本發(fā)明涉及智能配電網(wǎng)
技術領域：
，特別涉及一種分布式電容容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。
背景技術：
：分布式發(fā)電(尤其是可再生能源)以其高效、靈活及可持續(xù)性成為電力工業(yè)界應對能源危機和環(huán)境保護的重要手段，分布式發(fā)電的接入可以緩解負荷增長的壓力，延緩電網(wǎng)升級建設以及減小電網(wǎng)運行的能量損耗。廣泛接入分布式電源的主動配電網(wǎng)注重局部區(qū)域的自主控制和全網(wǎng)最優(yōu)協(xié)調，即能夠利用先進的信息通信技術以及電力電子技術，實現(xiàn)對規(guī)?；尤敕植际诫娫吹呐潆娋W(wǎng)實施主動管理，并能夠自主協(xié)調控制間歇式能源和儲能裝置等單元，積極消納可再生能源并確保網(wǎng)絡的安全經(jīng)濟運行。由于分布式可再生能源，例如風能、太陽能等，受環(huán)境影響很大，其間歇性和波動性給電網(wǎng)帶來一系列問題：包括潮流、電壓波動、短路容量、電能質量以及穩(wěn)定性等。配電網(wǎng)規(guī)劃旨在保證電網(wǎng)的經(jīng)濟運行與綜合控制，目標在于提高供電能力、供電可靠性和分布式電源消納能力，并根據(jù)電網(wǎng)實際情況與負荷發(fā)展概況規(guī)劃建設結構合理、高效可控、安全可靠、經(jīng)濟環(huán)保、技術先進、自動化水平高的現(xiàn)代化配電網(wǎng)。因此傳統(tǒng)的規(guī)劃方法不再適用。配電網(wǎng)中大量接入分布式電源、儲能等裝置，需要考慮在何處接入，接入容量為多少，以及負荷增長與分布式電源出力不確定條件下的經(jīng)濟可靠和環(huán)境保護效益，需求側管理效益等問題。因此和傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法相比，涉及分布式電源的配電網(wǎng)及主動配電網(wǎng)規(guī)劃所考慮的變量和目標更多，其規(guī)劃模型更為復雜?，F(xiàn)有方法一般分為分布式電源選址定容和主動配電網(wǎng)擴展規(guī)劃兩類。(1)在原有電網(wǎng)基礎上進行電源規(guī)劃，在維持系統(tǒng)原有饋線和配置不變的情況下，優(yōu)化選取決定主動配電網(wǎng)中分布式電源及儲能裝置的位置和容量。分布式電源及儲能裝置的安裝位置不同，接入的容量不同，會對系統(tǒng)電壓分布、可靠性以及繼電保護產(chǎn)生重大影響，同樣會對主動式管理造成不同的影響。以此為切入點，主動配電網(wǎng)的規(guī)劃模型可有以下幾種選擇：一是可以建立以電網(wǎng)擴展及損耗成本費用最少為目標，確定分布式電源的位置和容量；還可以以主動配電網(wǎng)的有功網(wǎng)損最小為目標，DG的容量和數(shù)量及電壓電流限制為約束，建立模型等；也可在分布式電源容量一定的條件下，對單輻射狀主動配電網(wǎng)中的DG安裝位置進行優(yōu)化，得到最優(yōu)位置。(2)在考慮電網(wǎng)發(fā)展和負荷增長情況時，研究一個包括電網(wǎng)發(fā)展、負荷增長以及分布式電源并網(wǎng)的主動配電網(wǎng)擴展規(guī)劃建設方案。以電網(wǎng)規(guī)劃為出發(fā)點，主動配電網(wǎng)的擴展規(guī)劃并不局限在分布式電源與原有電網(wǎng)的協(xié)調配合問題，而更強調全局的優(yōu)化配置。主動配電網(wǎng)的擴展規(guī)劃方法一般從電網(wǎng)運營層面最優(yōu)的角度考慮，即在安全經(jīng)濟的基礎上，建立包括以線路和分布式電源投資最小、系統(tǒng)網(wǎng)損最小、調峰所增加的額外費用最小、配電企業(yè)從輸電網(wǎng)購買電力的費用最小和靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度最大為目標的模型。通過考慮DG出力的不確定性和負荷的增長，運用數(shù)學模型和規(guī)劃軟件，通過對比最終獲得一個最優(yōu)方案。雖然分布式電源的輸出存在不確定，但現(xiàn)階段所述兩類技術都屬于分布式電源配置和接入情況能夠獲得確定的電網(wǎng)規(guī)劃或電源規(guī)劃，在所形成的方案基礎上根據(jù)實際運行情況可進行確定性的優(yōu)化調節(jié)和控制。這往往是根據(jù)背景規(guī)劃資料得到的一個定型的方案，而可能存在對多變的場景適應性不強、靈活性不足等問題。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提出一種分布式電容容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，以最優(yōu)的投資運行費用使規(guī)劃得到的配電網(wǎng)能夠適應分布式電源各種不確定性的接入組合方式，獲得運行的安全與經(jīng)濟最優(yōu)，同時達到對分布式電源功率的完全消納，使得配電網(wǎng)在實際運行中面對多變場景和不同潮流分布也能高效消納分布式電源的輸出功率，使得規(guī)劃方案具有更高的靈活性。為解決上述技術問題，本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：本發(fā)明提供一種分布式電容容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其包括以下步驟：S11：建立分布式電源在配電網(wǎng)中不同容量和不同接入位置的分析模型，以不同接入組合的方式研究分布式電源并網(wǎng)后對配電網(wǎng)運行參數(shù)的影響；S12：將不同接入組合的方式分布式電源并網(wǎng)后對配電網(wǎng)運行參數(shù)的影響形成對規(guī)劃的約束要求，根據(jù)所述規(guī)劃的要求建立規(guī)劃模型；S13：對所述規(guī)劃模型進行求解得到規(guī)劃結果，即最優(yōu)規(guī)劃方案。較佳地，所述步驟S13之后還包括：S14：以不同分布式電源容量、不同分布式電源接入位置的組合，對所述規(guī)劃結果進行概率隨機潮流的計算，以檢驗配電網(wǎng)運行中是否滿足所述約束要求。較佳地，所述步驟S14之后還包括：S15：通過蒙特卡羅法模擬抽象出有限個接入組合方式，在每種接入組合方式下，在所述規(guī)劃結果的基礎上，結合配電網(wǎng)運行場景進行模擬仿真，以驗證規(guī)劃結果的可行性與有效性。較佳地，所述步驟S15具體為：根據(jù)分布式電源容量的大小選取不同的消納模式，通過蒙特卡羅法模擬抽象出有限個接入組合方式，在每種接入組合方式下，在所述規(guī)劃結果和所述消納模式的基礎上，結合配電網(wǎng)運行場景進行模擬仿真，以驗證規(guī)劃結果的可行性與有效性。較佳地，所述步驟S15中的根據(jù)分布式電源容量的大小選取不同的消納模式具體為：根據(jù)分布式電源容量逐漸增大，依次選取：荷源協(xié)調控制的單點消納模式、儲源協(xié)調控制的本饋線內消納模式、網(wǎng)源協(xié)調控制的互連饋線間消納模式、站源協(xié)調控制的變電站出線多饋線面消納模式。較佳地，所述步驟S11中的配電網(wǎng)運行參數(shù)包括：節(jié)點電壓、整體電壓水平以及功率損耗。較佳地，所述步驟S12中建立的規(guī)劃模型具體為：綜合考慮配電網(wǎng)網(wǎng)架和儲能最優(yōu)配置的上下兩層規(guī)劃模型。較佳地，所述步驟S13具體為：采用單親遺傳算法和上下層交替迭代方法對所述規(guī)劃模型進行求解得到規(guī)劃網(wǎng)絡，得出最優(yōu)的規(guī)劃方案。較佳地，所述步驟S12中的約束要求以配電網(wǎng)滿足安全可靠性要求、消納能力最優(yōu)、面向不確定性適用能力最優(yōu)的條件下綜合考慮投資運營費用最低為目標函數(shù)。相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：(1)本發(fā)明提供的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，對分布式電源不確定的接入位置和容量建立模型進行了分析，總結并考慮不同情況下對配電網(wǎng)運行的影響，提出了適應不確定性條件之下配電網(wǎng)的規(guī)劃目標及約束，規(guī)劃結果具有更強的實用性；(2)本發(fā)明在所得到的規(guī)劃結果上考慮分布式電源出力的隨機模型，計算在不同容量和接入位置組合下的系統(tǒng)概率隨機潮流，檢驗系統(tǒng)的節(jié)點電壓水平是否合格以及分布式電源能否被高效消納等，以此對網(wǎng)絡規(guī)劃方案進行修正。使得所獲得的規(guī)劃方案能在消納分布式電源功率的同時實現(xiàn)網(wǎng)絡安全經(jīng)濟的綜合最優(yōu)運行；(3)本發(fā)明所提出的配電網(wǎng)規(guī)劃方法與消納模式對于分布式電源輸出功率的消納更為靈活，能更好地適應分布式電源在配電網(wǎng)內隨意接入的情況。當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。附圖說明下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明：圖1為本發(fā)明的實施例的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的實施例的上下兩層規(guī)劃模型的求解方法流程圖；圖3為圖2中的上下層規(guī)劃模型的求解方法流程圖；圖4為本發(fā)明的較佳實施例的進行隨機潮流計算的流程圖；圖5為本發(fā)明的較佳實施例的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法的流程圖；圖6為本發(fā)明的較佳實施例的分布式電源容量的消納模式及切換邏輯圖。具體實施方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。本發(fā)明提供的分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法的流程圖如圖所示，包括以下步驟：S11：建立分布式電源在配電網(wǎng)中不同容量和不同接入位置的分析模型，以不同接入組合的方式研究分布式電源并網(wǎng)后對配電網(wǎng)運行參數(shù)的影響；具體包括：(1)建立分布式電源接入位置對配電網(wǎng)影響的分析模型，在容量不變的情況下研究單個分布式電源由于接入位置的不同并網(wǎng)后對配電網(wǎng)運行參數(shù)的影響。具體地，分布式電源的接入位置以輻射狀配電網(wǎng)的每條饋線首端節(jié)點到不再有子節(jié)點的末端節(jié)點為順序依次進行計算分析，通過建立系統(tǒng)電壓改善程度和系統(tǒng)有功功率損耗改善程度指標，統(tǒng)計分析配電網(wǎng)的運行整體受到分布式電源在不同接入位置下的影響情況。以上指標數(shù)值由每種接入位置情況下運行參數(shù)確定不變的配電網(wǎng)潮流分布數(shù)據(jù)計算得到，而為了分析影響程度，分布式電源的輸出功率這里僅以固定值額定輸出代入計算。僅考慮常見的風電與光伏電源，作為在配電網(wǎng)中所要接入的分布式電源類型。下面選取簡單算例配電網(wǎng)，以只接入一種類型分布式電源一臺設備來評估分析，接入位置從配電網(wǎng)平衡節(jié)點到每一條饋線末端，形成多個接入方案，以分布式電源輸出功率為恒定值來計算每一種方案之下的配電網(wǎng)確定性潮流。作為PQ節(jié)點類型的光伏(可由PI節(jié)點轉化得到)其參數(shù)為P＝0.0424,Q＝0.057；而使用異步發(fā)電機的風電作為P恒定Q則跟隨接入點電壓變化的PQV節(jié)點，對其參數(shù)定義為P＝0.0424，Xd＝0.017，xp＝3.86，x＝0.168。P表示有功功率輸出，EDGq為q軸電勢，Xd為d軸同步電抗，xp為等效電抗，x為定子電抗與轉子電抗之和，以上參數(shù)均為標幺值。其無功輸出由關于機端電壓U的下式?jīng)Q定：Q=-U2xp+-U2+U4-4P2x22x---(1)]]>定義系統(tǒng)電壓與有功功率損耗改善指標：Vim=uwuo,Pim=PlossoPlossw---(2)]]>式中，下標w代表接入分布式電源時的結果，o則代表未接入時的結果，由計算(2)中的未知量，其中，Ui表示節(jié)點i處電壓幅值，Li表示節(jié)點i處負荷水平，ki表示該節(jié)點的權重系數(shù)，Ij為支路j電流，Rj為支路j的電阻，n與M分別表示系統(tǒng)節(jié)點總數(shù)和支路數(shù)。若兩項指標數(shù)值大于1，且越大則表明該接入點時對系統(tǒng)電壓水平提升和降低損耗作用越明顯；小于1則起到相反作用。(2)建立分布式電源不同接入容量對配電網(wǎng)影響的分析模型研究在接入位置固定，而分布式電源整體接入滲透率不斷增大情況下配電網(wǎng)的運行所受到的影響程度，由于相關規(guī)定的存在，故設定總體滲透率不超過30％。具體地，由不同類型和數(shù)量的分布式電源形成一組所要接入的電源，接入位置隨機確定而后則固定不變，可以有多個不同的電源類型與數(shù)量組合以及接入位置組合。由于是接入容量不確定情況下的配電網(wǎng)運行情況變化和所受到的影響，可理想化地認為功率因數(shù)恒定，因此用分布式電源的功率作為代替變量。通過建立并網(wǎng)深度計算指標來衡量分布式電源接入位置固定而功率變化時對系統(tǒng)各節(jié)點電壓水平和支路功率損耗的影響。通過建立表征分布式電源輸出功率由小到大變化的增長模型，作為節(jié)點注入功率變化量代入到潮流計算的節(jié)點不平衡功率方程式中，加以迭代求解。觀察各節(jié)點電壓水平和支路功率損耗所受到的影響，并運用步驟一所建立的系統(tǒng)電壓改善程度和系統(tǒng)有功功率損耗改善程度指標反映配電網(wǎng)運行在不同接入容量情況下所受到的整體影響。以上指標數(shù)值由每種分布式電源的配置組合與接入組合情況下的配電網(wǎng)潮流分布數(shù)據(jù)計算得到，分布式電源的輸出功率這里以可連續(xù)變化但不超過額定值的增長模型代入計算。同樣地，不同類型的分布式電源由于具有不同的物理特性，因其模型的不同對配電網(wǎng)運行所造成的影響各有差異，在研究接入容量不同所帶來的影響時予以分類考慮。同樣地，僅以風電和光伏的組合作為接入的方式，選取幾種類型和接入點的組合，在此確定的基礎上研究容量變化對系統(tǒng)運行的影響。定義分布式電源的并網(wǎng)深度指標，為并網(wǎng)點至配電網(wǎng)平衡節(jié)點之間的導線阻抗之和，如下式所示：D=Σi∈CRi+jXi---(3)]]>式中，C為分布式電源并網(wǎng)點至平衡節(jié)點之間的導線集合。并網(wǎng)深度可衡量DG功率變化對其并網(wǎng)點電壓的影響程度。若DG功率改變量為那么所造成的DG并網(wǎng)點電壓改變量可通過(4)式進行估算，其中為DG并網(wǎng)點電壓向量，為并網(wǎng)點電壓改變量。ΔU·≈(ΔS·U·)*·D---(4)]]>DG功率的變化不僅引起并網(wǎng)點電壓的變化，對配電線路中其他負荷節(jié)點電壓亦產(chǎn)生影響。DG功率變化在其他節(jié)點引起的電壓改變量不僅與DG功率變化量有關，還受電網(wǎng)拓撲連接影響。定義某節(jié)點i處接入的光伏輸出線性增長變化的模型如式(5)，以給定初值和按比例隨時間增長的模型表示，無功功率可按照功率因數(shù)折算得到。PPVi=P0PV+k·T---(5)]]>其中，表示所給出的光伏電源有功輸出初始值，k為其功率變化線性增長的斜率，T為一個大于等于零的實數(shù)，表示在運行中的時間點。定義某節(jié)點i處接入的風電輸出線性增長變化的模型如式(6)，以給定初值和按比例隨時間增長的模型表示，其無功功率可由式(1)得到。PWi=P0W+ω·T---(6)]]>其中，表示所給出的風電電源有功輸出初始值，w為其功率變化線性增長的斜率，同樣此處T為一個大于等于零的實數(shù)，表示在運行中的時間點。將上述表征分布式電源輸出功率變化增長的模型代入式(7)所示的節(jié)點不平衡功率迭代方程中，可求得每種接入組合方式下的潮流變化情況。ΔPi=PiW+PiPV-PiL-UiΣj∈iUj(Gijcosθij+Bijsinθij)ΔQi=QiW+QiPV-QiL-UiΣj∈iUj(Gijsinθij-Bijcosθij)---(7)]]>其中，PiW、PiPV、PiL分別表示節(jié)點i處風電、光伏電源與負荷所注入的有功功率，而相對應QiW、QiPV、QiL則為同類型電源或負荷在節(jié)點i處所注入的無功功率，n為配電網(wǎng)總節(jié)點個數(shù)，i,j＝1,2,...,n-1。Ui、Uj表示相應節(jié)點電壓幅值，Gij、Bij分別為節(jié)點i、j之間形成的電導與電納，θij為節(jié)點間相角差。運用式(2)給出的指標，分析分布式電源接入類型和位置確定的，而接入容量變化但不超過總體滲透率情況下配電網(wǎng)受到的影響。S12：將不同接入組合的方式分布式電源并網(wǎng)后對配電網(wǎng)運行參數(shù)的影響形成對規(guī)劃的約束要求，根據(jù)規(guī)劃的要求建立規(guī)劃模型。本實施例中，對規(guī)劃的約束要求包括：上層配電網(wǎng)網(wǎng)架和儲能配置的目標函數(shù)與約束條件，以及下層儲能消納能力最大的目標函數(shù)與約束條件；規(guī)劃模型為綜合考慮配電網(wǎng)網(wǎng)架和儲能最優(yōu)配置的上下兩層模型；具體為：對于上層模型：網(wǎng)架線路的投資回收采用最小化網(wǎng)絡年費用表示，同時計入網(wǎng)絡年損耗成本費用、故障停電損失、儲能設備的總體投資費用，以投資運行的綜合成本費用最低作為優(yōu)化目標，如式(1)所示。由于分布式電源接入容量的未知，無法在目標函數(shù)中增加反映向上級輸電網(wǎng)購買電量的費用。minCtotal=α·Cline+Closs+βEENS+Σi=1nNESS(i)CESSi---(1)]]>Cline＝xj·cline,j,j∈L(2)其中，Cline為線路投資；L為待選支路集；xj為決策變量，等于1表示架設第j條線路，等于0表示不架設；cline,j為第j條支路的投資；Closs為網(wǎng)絡年損耗費用；α為年費用折算系數(shù)；NESS(i)表示第n個節(jié)點上規(guī)劃配儲能，同樣是0-1變量，CESSi表示該儲能的固定投資成本造價(萬元/臺)；β為停電損失價值因數(shù)，EENS為故障停電損失，按式(3)來計算。EENS=Σk(λkΣl(Ek,l·tk,l·Cfault,l))∀l,k---(3)]]>其中，λk為元件k的故障率(次/年)，Ek,l為由元件k故障引起的負荷l失電量(kW)，tk,l為元件k故障引起負荷l停電時間(h)，Cfault,l為負荷l的停電損失。1、節(jié)點電壓約束Uimin≤Ui≤Uimax，i∈N(4)式中，Uimin、Uimax分別為節(jié)點電壓Ui的下限和上限，N為配電網(wǎng)節(jié)點集合。2、線路輸送功率約束|Sj|≤Sjmaxj∈L(5)Sj為通過支路j的視在功率，包含可能接入的分布式電源和儲能的輸出功率，Sjmax為支路j的容量極限，該約束條件保證支路上的潮流可以滿足傳輸容量的約束。3、節(jié)點功率平衡約束Pis-UiΣj∈iUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qis-UiΣj∈iUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(6)]]>Pis、Qis分別表示節(jié)點i處的注入有功功率與無功功率，n為配電網(wǎng)總節(jié)點個數(shù)，i,j＝1,2,...,n-1。Ui、Uj表示相應節(jié)點電壓幅值，Gij、Bij分別為節(jié)點i、j之間形成的電導與電納，θij為節(jié)點間相角差。4、輻射狀網(wǎng)絡約束n＝m+1(7)式中，n為規(guī)劃水平年配電網(wǎng)的總節(jié)點數(shù)，m為全部支路數(shù)之和。5、有載調壓變壓器調節(jié)范圍約束Tkmin≤Tk≤Tkmax---(8)]]>6、分布式電源接入限制約束SESSi≤Slim,ΣSESSi≤Rpentration---(9)]]>其中，SESSi表示在節(jié)點i處接入的分布式電源單機容量，Slim為單機容量接入上限值，Rpentration表示根據(jù)滲透率要求換算得到的配電網(wǎng)總體接入分布式電源容量上限。對于下層模型：PESSmulti=max(Σk=1nPkc)---(10)]]>s.t.Ij≤Ij.Rated(j=1,...,B)(a)Ek.min≤Ek(T+ΔT)≤Ek.max(k=1,...,n)(b)Pk(T)≤Pk.Rated(k=1,...,n)(c)PESSmulti≥ΣPDG(d)---(11)]]>目標函數(shù)以網(wǎng)絡中所有配置的儲能設備在固定時刻所具備的最大的充電功率之和。約束條件主要有接入支路的電流不超過支路電流上限，儲能荷電容量約束、儲能充放電倍率約束、對所有接入的分布式電源功率完全消納的約束等，分別以(a)、(b)、(c)、(d)表示。其中，表示計及多儲能接入的蓄電能力，代表第k個儲能考慮其荷電容量約束在時刻T所能吸納存儲的有功功率。Ij表示支路j電流，Ij.Rated為支路額定電流上限值，n為節(jié)點數(shù)，B為支路數(shù)，Ek.min與Ek.max表示第k個儲能設備自身荷電容量上下限，Ek(T+ΔT)為自從T時刻起經(jīng)過了ΔT長的時間段后儲能k的容量，Pk(T)為儲能k在時刻T的放電倍率，Pk.Rated則為放電倍率上限，∑PDG為所有分布式電源有功功率總額。分布式電源在配電網(wǎng)中的接入總體上可以減少損耗，降低輸配電成本，另一方面可以為系統(tǒng)提供調峰、調頻等輔助服務，通過削峰填谷優(yōu)化系統(tǒng)的最大負荷水平，延緩或減少輸配電設備的擴建和減輕環(huán)境污染，提高配電網(wǎng)電力供應的可靠性和穩(wěn)定性。這有益于配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的成本控制。但同時由步驟11的分析，不同類型分布式電源以不同的容量接入配電網(wǎng)中的不同位置，對系統(tǒng)的節(jié)點電壓和總體電壓水平既有抬升，也可能有拉低的影響，對于網(wǎng)絡總體有功損耗即有降低也可能有增加的作用。P、Q恒定的分布式電源，在非饋線首端接入，總能夠提升電網(wǎng)總體電壓水平至基準值附近，并且又由于避免了功率的遠距離傳輸因而降低網(wǎng)絡損耗。P、V恒定的分布式電源對系統(tǒng)電壓改善最為明顯。而P恒定，無功輸出Q則跟隨網(wǎng)絡節(jié)點電壓變化的分布式電源，根據(jù)其接入點的情況可能會對電壓和損耗帶來不良影響。因此，對配電網(wǎng)規(guī)劃提出在滿足相關節(jié)點運行約束條件下充分消納分布式電源功率、網(wǎng)絡拓撲可適應調節(jié)控制的需要而靈活轉換、同時線路設備和儲能投資成本最小、可靠性和運營成本最優(yōu)的要求。在獲得所規(guī)劃地區(qū)負荷分布、典型日負荷曲線以及未來負荷增長預測等背景數(shù)據(jù)的基礎上，對涉及到分布式電源的不確定參數(shù)利用數(shù)據(jù)挖掘算法進行預估或利用智能算法做回歸預測，建立上下兩層規(guī)劃模型。上層模型是考慮配電網(wǎng)網(wǎng)架結構和儲能優(yōu)化配置的以綜合投資運行成本最小為目標的規(guī)劃模型，下層是表征所規(guī)劃網(wǎng)絡對分布式電源輸出功率消納能力最優(yōu)為目標的規(guī)劃模型。上下層模型分別具有各自的約束條件，主要包括：配電網(wǎng)潮流約束、支路電流上限值約束、線路固有傳輸容量約束、節(jié)點電壓約束、輻射狀網(wǎng)絡約束、反向潮流約束、對儲能的接入總量限制約束、可靠性約束、儲能荷電容量約束、儲能充放電倍率約束、對分布式電源功率消納的約束等。S13：對規(guī)劃模型進行求解得到規(guī)劃結果，即最優(yōu)規(guī)劃方案。本實施例中，采用單親遺傳算法求解上層規(guī)劃模型中的網(wǎng)架結構設計和基于此結構的儲能設備的最優(yōu)配置方案，結合個體優(yōu)劣評價方法，在遺傳過程中通過單個父代個體來產(chǎn)生子代個體，避免了雙親雜交算子對可行性的嚴重破壞，能產(chǎn)生出適應性更強的后代種群，具有效率高收斂性好的特點，從而得出上層規(guī)劃的目標函數(shù)值。而下層目標函數(shù)是對分布式電源功率消納能力的滿意度，需要根據(jù)上層規(guī)劃所得到的初步結果代入進行計算，其結果再反饋給上層規(guī)劃以選取尋優(yōu)方向，原理和流程如附圖3所示。如上所述，上下層規(guī)劃模型之間將中間結果進行相互反饋，反復進行迭代修正，選出符合模型各項約束要求且目標函數(shù)綜合最優(yōu)的計算結果作為規(guī)劃方案進行輸出。較佳實施例中，步驟S13之后還包括：S14：對不同分布式電源接入位置和接入容量的組合，在所得到的規(guī)劃結果網(wǎng)架上進行隨機潮流計算，同以檢驗規(guī)劃結果是否滿足隨機潮流結果所反映出的約束條件，對原規(guī)劃方案進行修正。由于可再生能源發(fā)電出力具有隨機性，輸出功率不穩(wěn)定且難以控制，為反映DG的出力特征，充分考慮其隨機性、間歇性，同時避免不必要的網(wǎng)架投資，可以對原規(guī)劃方案進行修正。如圖4給出了考慮分布式電源出力特性的配電網(wǎng)隨機潮流計算流程，采用以牛頓－拉夫遜潮流計算為基礎的線性化模型，其基本步驟是：首先獲取指定擾動量下的待求量與該擾動量之間的線性關系；其次根據(jù)已知的擾動量分布信息，利用半不變量法求取待求量的分布信息。經(jīng)潮流方程線性化處理，得到狀態(tài)變量與節(jié)點功率擾動的線性關系式為：ΔX=[h1′(X0)]-1ΔW=J0-1ΔW=R0ΔW---(12)]]>式中：J0為收斂點處的雅可比矩陣；R0為J0的逆矩陣，稱為靈敏度矩陣。X是節(jié)點電壓幅值和相角組成的狀態(tài)列向量，正常情況下，配電網(wǎng)在X0附近穩(wěn)定運行。W是正常情況下節(jié)點有功功率和無功功率的注入功率列向量。支路視在功率在X0處線性化可寫成一般式為：ΔSl＝K0T0ΔW(13)式中，K0為b×2b階矩陣，其元素為基準運行點X0處各支路相角的余弦與正弦函數(shù)。由式(12)和式(13)得到待求隨機變量與擾動變量之間的線性關系式，通過卷積運算即可由注入變量ΔW求出狀態(tài)變量和支路潮流的隨機分布。半不變量法可將卷積與反卷積計算簡化為幾個半不變量的加法和減法運算，顯著減少了計算量，從而獲得了廣泛的應用和深入的研究。半不變量法的基本原理是根據(jù)獨立隨機變量的半不變量所具有的性質，通過已知隨機變量半不變量求取待求隨機變量的半不變量，進而求取待求隨機變量的隨機分布信息的方法。對于風電與光伏DG，在已知其出力隨機分布的情況下，可離散化有功出力的隨機變量，根據(jù)下式計算DG有功出力隨機變量的m階矩：式中，為DG的有功出力的離散值；為DG出力的概率函數(shù)；為DG的額定出力。隨機變量的各階矩是它的數(shù)字特征，半不變量也是隨機變量的一種數(shù)字特征。它可以由不高于相應階次的各階矩求得。因此，可以利用隨機變量的前七階半不變量與各階矩的如下關系，求得各階半不變量。綜合考慮運算速度以及計算精度需要，以下計算均取到前七階。K1=a1Km+1=am+1-Σj=1mCmjajKm-j+1---(15)]]>其中，am為DG有功出力隨機變量的m階矩，m為1時am表示期望值。aj為不高于當前階數(shù)的j階矩，同樣由(14)得到，Km-j+1為不高于當前介數(shù)的半不變量，為系數(shù)，表示從m個不同元素中取出j個元素的組合數(shù)。假設接入配電網(wǎng)的DG根據(jù)機型的特點及電網(wǎng)無功及電壓控制要求配套安裝相應無功補償設備，以保證功率因數(shù)及電網(wǎng)電壓保持在允許范圍內。從而根據(jù)半不變量的線性關系，利用DG有功出力的各階半不變量得到無功出力的各階半不變量。由下式求得各個節(jié)點注入功率的隨機變量：ΔW=ΔWg⊕ΔWl---(16)]]>式中，ΔWg和ΔWl分別是DG出力和負荷功率的隨機變量，表示卷積運算。由節(jié)點注入功率的半不變量，根據(jù)狀態(tài)變量和支路功率與節(jié)點注入功率之間的關系式(13)和(14)，利用半不變量的性質，計算狀態(tài)變量和支路功率的各階半不變量。進而采用Gram-Charlier級數(shù)展開式求出狀態(tài)變量和支路功率的隨機分布情況。較佳實施例中，步驟S14之后還包括：S15：對于不同的分布式電源容量選取不同的消納模式，通過蒙特卡羅法模擬抽象出有限個接入組合方式，在每種接入組合方式下，在規(guī)劃結果和消納模式的基礎上，結合配電網(wǎng)運行場景進行模擬仿真，以驗證規(guī)劃結果的可行性與有效性。消納模式包括：(1)荷源協(xié)調控制的單點消納模式；(2)儲源協(xié)調控制的本饋線內消納模式；(3)網(wǎng)源協(xié)調控制的互連饋線間消納模式；(4)站源協(xié)調控制的變電站出線多饋線面消納模式?？舍槍Ψ植际诫娫摧敵龉β实那闆r，實時采取不同消納模式或在消納模式間切換，從(1)到(4)解決不平衡功率更多、本區(qū)域消納能力不夠的問題的能力越強，組合運用將會給步驟四得到的規(guī)劃配電網(wǎng)帶來更強的適應性。如圖6所示給出了不同消納模式的運用和轉換，四種消納模式的選擇方式為：當分布式能源接入容量較小且就地具備可控負荷時，可以通過荷源協(xié)調控制策略，實時調節(jié)可控負荷的有功功率，就地消納分布式能源，確保在就地點的百分百消納；隨著分布式能源的接入容量逐級增大，分布式能源接入節(jié)點的就地負荷已不足以完全消納該分布式能源發(fā)出的有功功率時，可以通過儲源協(xié)調控制策略，調節(jié)饋線上儲能裝置的功率輸出，在單一饋線層面上消納間歇式能源；當分布式能源的接入容量較大，特別是接入輕載線路時，單條饋線的所有負荷和儲能都無法完全消納分布式能源，這時需要借助配電網(wǎng)絡聯(lián)絡開關的位置調整，將相連饋線的部分負荷轉移到該饋線，由此來完整消納輸出較大功率的分布式能源。是一種互聯(lián)多饋線自治控制技術，可以將分布式能源在互聯(lián)多饋線區(qū)域進行高效消納；部分較為極端情況，即分布式能源的接入容量非常大，儲能以及通過聯(lián)絡開關轉移的供電負荷也不能完全消納，需要在網(wǎng)源協(xié)調的基礎上，再協(xié)調控制變電站10kV母線的分段開關狀態(tài)，將多余的分布式能源轉移到變電站其他10kV母線連接的饋線，使得分布式能源能夠在變電站下多條饋線進行完整消納。雖然實際運行中肯定有對分布式電源接入容量上限的限制，但所選取的分布式電源類型、接入容量大小和接入位置等參數(shù)在規(guī)劃時均未得知，面臨極大的不確定性，尤其是當所規(guī)劃得出的配電網(wǎng)規(guī)模較大時，分布式電源可能存在的接入組合方式數(shù)量是巨大的。建立分布式電源所接入類型、接入位置和接入容量這三個隨機變量的分布函數(shù)，運用蒙特卡羅方法模擬生成有限個分布式電源的接入組合方式，基于步驟S13得到的規(guī)劃結果和步驟S15中的消納模式，再對每種接入方式分別進行運行計算或仿真。得到每種接入組合方式與場景之下的電網(wǎng)確定性運行結果，對電壓水平和對分布式電源的消納情況進行統(tǒng)計分析，對規(guī)劃方案的合理性與可行性進行驗證校驗。綜上所述，本發(fā)明提供一種分布式電源容量與接入位置不確定的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，該方法將不確定的分布式電源容量和接入位置信息進行建模，分析該變量作用下對配電網(wǎng)節(jié)點電壓、網(wǎng)絡損耗等關鍵運行參數(shù)的影響，以此提出配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的目標和要求。建立了計及配電網(wǎng)網(wǎng)架與儲能設備聯(lián)合考慮的規(guī)劃模型，通過智能算法加以求解得到規(guī)劃初步結果，并在此基礎上進行考慮分布式電源可能接入點和容量的配電網(wǎng)概率隨機潮流計算，以該結果返回修正網(wǎng)絡規(guī)劃的方案。又提出了適用于所得到規(guī)劃配電網(wǎng)的針對分布式電源功率的消納模式。搭配組合分布式電源不同接入點接入容量和場景進行大量模擬仿真計算，檢驗配電網(wǎng)的運行情況，對規(guī)劃方案加以驗證。在滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的前提下，實現(xiàn)了對于任意接入配電網(wǎng)的分布式發(fā)電的最大限度消納，具有較強的適應性。此處公開的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，并不是對本發(fā)明的限定。任何本領域技術人員在說明書范圍內所做的修改和變化，均應落在本發(fā)明所保護的范圍內。當前第1頁1 2 3