本發(fā)明涉及配電網(wǎng)，具體為一種智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著分布式電源在配電網(wǎng)中的普及率不斷提高，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)正逐步發(fā)展為有源配電網(wǎng)。其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(wt)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電(pv)資源在在時(shí)間和空間分布上具有較大的不確定性，經(jīng)常導(dǎo)致饋線功率劇烈波動(dòng)和電壓違規(guī)。而傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)裝置，如有載調(diào)壓變壓器(oltc)和可切換電容器組(cb)等，受物理?xiàng)l件的限制，難以滿足電壓波動(dòng)頻繁時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行高精度控制的要求。在考慮到當(dāng)下有源配電網(wǎng)架構(gòu)以及源荷出力特性及其分布特征，研究出系統(tǒng)最優(yōu)的配電系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃優(yōu)化方法具有重要意義。綜合考慮提高配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，最大程度降低其網(wǎng)絡(luò)損耗及抑制電壓越限來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的配電系統(tǒng)規(guī)劃是一個(gè)需要深研的重要問(wèn)題。

2、基于上述問(wèn)題，智能軟開關(guān)(soft?open?point，sop)是在上述背景下衍生出的取代傳統(tǒng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的一種新型智能配電裝置，其能在不同配電網(wǎng)饋線之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)的有功和無(wú)功功率流動(dòng)控制，配合上儲(chǔ)能系統(tǒng)(ess)的接入，能快速響應(yīng)面對(duì)引入分布式電源所帶來(lái)的電壓和負(fù)荷波動(dòng)。但是當(dāng)前大部分研究都是對(duì)已有配電網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行sop與ess的運(yùn)行策略優(yōu)化。

3、通過(guò)對(duì)于以上研究分析，當(dāng)前對(duì)sop與ess的協(xié)同配置存在一定的局限性且沒(méi)有充分考慮合適的sop選址及其經(jīng)濟(jì)性、sop和ess協(xié)同的前提下配置最優(yōu)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(wt)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電(pv)資源在在時(shí)間和空間分布上具有較大的不確定性，經(jīng)常導(dǎo)致饋線功率劇烈波動(dòng)和電壓違規(guī)。而傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)裝置，如有載調(diào)壓變壓器(oltc)和可切換電容器組(cb)等，受物理?xiàng)l件的限制，難以滿足電壓波動(dòng)頻繁時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行高精度控制的要求。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法，包括：獲取配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)改進(jìn)的靈敏度分析方法確定sop的安裝位置，將儲(chǔ)能系統(tǒng)接入到配電網(wǎng)絡(luò)中。

4、建立基于年度綜合成本最低的選址定容數(shù)學(xué)模型，作為協(xié)同規(guī)劃雙層模型中的上層模型。

5、建立系統(tǒng)潮流優(yōu)化模型，作為協(xié)同規(guī)劃雙層模型中的下層模型，將所述下層模型轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型。

6、求解上層模型和混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型，得到配電系統(tǒng)的規(guī)劃優(yōu)化方案。

7、作為本發(fā)明所述的智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)改進(jìn)的靈敏度分析方法確定sop的安裝位置包括，改進(jìn)靈敏度分析進(jìn)行sop選址，進(jìn)行t時(shí)段兩節(jié)點(diǎn)間的靈敏度計(jì)算，t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的功率變化對(duì)節(jié)點(diǎn)j電壓的靈敏度sji,t表示為：

8、

9、其中，δji,t表示t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i對(duì)節(jié)點(diǎn)j的傳統(tǒng)靈敏度，vj,t表示t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的電壓偏移權(quán)重因子，vj,t表示t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的電壓，v0,j,t表示t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的期望電壓。

10、節(jié)點(diǎn)改進(jìn)靈敏度計(jì)算表示為：

11、

12、其中，sji,t表示t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i功率變化對(duì)節(jié)點(diǎn)j電壓的靈敏度，τt表示t時(shí)段權(quán)重因子，nex,t表示t時(shí)段系統(tǒng)中電壓越限的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，max|vk,t-v0,k,t|表示時(shí)段最大節(jié)點(diǎn)電壓偏移值。

13、計(jì)算得出i1、j1兩節(jié)點(diǎn)間的改進(jìn)靈敏度值最大，作為sop的首要接入節(jié)點(diǎn)。計(jì)算得出i2、j2兩節(jié)點(diǎn)間的改進(jìn)靈敏度值第二大，則第2個(gè)sop最佳并網(wǎng)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)i2、j2，依次類推。

14、作為本發(fā)明所述的智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述上層模型包括，以配置sop年度綜合成本最低為目標(biāo)函數(shù)，以sop的接入位置和容量為約束條件，建立基于年度綜合成本最低的選址定容數(shù)學(xué)模型，作為協(xié)同規(guī)劃雙層模型中的上層模型。

15、目標(biāo)函數(shù)表示為：

16、

17、其中，表示sop年度投資成本，表示sop年度運(yùn)行維護(hù)成本，closs表示配電網(wǎng)年度供電損耗成本。

18、sop年度投資成本表示為：

19、

20、sop年度運(yùn)行維護(hù)成本表示為：

21、

22、配電網(wǎng)年度供電損耗成本表示為：

23、

24、其中，ψ(i)表示節(jié)點(diǎn)i的相鄰節(jié)點(diǎn)集合，csop表示sop的單位容量投資成本，ssop,ij表示在節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間安裝的sop容量，y表示sop的使用年限，β表示sop年度運(yùn)行維護(hù)成本系數(shù)，μ表示配電網(wǎng)年度供電損耗成本系數(shù)，nt表示時(shí)間段總數(shù)，δt表示每個(gè)時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間，pi,t表示t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率，表示t時(shí)段sop在節(jié)點(diǎn)i處的有功損耗。

25、所述上層模型的約束條件包括sop的接入位置約束和sop接入容量約束。sop接入容量約束表示為：

26、sk,sop＝nks0,sop

27、其中，nk表示sop的安裝數(shù)量，設(shè)定nk≤3。s0,sop表示sop的單位安裝容量。

28、作為本發(fā)明所述的智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述下層模型包括，根據(jù)上層模型給定的sop選址位置，以配電系統(tǒng)總網(wǎng)絡(luò)損耗最低和系統(tǒng)電壓偏差最小為目標(biāo)函數(shù)，建立配電網(wǎng)優(yōu)化模型，作為雙層模型中的下層模型。

29、基于網(wǎng)絡(luò)損耗最低和系統(tǒng)電壓偏差最小的潮流優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)表示為：

30、f＝min(floss+fv)

31、

32、

33、其中，floss表示系統(tǒng)運(yùn)行總網(wǎng)絡(luò)損耗，fv表示最小化電壓偏差。ωb表示線路分支集合，表示i、j兩節(jié)點(diǎn)間線路在時(shí)間t的電流平方值，rij表示第j條線路的電阻值，t表示時(shí)間范圍周期，ωn表示節(jié)點(diǎn)總數(shù)，表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓平方值，表示期望電壓范圍的下限，表示期望電壓范圍的上限。

34、作為本發(fā)明所述的智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述下層模型還包括約束條件，包括sop運(yùn)行約束、分布式電源出力約束、ess約束和潮流約束。

35、作為本發(fā)明所述的智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將所述下層模型轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型包括，首先用變量代換平方項(xiàng)實(shí)現(xiàn)線性化，將和用vs，i和is，ij表示：

36、

37、

38、電壓偏差函數(shù)在變量代換過(guò)后仍然為非線性形式，引入輔助變量as，l，i和as，u，i代替和并添加相應(yīng)的不等式約束：

39、

40、

41、sop、分布式電源、儲(chǔ)能及系統(tǒng)潮流的約束在變量代換過(guò)后仍存在二次項(xiàng)，表示為：

42、

43、

44、

45、

46、

47、轉(zhuǎn)換與松弛后的表達(dá)式表示為：

48、

49、

50、

51、

52、

53、下層模型現(xiàn)已轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)二階錐規(guī)劃問(wèn)題。

54、作為本發(fā)明所述的智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述求解上層模型和混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型包括，對(duì)上層模型采用基于壓縮因子的粒子群算法進(jìn)行求解，使用cplex12.10求解器對(duì)下層模型轉(zhuǎn)換得到的混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型進(jìn)行求解，得到配電系統(tǒng)的規(guī)劃優(yōu)化方案。

55、一種智能軟開關(guān)與儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：包括，

56、確定選址模塊，獲取配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)改進(jìn)的靈敏度分析方法確定sop的安裝位置，將儲(chǔ)能系統(tǒng)接入到配電網(wǎng)絡(luò)中。

57、配置上層模型模塊，建立基于年度綜合成本最低的選址定容數(shù)學(xué)模型，作為協(xié)同規(guī)劃雙層模型中的上層模型。

58、配置下層模型模塊，建立系統(tǒng)潮流優(yōu)化模型，作為協(xié)同規(guī)劃雙層模型中的下層模型，將所述下層模型轉(zhuǎn)換為混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型。

59、求解模塊，求解上層模型和混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型，得到配電系統(tǒng)的規(guī)劃優(yōu)化方案。

60、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

61、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

62、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明更優(yōu)的配置sop接入有源配電網(wǎng)的配置模型，更好的挖掘sop、ess規(guī)劃配置的強(qiáng)相關(guān)性，在保證sop規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，充分發(fā)揮其與ess協(xié)同對(duì)配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的作用，提高多類型源荷接入背景下的配電系統(tǒng)配置及優(yōu)化水平。