變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變電站布點(diǎn)規(guī)劃方法，具體是一種變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī) 劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變電站投資在城市配電網(wǎng)總投資中占據(jù)顯著比重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，變電站投資通常達(dá)到 配電網(wǎng)總投資的60%以上，其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用超過(guò)配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的20%。因此，變電站 規(guī)劃一直備受業(yè)界關(guān)注。加入分布式發(fā)電后，變電站規(guī)劃將變得更為復(fù)雜，需要考慮的約束 條件增多，求解也更加困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，而提供一種變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的 規(guī)劃方法。
[0004] 本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，具體步驟為： 第一步驟，輸入負(fù)荷和待選站址數(shù)據(jù)； 第二步驟，確定變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃模型，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，初始 種群編碼； 第三步驟，確定分布式發(fā)電所接負(fù)荷點(diǎn)和變電站數(shù)目； 第四步驟，判斷是否重要負(fù)荷點(diǎn)皆有分布式發(fā)電；滿足條件，則解碼成變電站和分布式 發(fā)電布點(diǎn)方案； 第五步驟，判斷變電站數(shù)目是否合適；滿足條件，則通過(guò)Voronoi圖(泰森多邊形圖）劃 分供電范圍； 第六步驟，判斷是否滿足變電站供電距離約束；滿足條件，則確定變電站主變?nèi)萘亢团_(tái) 數(shù)； 第七步驟，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值； 第八步驟，判斷是否滿足迭代終止條件；滿足條件，則輸出變電站和分布式發(fā)電規(guī)劃方 案。
[0005] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是： 本發(fā)明在變電站的規(guī)劃中，加入了分布式發(fā)電布點(diǎn)規(guī)劃，解決了變電站規(guī)劃更為復(fù)雜、 需要考慮的約束條件增多以及求解更加困難的問(wèn)題，加大配電網(wǎng)對(duì)于可再生能源的接納能 力，提升配電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率，延緩配電網(wǎng)的升級(jí)投資以及提高用戶的用電質(zhì)量和供電可 靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1是一種變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法的流程框圖； 圖2是本發(fā)明的29節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算例圖； 圖3是本發(fā)明的配電網(wǎng)變電站選址和網(wǎng)架規(guī)劃結(jié)果分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0008] 如圖1所示，本發(fā)明的變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，具體步驟為： 第一步驟，輸入負(fù)荷和待選站址數(shù)據(jù)；在本實(shí)施例中，以圖2所示的29節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算 例，共有28個(gè)負(fù)荷點(diǎn)和3個(gè)變電站待選址，分布式發(fā)電只考慮風(fēng)力發(fā)電，其負(fù)荷點(diǎn)參數(shù)如下 表1節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的相關(guān)參數(shù)所示，待選變電站均為35kV變電站，具體位置參數(shù)如表2變電站 待選址的相關(guān)參數(shù)所示。
[0009] 表1節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的相關(guān)參數(shù)
表2變電站待選址的相關(guān)參數(shù)
第二步驟，確定變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃模型，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，初始 種群編碼。
[0010] 在本實(shí)施例中，確定目標(biāo)函數(shù)為變電站建設(shè)運(yùn)行年成本、線路建設(shè)運(yùn)行年成本、分 布式電源建設(shè)運(yùn)行年成本、常規(guī)能源節(jié)省收益和環(huán)境效益作為目標(biāo)函數(shù)：
式中，Q、匕、6;分別為折算到每年的變電站投資與運(yùn)行費(fèi)用、分布式電源 的投資及運(yùn)行費(fèi)用、線路投資、環(huán)境效益；A為新建變電站的數(shù)量，I為分布式電源的總 數(shù)量，4為所考慮的溫室氣體的數(shù)量；為變電站投資函數(shù)；為第i座變電站的容 量為年費(fèi)用折算系數(shù)；客閑）為變電站年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用函數(shù)；為新建分布式電源 的個(gè)數(shù)識(shí)$為第外分布式電源的固定投資年平均費(fèi)用系數(shù)；Q為第外分布式電源的 固定投資費(fèi)用；^為第i個(gè)分布式電源的年檢修、維護(hù)費(fèi)用；轉(zhuǎn)為由變電站I電的負(fù) 荷集合；^為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)7到相應(yīng)變電站的線路長(zhǎng)度；為線路單位長(zhǎng)度投資；瓦；為第i 類分布式電源替代了火力發(fā)電所建設(shè)的溫室氣體的排放系數(shù)（kg/kWh);及:為溫室氣體的 排放價(jià)格(元/kg) 為第i個(gè)分布式電源的年發(fā)電量（kWh/y);匕為單位火電成本(元/ kffh)〇
[0011] 在本實(shí)施例中，所考慮的溫室氣體的數(shù)量％為4, :為0.08, ， 其中6^設(shè)是變電站的單位建設(shè)成本為8〇〇〇元/kWh;g(Sf)=5；;，r:^，C^.N；/、jf電站的單位維護(hù)成本系數(shù)，設(shè)為0. 05元/kWh ;分布式電源的固定投資年平均費(fèi)用系數(shù)課& 均取0.08, 5^為第i個(gè)分布式電源的容量，為第i 個(gè)分布式電源的單位建設(shè)成本，取8000元/kWh;第i個(gè)分布式電源的年檢修、維護(hù)費(fèi)用X 為第i個(gè)分布式電源的單位檢修、維護(hù)費(fèi)用，設(shè)為〇?05元/kWh; 線路單位長(zhǎng)度投資取值參考表3LGJ-185線路參數(shù)；考慮的溫室氣體及其排放系數(shù) 和排放價(jià)格如下表4火力發(fā)電污染排放數(shù)據(jù)所示，取為0. 35元/kWh。
[0012] 表3LGJ-185線路參數(shù)
表4火力發(fā)電污染排放數(shù)據(jù)
本實(shí)施例中，考慮的約束條件為如下7個(gè)方面： 1)節(jié)點(diǎn)電壓約束 . ,
(7) 規(guī)編焉側(cè)純純壓_關(guān)_上限;邊:為獅棲_艮隨儲(chǔ)* 平；If為主動(dòng)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合；在本實(shí)施例中，算例為一 10kV配電網(wǎng)絡(luò)，確定其電壓上下 限分別為1. 〇7p.u?和0? 9p.u.。
[0013] 2)線路輸送功率約束
(S) ，為通過(guò)支路f的視在功率，為支路f的容量極限，ft為支路潮流越限的 置信度水平，該約束條件保證支路上的潮流可以滿足熱容量的約束。在本實(shí)施例中，待選的 線路LGJ-185的參數(shù)信息如表5。
[0014] 3)節(jié)點(diǎn)功率平衡約束
式中，和分別表示以節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)和終點(diǎn)的所有線路集，和 分別表示線路j上正反向的潮流，ft為節(jié)點(diǎn)功率滿足平衡約束的置信度水平。
[0015] 4)輻射狀網(wǎng)絡(luò)約束 (10) 式中，為規(guī)劃水平年主動(dòng)配電網(wǎng)總的節(jié)點(diǎn)數(shù)，沒(méi)I為全部支路數(shù)之和。
[0016] 5)DG容量約束
(II) 式中，為重要負(fù)荷集合為DG的滲透率。本實(shí)施例中，設(shè)定滲透率為0. 3。
[0017] 6)重要負(fù)荷點(diǎn)附近必須接DG約束，在本實(shí)施例中，將重要程度評(píng)估大于等于0. 9 的負(fù)荷點(diǎn)作為重要負(fù)荷點(diǎn)。
[0018] 同時(shí)采用遺傳算法生成初始解。
[0019] 第三步驟，確定分布式發(fā)電所接負(fù)荷點(diǎn)和變電站數(shù)目。
[0020] 第四步驟，判斷是否重要負(fù)荷點(diǎn)皆有分布式發(fā)電；滿足條件，則解碼成變電站和分 布式發(fā)電布點(diǎn)方案。
[0021] 第五步驟，判斷變電站數(shù)目是否合適；滿足條件，則通過(guò)Voronoi圖劃分供電范 圍。
[0022] 第六步驟，判斷是否滿足變電站供電距離約束；滿足條件，則確定變電站主變?nèi)萘?和臺(tái)數(shù)。
[0023] 本實(shí)施例中，設(shè)定變電站的最大供電距離為5km。
[0024] 第七步驟，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值。
[0025] 第八步驟，判斷是否滿足迭代終止條件；滿足條件，則輸出變電站和分布式發(fā)電規(guī) 劃方案。
[0026] 在本實(shí)施例中，將遺傳算法迭代500次作為迭代終止條件；最終得到如下結(jié)果：根 據(jù)本發(fā)明提出的變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法得到的規(guī)劃結(jié)果是，在G1處建立1座 35kV變電站，容量為5000kVA，網(wǎng)架規(guī)劃如圖3所示，分布式發(fā)電的配置情況如表5所示。
[0027] 表5分布式電源布置方案
所述的第四步驟中，若重要負(fù)荷點(diǎn)無(wú)分布式發(fā)電，則在不含分布式發(fā)電的重要負(fù)荷點(diǎn) 增加分布式發(fā)電，然后進(jìn)行解碼成變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)方案。
[0028] 所述的第五步驟中，若變電站數(shù)目不合適，則調(diào)整變電站數(shù)目，然后再通過(guò) Voronoi圖劃分供電范圍。
[0029] 所述的第六步驟中，若無(wú)法滿足變電站供電距離約束，則附加懲罰項(xiàng)，然后確定變 電站主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)。
[0030] 所述的第八步驟中，若無(wú)法滿足迭代終止條件，則進(jìn)行遺傳操作，然后返回第三步 驟，再次確定分布式發(fā)電所接負(fù)荷點(diǎn)和變電站數(shù)目。
[0031 ] 本發(fā)明在變電站的規(guī)劃中，加入了分布式發(fā)電布點(diǎn)規(guī)劃，解決了變電站規(guī)劃更為 復(fù)雜、需要考慮的約束條件增多以及求解更加困難的問(wèn)題，加大配電網(wǎng)對(duì)于可再生能源的 接納能力，提升配電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率，延緩配電網(wǎng)的升級(jí)投資以及提高用戶的用電質(zhì)量和 供電可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，具體步驟為： 第一步驟，輸入負(fù)荷和待選站址數(shù)據(jù)； 第二步驟，確定變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃模型，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，初始 種群編碼； 第三步驟，確定分布式發(fā)電所接負(fù)荷點(diǎn)和變電站數(shù)目； 第四步驟，判斷是否重要負(fù)荷點(diǎn)皆有分布式發(fā)電；滿足條件，則解碼成變電站和分布式 發(fā)電布點(diǎn)方案； 第五步驟，判斷變電站數(shù)目是否合適；滿足條件，則通過(guò)Voronoi圖劃分供電范圍； 第六步驟，判斷是否滿足變電站供電距離約束；滿足條件，則確定變電站主變?nèi)萘亢团_(tái) 數(shù)； 第七步驟，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值； 第八步驟，判斷是否滿足迭代終止條件；滿足條件，則輸出變電站和分布式發(fā)電規(guī)劃方 案。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，其特征在于：當(dāng)?shù)谒?步驟中，若重要負(fù)荷點(diǎn)無(wú)分布式發(fā)電，則在不含分布式發(fā)電的重要負(fù)荷點(diǎn)增加分布式發(fā)電， 然后進(jìn)行解碼成變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)方案。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，其特征在于：當(dāng)?shù)谖?步驟中，若變電站數(shù)目不合適，則調(diào)整變電站數(shù)目，然后再通過(guò)Voronoi圖劃分供電范圍。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，其特征在于：當(dāng)?shù)诹?步驟中，若無(wú)法滿足變電站供電距離約束，則附加懲罰項(xiàng)，然后確定變電站主變?nèi)萘亢团_(tái) 數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，其特征在于：當(dāng)?shù)诎?步驟中，若無(wú)法滿足迭代終止條件，則進(jìn)行遺傳操作，然后返回第三步驟，再次確定分布式 發(fā)電所接負(fù)荷點(diǎn)和變電站數(shù)目。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變電站和分布式發(fā)電布點(diǎn)的規(guī)劃方法，步驟依次為輸入負(fù)荷和待選站址數(shù)據(jù)；初始種群編碼；確定分布式發(fā)電所接負(fù)荷點(diǎn)和變電站數(shù)目；判斷是否重要負(fù)荷點(diǎn)皆有分布式發(fā)電；判斷變電站數(shù)目是否合適；判斷是否滿足變電站供電距離約束；計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值；判斷是否滿足迭代終止條件；輸出變電站和分布式發(fā)電規(guī)劃方案。本發(fā)明在變電站的規(guī)劃中，加入了分布式發(fā)電布點(diǎn)規(guī)劃，解決了變電站規(guī)劃更為復(fù)雜、需要考慮的約束條件增多以及求解更加困難的問(wèn)題，加大配電網(wǎng)對(duì)于可再生能源的接納能力，提升配電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率，延緩配電網(wǎng)的升級(jí)投資以及提高用戶的用電質(zhì)量和供電可靠性。
【IPC分類】G06Q50/06, G06Q10/06
【公開號(hào)】CN105205622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510708514
【發(fā)明人】柳勁松, 方陳, 包海龍, 劉少鵬, 時(shí)珊珊, 劉舒, 樸紅艷
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)上海市電力公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日