本發(fā)明涉及配電網(wǎng)光儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置，特別涉及一種配電網(wǎng)中光儲系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，對光儲系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃，利用儲能系統(tǒng)的優(yōu)點，可以有效改善電能質(zhì)量。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著可再生能源、分布式發(fā)電以及電動汽車的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在運行過程中也發(fā)生著變化，但是有些問題也隨之暴露出來。比如：負(fù)荷需求越來越大導(dǎo)致系統(tǒng)裝機容量滿足不了高峰時期配電網(wǎng)的符合修需求；用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高；由于光伏具有間歇性和不穩(wěn)定等特點，會對電網(wǎng)造成安全隱患，可能導(dǎo)致電網(wǎng)頻率和電壓波動，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種配電網(wǎng)中光儲系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，才獲得光伏系統(tǒng)的最優(yōu)接入位置、最佳功率容量和儲能系統(tǒng)的能量容量。本發(fā)明不僅改善了配電網(wǎng)的質(zhì)量，同時還考慮了儲能投資的經(jīng)濟(jì)型，降低了投資成本。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種配電網(wǎng)中光儲系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：

3、s1、將線路參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)、系統(tǒng)的基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)功率初值載入選定電網(wǎng)模型中；

4、s2、建立光伏系統(tǒng)的選址定容優(yōu)化模型；首先，定義目標(biāo)函數(shù)，其中包括光伏系統(tǒng)的最小投資和運行成本、系統(tǒng)網(wǎng)損、電壓穩(wěn)定裕度、功率平衡約束、配電網(wǎng)安全約束、安裝總功率約束，使用罰函數(shù)的形式，建立光伏系統(tǒng)的選址定容優(yōu)化模型；

5、s3、通過采用量子粒子群算法對目標(biāo)函數(shù)求解﹐采用蒙特卡洛算法以配電網(wǎng)最大的光伏容量為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，找到配電網(wǎng)的最大光伏容量；

6、s4、采用k均值聚類算法對配電網(wǎng)所在地的日負(fù)荷需求和光伏出力進(jìn)行聚類分析,得到用于確定分布式儲能容量的典型日負(fù)荷曲線和光伏發(fā)電曲線；

7、s5、在下層規(guī)劃中，以微電網(wǎng)日運行成本為最小目標(biāo)，考慮儲能調(diào)度成本、分布式電源維護(hù)成本以及交互成本，并且同時滿足儲能系統(tǒng)充放電功率約束和功率平衡；

8、s6、采用動態(tài)規(guī)劃算法得出儲能的最優(yōu)點調(diào)度方案,采用最大區(qū)間算法計算出儲能的容量。

9、所述s2中，所述光伏系統(tǒng)的最小投資和運行成本的函數(shù)表達(dá)方式：

10、

11、式中：c為分布式光伏的投資和運行成本之和；npv為分布式光伏的安裝個數(shù)；為第n個分布式光伏的安裝容量；r為分布式光伏的貼現(xiàn)率；y為使用年限；ci為光伏的單位投資成本；c2為光伏的單位運行成本；

12、最小化網(wǎng)損的函數(shù)表達(dá)式：

13、

14、式中：ploss是系統(tǒng)的有功網(wǎng)損；ii為支路i中的電流；ri為支路中的電阻；nbranch為系統(tǒng)中支路總數(shù)；

15、電壓穩(wěn)定裕度的函數(shù)表達(dá)式：

16、

17、式中：δu為電壓穩(wěn)定裕度，uj為各個節(jié)點的電壓，ue為期望電壓，up為最大允許電壓偏差；nbus為系統(tǒng)的節(jié)點總數(shù)。

18、s2中，所述節(jié)點功率平衡約束為：

19、

20、式中：pij、qij分別表示t時刻節(jié)點j的有功和無功功率凈注入值；iij為當(dāng)前t時刻支路ij上的電流；

21、配電網(wǎng)安全約束為：

22、

23、式中：vimax分別為節(jié)點j電壓的下限值和上限值；

24、所述安裝總功率約束：

25、

26、式中：ppvj為第j個節(jié)點安裝的光伏電源功率；ppvmax為光伏電源最大允許安裝的功率；

27、所述對功率平衡約束和配電網(wǎng)安全約束采用了罰函數(shù)的方式，其表達(dá)式為：

28、

29、式中：k1、k2和k3為懲罰系數(shù)；根據(jù)節(jié)點電壓的上下限和光伏電源最大允許的安裝功率的取值范圍來確定懲罰系數(shù)，從較小的系數(shù)開始，逐步增加，觀察算法的收斂情況和解的質(zhì)量。

30、所述s3中，量子粒子群算法是基于粒子群算法提出的一種改進(jìn)算法，采用薛定諤方程φ(x,t)進(jìn)行描述，然后模擬得到例子得具體位置，其粒子位置更新方程具體如下：

31、

32、式中：u為隨機數(shù)，u∈[0，1]，服從正太分布，β為收擴系數(shù)，m、n為收擴系數(shù)參數(shù)。

33、所述s4通過聚類算法，得到典型日負(fù)荷曲線和光伏發(fā)電曲線過程中，聚類中心的確定:通過迭代選擇離已選擇中心點較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)點作為新的中心點，以增加聚類中心之間的距離，減少聚類結(jié)果的偏差。

34、所述s4通過聚類算法，得到典型日負(fù)荷曲線和光伏發(fā)電曲線的具體過程是：

35、k均值聚類算法：采用下式表示：

36、

37、式中：a為聚類中心的個數(shù)；n為采取的樣本數(shù)；cnm為第n個樣本是否屬于m類；xn為待聚類的相關(guān)因素；ωm為類rm的聚類中心。

38、所述s5中,儲能調(diào)度成本的表達(dá)式:

39、

40、式中：kbess為折算后的單位充放電成本；ptbess-dis、ptbess-chη分別為微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)在第t時刻的放電、充電功率；η為儲能系統(tǒng)的充放電效率，δt為時段t的時長，取1h；

41、分布式電源的維護(hù)成本表達(dá)式：

42、

43、式中：pjt為發(fā)電單元j在t時刻的有功功率輸出；komj為發(fā)電單元j的運行管理系數(shù)；

44、交互成本表達(dá)式：

45、

46、式中：ptbuy、ptsell分別為t時刻微電網(wǎng)向配電網(wǎng)購買和出售的功率；m(t)為實時電價。

47、所述s5中,微電網(wǎng)日運行成本約束條件包括儲能系統(tǒng)充放電功率約束、功率平衡約束；所述儲能系統(tǒng)充放電功率約束：

48、pbess,c,max≤pbess,t≤pbess,dis,max(13)

49、式中：pbess,c,max、pbess,dis,max分別表示儲能系統(tǒng)最大充電功率和最大放電功率；

50、所述功率平衡約束：

51、ppv,t+pgrid,t＝pload,t+pbess,t???(14)

52、式中：ppv,t為在t時刻光伏系統(tǒng)的輸出功率；pgrid,t為微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的交互功率；pload,t為在t時刻負(fù)荷的需求功率。

53、所述s6中，最大區(qū)間算法的具體步驟為:

54、s6.1根據(jù)下層規(guī)劃,得出儲能系統(tǒng)在一個時間周期內(nèi)的最優(yōu)功率曲線；

55、s6.2將儲能系統(tǒng)運行曲線的充放電過程分為不同間,每個區(qū)間內(nèi)對時間進(jìn)行累加，得到每個區(qū)間的容量；

56、

57、式中，pbess,t為在t時刻儲能系統(tǒng)的充放電功率；

58、s6.3選取最大區(qū)間容量作為儲能系統(tǒng)的配置容量：

59、s＝max(s(t)),t＝1,2,...,t??(16)。

60、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明配電網(wǎng)中光儲系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法,利用儲能系統(tǒng)可以幫助平衡電網(wǎng)的供需關(guān)系，本文采用的儲能系統(tǒng)可以儲存多余的電力確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性，因其具有能量響應(yīng)速度快、削峰填谷、改善電壓等特點，為改善配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、提高系統(tǒng)運行的可靠性提供了有力支撐。通過建立分布式光伏系統(tǒng)的選址定容優(yōu)化模型計算出光伏系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的最佳接入位置和最佳功率容量，并以此作為下層規(guī)劃中的輸入數(shù)據(jù),結(jié)合分布式儲能系統(tǒng)運行策略規(guī)劃模型﹐最終求解出儲能的最優(yōu)出力曲線,采用最大區(qū)間算法得出儲能裝置的能量容量,不僅對配電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行了改善,同時還考慮了儲能投資的經(jīng)濟(jì)性,降低投資風(fēng)險。