中，和分别表示模型无功的两个设置参数变量，表示逆变器有功出力值的最小值，表示模型有功参数变量。

53、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：配电网的运行约束包括配电网潮流约束和发电机出力上下限约束；

54、所述配电网潮流约束的计算包括，

55、

56、其中，psubi,t,s表示变电站在场景s时刻t的有功功率，pgi,t,s表示发电机在场景s时刻t的有功出力值，pri,t,s表示新能源机组在场景s时刻t的有功功率，pesi,t,s表示i节点负荷在场景s时刻t的储能有功功率，pli,t,s表示i节点负荷在场景s时刻t的有功功率，vi,t,s表示s场景t时刻i节点的电压幅值，vj,t,s表示s场景t时刻j节点的电压幅值，gij表示线路i～j的等路电导，θij,t,s表示s场景t时刻i节点的电压相角值，bij表示线路i～j的等路电纳，qsubi,t,s表示变电站在场景s时刻t的无功功率，qgi,t,s表示发电机在场景s时刻t的无功出力值，qri,t,s表示在场景s时刻t的无功功率，qesi,t,s表示i节点负荷在场景s时刻t的储能无功功率，qli,t,s表示i节点负荷在场景s时刻t的无功功率，nb表示系统节点数；

57、所述发电机出力上下限约束的计算包括，

58、

59、其中，和分别表示发电站的有功出力的上下限值，和分别表示发电站的无功出力的上下限值，ng表示发电机节点数。

60、作为本发明所述的考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法的一种优选方案，其中：所述配电网规划问题的求解包括，

61、由所述中长时间尺度源网协调控制模型规划约束，再运行所述目标函数组成了完整的考虑源网协调控制模型的配电网规划模型，所述配电网规划模型是一个较为复杂的混合整数规划问题，可通过数学规划工具包yalmip实现问题建模并求解；

62、所述求解过程包括减少系统冗余约束，通过分步求解，在开始求解阶段舍弃一部分复杂约束，并不断在后续求解过程中完善问题模型，直至最终获得原问题的解。

63、本发明的有益效果：本发明提供一种考虑分布式电源源网协调控制的配电网规划方法通过选择合适的中长时间尺度源网协调控制模型，采用拉丁超立方采样和蒙特卡洛模拟生成随机出力场景，利用yalmip构建包含中长时间尺度源网协调控制模型的配电网规划问题，并基于ipopt求解配电网规划问题，输出配电网规划方案，实现对分布式电源源网协调控制的规划；本发明提供的技术方案的规划模型中考虑了源网协调控制模型，可以使得在规划阶段的模拟符合实际运行情况，并且源网协调控制可以提升电网运行效果，通过逆变器为电网提供功率支撑、无功支撑、电压支撑。