申请/专利权人：国网天津市电力公司城南供电分公司;国网天津市电力公司;国家电网有限公司

申请日：2024-02-08

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN117728406B

主分类号：H02J3/00

分类号：H02J3/00;H02J3/28;G06Q10/04;G06Q10/067;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：本发明涉及雪花网结构电网智能软开关与储能优化配置方法，通过输入待规划雪花网结构电网的拓扑结构数据和运行状态数据；对智能软开关和储能进行选址；并根据选址结果，构建雪花网结构电网智能软开关与储能优化配置模型；通过对构建的优化配置模型进行迭代并求解，得到优化配置结果；最终输出雪花网结构电网智能软开关与储能的优化配置结果。本发明采用CPLEX算法包求解模型，实现了对SOP和储能设备的优化配置，在保证不同馈线间负载均衡度的同时大大减少了智能软开关与储能的综合成本。

主权项：1.雪花网结构电网智能软开关与储能优化配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、输入待规划雪花网结构电网的拓扑结构数据和运行状态数据；步骤2、根据步骤1中的拓扑结构数据和运行状态数据，对智能软开关进行选址；步骤3、根据步骤1中的拓扑结构数据和运行状态数据，对储能进行选址；将系统节点功率平衡方程按泰勒一阶展开后，令无功变化量ΔQ＝0、有功变化量ΔP＝0，可得到电压变化量ΔV与有功变化量ΔP、无功变化量ΔQ的关系： 公式1～2中，V和θ分别为电压幅值和相角；进一步开展公式1和公式2可得如下公式： 公式3～4中，n为节点数；ΔVj为节点j的电压变化量；ΔPi、ΔQi分别为节点i的有功功率变化量和无功功率变化量；λji和γji分别为节点i的有功功率变化量和无功功率变化量对节点j电压的灵敏度，λji和γji组成的矩阵分别为有功和无功灵敏度矩阵；考虑到配电系统中某节点功率变化对各节点电压的影响，则系统中节点i的功率变化对节点j电压的灵敏度δji为：δji＝ω1λji+ω2γji5公式5中，ω1和ω2分别为电压有功和无功灵敏度权重系数，且ω1+ω2＝1；ω1和ω2的计算方式为：在理想点法中，设m个评价指标，每个指标的最优值被定义为理想点第i个被评价对象对每个指标的实际值为Xi＝xi1，xi2，…，xim，用Xi与理想点X*之间的加权距离来评估第i个被评价对象在所有被评价对象中的是否最优；通常情况下采用欧氏距离： 其中，yi是第i个被评价对象的欧氏距离；ωj是第j个评价指标的权重系数；xij是第i个被评价对象的第j个评价指标的计算值；是第j个评价指标的理想点；设负荷的有功功率、无功功率按一定的比例增长，增长方式为： 公式7中，为负荷增长的功率因数角，用于描述负荷增长的比例关系；令系统的负荷增量为： 其中，m1是有功功率增长系数；m2是无功功率增长系数；将公式8代入公式7得： 将公式9代入公式6中得： 再计及权重系数约束，可得： 步骤4、根据步骤2和步骤3的选址结果，构建雪花网结构电网智能软开关与储能优化配置模型；优化配置模型包括目标函数与约束条件，其中目标函数包括目标函数1：SOP和储能的年度综合成本，目标函数2：负载均衡度；约束条件由网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束、SOP运行约束、储能运行约束组成；其中，目标函数分为两部分，其表达式为minf1＝Cequipment12minf2＝Pbalance13其中， 公式12～14中，Cequipment为SOP、储能的年度综合成本，包括SOP投资成本SOP运行维护成本储能投资成本储能运行维护成本配电网供电损耗成本Closs；Pbalance为待规划“雪花网”结构电网的负载均衡度；SOP投资成本的表达式为： 公式15中，d1为贴现率；y1为SOP的经济使用年限；NSOP为SOP待选安装的个数；ck，SOP为第k个SOP的单位容量投资成本；Sk，SOP为第k个SOP的容量；SOP运行维护成本的表达式为： 公式16中，η为运行维护成本系数；储能投资成本的表达式为： 公式17中，d2为贴现率；y2为储能的经济使用年限；NES为储能待选安装的个数；ck，ES为第k个储能的单位容量投资成本；Sk，ES为第k个储能的容量；储能运行维护成本的表达式为： 公式18中，为第k个储能单位额定功率的运行维护成本；Pk，ES为第k个储能的额定功率；配电网供电损耗成本Closs的表达式为： 公式19中，c为电价；Nt为时间段总数；Ωb为配电系统中所有支路的集合，Ωs表示系统中源节点的集合；rij为支路ij的电阻值；Iij，t为支路ij在第t个时间段的电流幅值；Ni为配电系统中的节点总个数；为SOP在节点i处的第t个时间段的有功损耗；负载均衡度Pbalance的表达式为： 其中， 公式20～21中，Ns为配电系统中电源节点的总个数；Psource，i，t为第i个电源节点在第t个时间段输出的有功功率；Psource，ave为配电系统中所有电源节点在一天中输出的平均有功功率；网络拓扑约束的表达式为：αt，ij＝βt，ij+βt，ji，ij∈Ωb22 αt，ij∈{0,1}，ij∈Ωb25βt，ij∈{0，1}，ij∈Ωb26公式22～26中，Ωn表示系统中所有节点的集合，Ωb为配电系统中所有支路的集合；αt，ij表示t时段支路ij的开关状态，αt，ij＝0表示支路ij处于断开状态，αt，ij＝1表示支路ij处于闭合状态；βt，ij表示t时段节点i和节点j的关系，βt，ij＝1表示节点i是节点j的父节点，βt，ij＝0表示节点i不是节点j的父节点；系统潮流约束的表达式为： 公式27～32中，rji和xji为支路ji的电阻和电抗，Pt，ji为t时刻支路上节点j流向节点i的有功功率，Qt，ji为t时刻支路上节点j流向节点i的无功功率；Pt，ik为t时刻节点i上注入的有功功率之和，分别t时刻为节点i上储能注入、SOP注入和负荷消耗的有功功率；Qt，ik为t时刻节点i上注入的无功功率之和，分别t时刻为节点i上储能注入、SOP注入和负荷消耗的无功功率；系统潮流约束公式29为二次非线性约束，在满足目标函数是iij的严格增函数及节点负荷无上界等条件下，可将其锥松弛为二阶锥约束形式： 其中，ui为节点i的电压幅值；iij为支路ij的电流幅值；系统运行约束的表达式为： 公式34～35中，U和分别为系统最小允许节点电压值和最大允许节点电压值；为系统最大允许支路电流值，Ui为下系统节点i电压值；SOP运行约束为： 公式36～40中，PiSOP和分别为接在节点i上SOP传输的有功功率和无功功率；PiSOP，L为接在节点i上SOP的损耗；为接在节点i上SOP的损耗系数；为接在节点i上SOP的容量；SOP运行约束中的公式37～40可转化为旋转锥约束： 储能运行约束为：PtES＝PtES,c-PtES,d45 公式45～50中，PtES，c和PtES，d分别为储能在t时刻的充电功率和放电功率；和分别为储能在t时刻的充电状态和放电状态；PES，max为储能的最大充电和放电功率；为储能在t时刻的荷电状态；ηc和ηd分别为储能的充电效率和放电效率；SOCES，min和SOCES，max分别为储能荷电状态的最小值和最大值；步骤5、对步骤4中构建的优化配置模型进行迭代并求解，得到优化配置结果；步骤6、输出雪花网结构电网智能软开关与储能的优化配置结果。

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