CN106300438A - 一种配电网日前两阶段优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网日前两阶段优化调度方法，包括：以日前运行成本最小为优化目标，根据运行成本约束条件、第二天每小时负荷需求和实时电价的预测进行优化调度；通过所述优化调度确定分布式电源机组组合、用户的可中断负荷量和在大电网处的购电量；以配电网的有功网损最小为优化目标，根据有功网损约束条件和分布式电源无功出力进行配电网无功优化；通过所述无功优化得到分布式电源武功补充容量和无功补偿装置的最优无功出力，避免各节点电压不越限并降低配电网的网络损耗。本发明提供的技术方案能够实现电力市场环境下供电公司对分布式电源和可中断负荷的优化调度，可以有效节约配电网的运行成本，提高系统运行的安全可靠性。

Description

一种配电网日前两阶段优化调度方法

技术领域：

本发明涉及配电网运行优化控制领域，更具体涉及一种配电网日前两阶段优化调度方法。

背景技术：

目前环境问题、价格问题、安全问题已经成为影响电力系统发展的三大关键因素，以可再生能源发电为主的分布式电源以其高效、环保、节能的特点被认为是未来一种重要电能生产方式，其中风力、光伏的出力具有随机性与波动性，不可调度，而燃气轮机、柴油机等的出力可以人为调节，是可调度的。随着分布式发电集成技术的不断发展和单位电能生产成本的不断降低，其普及率和利用率将不断提高。

在输电和配电相分离的电力市场环境下，供电公司面临着各种不确定性问题，尤其是实时电价波动所带来的风险。供电公司从电力市场中批发购电并为用户提供供电服务，在竞争环境下，供电公司已成为自主经营的独立经济实体，其经营环境发生了很大的变化，导致其运营方式和经济策略也跟以往不同。

分布式电源在配电网中渗透率的提高且与配电网并网运行对传统配电网不论在运行模式、管理模式还是控制模式上都将产生巨大影响。供电公司为了实现经济运行、提高系统供电可靠性和最大化自身利益的目标，迫切需要大量分布式电源的引入和提出新的优化调度模型，以促进分布式电源的持续发展。

发明内容：

本发明的目的是提供一种配电网日前两阶段优化调度方法，能够实现电力市场环境下供电公司对分布式电源和可中断负荷的优化调度，可以有效节约配电网的运行成本，提高系统运行的安全可靠性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种配电网日前两阶段优化调度方法，包括：

以日前运行成本最小为优化目标，根据运行成本约束条件、第二天每小时负荷需求和实时电价的预测进行优化调度；

通过所述优化调度确定分布式电源机组组合、用户的可中断负荷量和在大电网处的购电量；

以配电网的有功网损最小为优化目标，根据有功网损约束条件和分布式电源无功出力进行配电网无功优化；

通过所述无功优化得到分布式电源武功补充容量和无功补偿装置的最优无功出力，避免各节点电压不越限并降低配电网的网络损耗。

本发明提供的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述运行成本约束条件包括功率平衡约束、系统备用约束、分布式电源出力约束、分布式电源爬坡约束、分布式电源状态变量协调约束、大电网购电约束和可中断负荷约束。

本发明提供的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述可中断负荷约束为：

$P_{j,t}^{\mathrm{IL}}\≤P_{j,t,\max }^{\mathrm{IL}}{I}_{j,t}$

式中：——第j个可中断负荷用户在t时刻的中断负荷量；——第j个可中断负荷用户在t时刻的最大中断负荷量；I_j,t——状态变量。

本发明提供的另一优选的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述运行成本最小的优化目标为：

$\mathrm{Cost}=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_t^{\mathrm{grid}}\·P_t^{\mathrm{grid}}+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{i,t}^{\mathrm{IL}}\·P_{i,t}^{\mathrm{IL}}+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\right[a_i+b_i\·P_{i,t}^{\mathrm{DG}}+c_i\·{\left(P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\right)}^2]+X_{i,t}{\mathrm{SU}}_i+Z_{i,t}{\mathrm{SD}}_i\}$

式中：Cost——供电公司的运行成本；T——调度周期总时段数；NDG——供电公司所有的分布式电源机组数；NIL——配电网中可中断负荷的数量；——t时段大电网的电价；——供电公司t时段从大电网的购电量；——可中断负荷i的统一价格，即对切掉的负荷采用相同的价格进行补偿；——t时段可中断负荷i的负荷中断量；a_i、b_i、c_i分别表示第i台分布式电源二次生产成本函数的各系数；——第i台分布式电源在t时段的发电量；X_i,t——第i台分布式电源在t时刻的启动状态；Z_i,t——第i台分布式电源在t时刻的关停状态；SU_i——第i台分布式电源的启动成本；SD_i——第i台分布式电源的关停成本。

本发明提供的再一优选的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述有功网损约束条件包括配电网潮流约束、节点电压约束、分布式电源无功出力约束和无功补偿器容量约束；所述分布式电源无功出力约束是根据其有功出力、不同分布式电源的有功耦合和无功耦合特性得到的。

本发明提供的又一优选的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述分布式电源有功出力是根据所述分布式电源机组组合确定的；所述配电网潮流约束是将各节点的负荷量减去所述可中断负荷量得到的，即所述配电网潮流约束为：

$P_i^{\mathrm{grid}}+P_i^{\mathrm{DG}}+P_i^{\mathrm{IL}}-P_i^L=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\left|V_i\right|\left|V_j\right|\left|Y_{\mathrm{ij}}\right|\cos ({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{\δ}}_j-{\mathrm{\δ}}_i)$

$Q^{\mathrm{grid}}+Q_i^{\mathrm{DG}}+Q_i^C-Q_i^L=-\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\left|V_i\right|\left|V_j\right|\left|Y_{\mathrm{ij}}\right|\sin ({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{\δ}}_j-{\mathrm{\δ}}_i)$

式中：——节点i注入的电网有功功率；——分布式电源的有功出力；——可中断负荷的切除量；——负荷的有功需求量；——节点i注入的电网无功功率；——分布式电源的无功出力；——无功补偿器的补偿容量；——负荷的无功需求量；V_i——节点i的电压；V_j——节点j的电压；Y_ij——节点i、j之间的电导；θ_ij——Y_ij的相角；δ_i——节点i的电压相角；δ_j——节点j的电压相角。

本发明提供的又一优选的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述功率平衡约束为：

$\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}^{\mathrm{DG}}+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{j,t}^{\mathrm{IL}}+P_t^{\mathrm{grid}}=P_t^{\mathrm{DAL}}$

式中：——t时段的负荷需求量；

所述系统备用约束为：

$\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,\max }^{\mathrm{DG}}{U}_{i,t}+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{j,\max }^{\mathrm{IL}}{I}_{j,t}+P_t^{\mathrm{grid}}+R_t\≥P_t^{\mathrm{DAL}}$

式中：——第i台分布式电源的最大出力；U_i,t——t时刻第i台分布式电源的运行状态，为二进制变量，用1表示分布式电源运行，0表示分布式电源关闭；——第j个可中断负荷用户的最大可切负荷量；I_j,t——二进制变量，表示第j个可中断负荷用户在t时刻是否切负荷，用1表示切，0表示不切；

R_t——t时刻的负荷备用；

所述分布式电源出力约束为：

$P_i^{\min }{U}_{i,t}\≤P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\≤P_i^{\max }{U}_{i,t}$

式中：——第i台分布式电源输出功率上限；——第i台分布式电源输出功率下限；

所述分布式电源爬坡约束为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{DG}}-P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\≤{\mathrm{UP}}_i$

$P_{i,t}^{\mathrm{DG}}-P_{i,t+1}^{\mathrm{DG}}\≤{\mathrm{DN}}_i$

式中：——第i台分布式电源在时刻t+1时的出力；UP_i——第i台分布式电源的向上爬坡速率限制；DN_i——第i台分布式电源的向下爬坡速率限制；

所述分布式电源状态变量协调约束为：

U_i,t-U_i,t-1≤X_i,t

U_i,t-1-U_i,t≤Z_i,t

U_i,t-U_i,t-1＝X_i,t-Z_i,t,k＞1

所述大电网购电约束为：

$P_t^{\mathrm{grid}}\≤P_{\max }^{\mathrm{grid}}$

式中：——供电公司从大电网购电的最大值。

本发明提供的又一优选的一种一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述配电网无功优化的目标为：

$\mathrm{Lost}=\min \{P_{\mathrm{Lost}}+\mathrm{\λ}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{\mathrm{\Δ}{V}_i}{V_{i\max }-V_{i\min }}\right)}^2\}$

其中， $\mathrm{\&Delta;}{V}_i=\left\{\begin{array}{cc}{V}_{i\min }-V_i& V_i<V_{i\min }\\ 0& V_{i\min }\&le;V_i\&le;V_{i\max }\\ V_i-V_{i\max }& V_i>V_{i\min }\end{array}\right.$

式中：Lost——配电网无功优化的目标函数；P_Lost——系统的有功网损；λ——节点电压越限罚系数；n——配电网负荷节点数；V_i——节点i的电压；V_imin——节点i的电压下限；V_imax——节点i的电压上限。

本发明提供的又一优选的一种配电网日前两阶段优化调度方法，所述节点电压约束为：

V_{i min}≤V_i≤V_{i max}

所述分布式电源无功出力约束为：

$Q_{i\min }^{\mathrm{DG}}\&le;Q_i^{\mathrm{DG}}\&le;Q_{i\max }^{\mathrm{DG}}$

式中：——安装在节点i处的分布式电源的无功出力的上限；——安装在节点i处的分布式电源的无功出力的下限；

所述无功出力的上限和下限是依据分布式电源有功出力、不同分布式电源的有功耦合和无功耦合特性得到的；

所述无功补偿器容量约束为：

$Q_{i\min }^C\&le;Q_i^C\&le;Q_{i\max }^C$

式中：——安装在节点i处的无功补偿装置的容量下限；——安装在节点i处的无功补偿装置的容量上限。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明提供的技术方案解决了在现有技术中的配电网优化领域，确定分布式电源的最优接入位置与接入容量，没有考虑配电网中分布式电源的调度问题；

2、本发明提供的技术方案提出的优化调度方法是从电力市场环境下供电公司的角度，对有源配电网进行优化调度，目标为供电公司的运行成本最小；

3、本发明提供的技术方案在优化调度阶段中，一是合理安排配电网中供电公司所有的分布式电源机组组合，确定分布式电源在不同时刻的启停状态与有功出力；二是供电公司与可中断负荷用户签订可中断负荷合同，确定可中断负荷量，将可中断负荷纳入配电网调度；

4、本发明提供的技术方案可以避免在电价高峰时刻从大电网购电，从而有效降低供电公司的运行成本；

5、本发明提供的技术方案解决了现有的方法不能有效确定分布式电源无功出力范围的问题；

6、本发明提供的技术方案在配电网无功优化阶段，分布式电源无功出力的范围是根据优化调度阶段中分布式电源的机组组合，结合分布式电源的有功、无功耦合特性确定的，从而保证配电网在按照优化调度结果运行时，各节点电压不越限，并降低配电网的有功网损，从而进一步降低供电公司的运营成本。

附图说明

图1为本发明技术方案提供的方法流程图；

图2为本发明技术方案提供的修改过的IEEE 33节点系统结构图；

图3为本发明技术方案提供的配电网有功损耗图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

在电力市场环境下，供电公司的运行成本主要由大电网购电成本、分布式电源运行成本和签订可中断负荷合同的成本构成，其中风电、光伏以可再生能源为动力，其运行成本可以忽略。对于次日负荷和风电、光伏的预测取值，根据三者不同的预测概率分布，分别取发生概率为95％时的值作为预测值，并将风电、光伏的预测值作为负的负荷计入相应配网节点。

本例的发明提供了一种配电网日前两阶段优化调度方法，包括步骤(1)：供电公司基于第二天每小时负荷需求和实时电价的预测进行优化调度，具体为：以日前供电公司运行成本最小为优化目标，以功率平衡约束、系统备用约束、分布式电源出力约束、分布式电源爬坡约束、分布式电源状态变量协调约束、大电网购电约束、可中断负荷约束为约束条件，进行优化调度，得到分布式电源机组组合、用户的可中断负荷量，所述可中断负荷合同约束为：

$P_{j,t}^{\mathrm{IL}}\&le;P_{j,t,\max }^{\mathrm{IL}}{I}_{j,t}$

式中：

——第j个可中断负荷用户在t时刻的中断负荷量；

——第j个可中断负荷用户在t时刻的最大中断负荷量；

I_j,t——状态变量。

步骤(2)：考虑分布式电源无功出力的配电网无功优化：

以配电网的有功网损最小为优化目标，以配电网潮流约束、节点电压约束、分布式电源无功出力约束、无功补偿器容量约束为约束条件，进行无功优化，得到分布式电源和无功补偿装置的最优无功出力；

所述分布式电源无功出力约束是根据有功出力，结合不同分布式电源的有功、无功耦合特性得到的，所述有功出力是根据步骤(1)中得到的分布式电源机组组合确定的；

所述配电网潮流约束是将各节点的负荷量减去步骤(1)中用户的可中断负荷量得到的，即所述配电网潮流约束为：

$P_i^{\mathrm{grid}}+P_i^{\mathrm{DG}}+P_i^{\mathrm{IL}}-P_i^L=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}\left|V_i\right|\left|V_j\right|\left|Y_{\mathrm{ij}}\right|\cos ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{\&delta;}}_j-{\mathrm{\&delta;}}_i)$

$Q^{\mathrm{grid}}+Q_i^{\mathrm{DG}}+Q_i^C-Q_i^L=-\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}\left|V_i\right|\left|V_j\right|\left|Y_{\mathrm{ij}}\right|\sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{\&delta;}}_j-{\mathrm{\&delta;}}_i)$

式中：——节点i注入的电网有功功率；——分布式电源的有功出力；——可中断负荷的切除量；——负荷的有功需求量；——节点i注入的电网无功功率；——分布式电源的无功出力；——无功补偿器的补偿容量；——负荷的无功需求量；V_i——节点i的电压；V_j——节点j的电压；Y_ij——节点i、j之间的电导；θ_ij——Y_ij的相角；δ_i——节点i的电压相角；δ_j——节点j的电压相角。

所述日前供电公司运行成本最小的优化目标函数如下：

$\mathrm{Cost}=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_t^{\mathrm{grid}}\&CenterDot;P_t^{\mathrm{grid}}+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_{i,t}^{\mathrm{IL}}\&CenterDot;P_{i,t}^{\mathrm{IL}}+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left\{\right[a_i+b_i\&CenterDot;P_{i,t}^{\mathrm{DG}}+c_i\&CenterDot;{\left(P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\right)}^2]+X_{i,t}{\mathrm{SU}}_i+Z_{i,t}{\mathrm{SD}}_i\}$

式中：Cost——供电公司的运行成本；T——调度周期总时段数；NDG——供电公司所有的分布式电源机组数；NIL——配电网中可中断负荷的数量；——t时段大电网的电价；——供电公司t时段从大电网的购电量；——可中断负荷i的统一价格，即对切掉的负荷采用相同的价格进行补偿；——t时段可中断负荷i的负荷中断量；a_i、b_i、c_i——第i台分布式电源二次生产成本函数的各系数；——第i台分布式电源在t时段的发电量；X_i,t——第i台分布式电源在t时刻的启动状态；Z_i,t——第i台分布式电源在t时刻的关停状态；SU_i——第i台分布式电源的启动成本；SD_i——第i台分布式电源的关停成本。

目标函数的第一项表示供电公司从大电网购电而需要支付给大电网的费用；第二项表示签订可中断负荷合同而支付给可中断负荷用户的费用，此处可中断负荷用户在日前基于投标机制向供电公司提交他们每个小时负荷的可削减量，针对不同的可中断负荷用户，分别采用不同的统一价格来进行补偿；第三项表示供电公司所有分布式电源的运行、启动、关停成本

所述功率平衡约束为：

$\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i,t}^{\mathrm{DG}}+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{j,t}^{\mathrm{IL}}+P_t^{\mathrm{grid}}=P_t^{\mathrm{DAL}}$

式中：——t时段的负荷需求量；

所述系统备用约束为：

$\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i,\max }^{\mathrm{DG}}{U}_{i,t}+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{j,\max }^{\mathrm{IL}}{I}_{j,t}+P_t^{\mathrm{grid}}+R_t\&GreaterEqual;P_t^{\mathrm{DAL}}$

式中：——第i台分布式电源的最大出力；U_i,t——t时刻第i台分布式电源的运行状态，为二进制变量，用1表示分布式电源运行，0表示分布式电源关闭；——第j个可中断负荷用户的最大可切负荷量；I_j,t——二进制变量，表示第j个可中断负荷用户在t时刻是否切负荷，用1表示切，0表示不切；

R_t——t时刻的负荷备用；

所述分布式电源出力约束为：

$P_i^{\min }{U}_{i,t}\&le;P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\&le;P_i^{\max }{U}_{i,t}$

式中：——第i台分布式电源输出功率上限；——第i台分布式电源输出功率下限；

所述分布式电源爬坡约束为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{DG}}-P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\&le;{\mathrm{UP}}_i$

$P_{i,t}^{\mathrm{DG}}-P_{i,t+1}^{\mathrm{DG}}\&le;{\mathrm{DN}}_i$

式中：——第i台分布式电源在时刻t+1时的出力；UP_i——第i台分布式电源的向上爬坡速率限制；DN_i——第i台分布式电源的向下爬坡速率限制；

所述分布式电源状态变量协调约束为：

U_i,t-U_i,t-1≤X_i,t

U_i,t-1-U_i,t≤Z_i,t

U_i,t-U_i,t-1＝X_i,t-Z_i,t,k＞1

所述大电网购电约束为：

$P_t^{\mathrm{grid}}\&le;P_{\max }^{\mathrm{grid}}$

式中：——供电公司从大电网购电的最大值。。为保证有足够的阈值应对预测误差和网络损耗，该值要小于变电站的额定容量。

本发明步骤(2)是步骤(1)的必要补充，在确定分布式电源的机组组合和可中断的负荷量以后，配电网的节点容易产生电压越限的情况，且配电网有功网损会增大，因此需要进行无功优化来解决这些问题。

配电网无功优化的目标函数是使得配电网有功网损最小，同时加入对负荷节点电压越限的罚函数，如下：

$\mathrm{Lost}=\min \{P_{\mathrm{Lost}}+\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(\frac{\mathrm{\&Delta;}{V}_i}{V_{i\max }-V_{i\min }}\right)}^2\}$

其中： $\mathrm{\&Delta;}{V}_i=\left\{\begin{array}{cc}{V}_{i\min }-V_i& V_i<V_{i\min }\\ 0& V_{i\min }\&le;V_i\&le;V_{i\max }\\ V_i-V_{i\max }& V_i>V_{i\min }\end{array}\right.$

式中：Lost——配电网无功优化的目标函数；P_Lost——系统的有功网损；λ——节点电压越限罚系数；n——配电网负荷节点数；V_imin——节点i的电压上限值；V_imax——节点i的电压下限值。

所述节点电压约束为：

V_{i min}≤V_i≤V_{i max}

所述分布式电源无功出力约束为：

$Q_{i\min }^{\mathrm{DG}}\&le;Q_i^{\mathrm{DG}}\&le;Q_{i\max }^{\mathrm{DG}}$

式中：——安装在节点i处的分布式电源的无功出力的下限；——安装在节点i处的分布式电源的无功出力的上限。

该上、下限的确定是依据步骤(1)中分布式电源的机组组合确定的分布式电源有功出力，结合不同分布式电源的有功、无功耦合特性得到的。

所述无功补偿器容量约束为：

$Q_{i\min }^C\&le;Q_i^C\&le;Q_{i\max }^C$

式中：——安装在节点i处的无功补偿装置的容量下限——安装在节点i处的无功补偿装置的容量上限。

日前第二阶段在考虑具体配电网络结构的基础上，通过无功出力的调整使得电网各节点的电压不越限，同时使得配电网在运行阶段的网络损耗最小，因此本质上是一个无功优化问题。日前无功优化阶段是在日前优化调度的基础上，对于每个时段进行无功优化，从而保证各节点电压不越限。在进行无功优化时，充分考虑接入到配电网中的分布式电源无功输出能力。由于日前调度阶段确定了大电网的购电量、分布式电源和可中断负荷的状态，因此该阶段无功优化的控制量为分布式电源的无功补偿容量和无功补偿设备的出力，负荷的节点电压作为状态变量。

本发明采用修改后的IEEE 33节点配电系统来验证所提出的日前调度模型的有效性。假设3个可调分布式电源分别连接在7、24、31号节点上，风机和光伏分别接在14和30节点上，可中断负荷用户接在8、25号节点上，3个无功补偿装置分别接在8、30、32号节点上，如附图1所示。

假设各个节点的有功功率所占系统总有功功率的比例不变，则其他时刻节点有功负荷需求按下式计算：

${\mathrm{PD}}_{j,t}=\frac{{\mathrm{PD}}_j^{\mathrm{orig}}}{\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{PD}}_i^{\mathrm{orig}}}\&CenterDot;{\mathrm{PD}}_t$

式中：PD_j,t——t时刻j节点的有功负荷；——标准算例中i节点的有功负荷；PD_t——时刻t系统的总有功负荷。

相应的，各个节点的无功负荷由下式给出：

QD_j,t＝tan(cos^-1(PF_j))·PD_j,t

式中：

QD_j,t——t时刻j节点的无功功率；

PF_j——j节点处的负荷功率因数。

最终的优化结果如附图3所示。以t＝12时为例，该时刻总负荷为8MW，不考虑无功补偿时的网络总损耗为423kW，电压越限情况如表1所示。

表1优化前后越限节点电压幅值对比(标幺值)

经过优化以后，网络损耗变为231kW，网损率为2.89％，下降了45％，各个节点电压均在约束范围内。由此可见，通过分布式电源和无功补偿装置的无功补偿能力，可以调整电压在允许的范围内，并且有效地降低系统有功损耗。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：包括：

以日前运行成本最小为优化目标，根据运行成本约束条件、第二天每小时负荷需求和实时电价的预测进行优化调度；

通过所述优化调度确定分布式电源机组组合、用户的可中断负荷量和在大电网处的购电量；

以配电网的有功网损最小为优化目标，根据有功网损约束条件和分布式电源无功出力进行配电网无功优化；

通过所述无功优化得到分布式电源武功补充容量和无功补偿装置的最优无功出力，避免各节点电压不越限并降低配电网的网络损耗。

2.如权利要求1所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述运行成本约束条件包括功率平衡约束、系统备用约束、分布式电源出力约束、分布式电源爬坡约束、分布式电源状态变量协调约束、大电网购电约束和可中断负荷约束。

3.如权利要求2所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述可中断负荷约束为：

$P_{j,t}^{\mathrm{IL}}\&le;P_{j,t,\max }^{\mathrm{IL}}{I}_{j,t}$

式中：——第j个可中断负荷用户在t时刻的中断负荷量；——第j个可中断负荷用户在t时刻的最大中断负荷量；I_j,t——状态变量。

4.如权利要求1或2所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述运行成本最小的优化目标为：

$\mathrm{Cost}=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_t^{\mathrm{grid}}\&CenterDot;P_t^{\mathrm{grid}}+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&rho;}}_{i,t}^{\mathrm{IL}}\&CenterDot;P_{i,t}^{\mathrm{IL}}+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left\{\right[a_i+b_i\&CenterDot;P_{i,t}^{\mathrm{DG}}+c_i\&CenterDot;{\left(P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\right)}^2]+X_{i,t}{\mathrm{SU}}_i+Z_{i,t}{\mathrm{SD}}_i\}$

式中：Cost——供电公司的运行成本；T——调度周期总时段数；NDG——供电公司所有的分布式电源机组数；NIL——配电网中可中断负荷的数量；——t时段大电网的电价；——供电公司t时段从大电网的购电量；——可中断负荷i的统一价格，即对切掉的负荷采用相同的价格进行补偿；——t时段可中断负荷i的负荷中断量；a_i、b_i、c_i分别表示第i台分布式电源二次生产成本函数的各系数；——第i台分布式电源在t时段的发电量；X_i,t——第i台分布式电源在t时刻的启动状态；Z_i,t——第i台分布式电源在t时刻的关停状态；SU_i——第i台分布式电源的启动成本；SD_i——第i台分布式电源的关停成本。

5.如权利要求1所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述有功网损约束条件包括配电网潮流约束、节点电压约束、分布式电源无功出力约束和无功补偿器容量约束；所述分布式电源无功出力约束是根据其有功出力、不同分布式电源的有功耦合和无功耦合特性得到的。

6.如权利要求5所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述分布式电源有功出力是根据所述分布式电源机组组合确定的；所述配电网潮流约束是将各节点的负荷量减去所述可中断负荷量得到的，即所述配电网潮流约束为：

${P_i}^{\mathrm{grid}}+{P_i}^{\mathrm{DG}}+{P_i}^{\mathrm{IL}}-{P_i}^L=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}\left|V_i\right|\left|V_j\right|\left|Y_{\mathrm{ij}}\right|\cos ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{\&delta;}}_j-{\mathrm{\&delta;}}_i)$

$Q^{\mathrm{grid}}+Q_i^{\mathrm{DG}}{+Q_i^C-Q_i}^L=-\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}\left|V_i\right|\left|V_j\right|\left|Y_{\mathrm{ij}}\right|\sin ({\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{\&delta;}}_j-{\mathrm{\&delta;}}_i)$

式中：——节点i注入的电网有功功率；——分布式电源的有功出力；——可中断负荷的切除量；——负荷的有功需求量；——节点i注入的电网无功功率；——分布式电源的无功出力；——无功补偿器的补偿容量；——负荷的无功需求量；V_i——节点i的电压；V_j——节点j的电压；Y_ij——节点i、j之间的电导；θ_ij——Y_ij的相角；δ_i——节点i的电压相角；δ_j——节点j的电压相角。

7.如权利要求2所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述功率平衡约束为：

$\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i,t}^{\mathrm{DG}}+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{j,t}^{\mathrm{IL}}+{P_t}^{\mathrm{grid}}={P_t}^{\mathrm{DAL}}$

式中：——t时段的负荷需求量；

所述系统备用约束为：

$\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NDG}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i,\max }^{\mathrm{DG}}{U}_{i,t}+\underset{j=1}{\overset{\mathrm{NIL}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{j,\max }^{\mathrm{IL}}{I}_{j,t}+{P_t}^{\mathrm{grid}}+R_t\&GreaterEqual;{P_t}^{\mathrm{DAL}}$

式中：——第i台分布式电源的最大出力；U_i,t——t时刻第i台分布式电源的运行状态，为二进制变量，用1表示分布式电源运行，0表示分布式电源关闭；——第j个可中断负荷用户的最大可切负荷量；I_j,t——二进制变量，表示第j个可中断负荷用户在t时刻是否切负荷，用1表示切，0表示不切；

R_t——t时刻的负荷备用；

所述分布式电源出力约束为：

${P_i}^{\min }{U}_{i,t}\&le;P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\&le;{P_i}^{\max }{U}_{i,t}$

式中：——第i台分布式电源输出功率上限；——第i台分布式电源输出功率下限；

所述分布式电源爬坡约束为：

$P_{i,t+1}^{\mathrm{DG}}-P_{i,t}^{\mathrm{DG}}\&le;{\mathrm{UP}}_i$

式中：——第i台分布式电源在时刻t+1时的出力；UP_i——第i台分布式电源的向上爬坡速率限制；DN_i——第i台分布式电源的向下爬坡速率限制；

所述分布式电源状态变量协调约束为：

U_i,t-U_i,t-1≤X_i,t

U_i,t-1-U_i,t≤Z_i,t

U_i,t-U_i,t-1＝X_i,t-Z_i,t,k＞1

所述大电网购电约束为：

${P_t}^{\mathrm{grid}}\&le;P_{\max }^{\mathrm{grid}}$

式中：——供电公司从大电网购电的最大值。

8.如权利要求1所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述配电网无功优化的目标为：

$\mathrm{Lost}=\min \{P_{\mathrm{Lost}}+\mathrm{\&lambda;}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_i}{V_{i\max }-V_{i\min }}\right)}^2\}$

其中， ${\mathrm{\&Delta;V}}_i=\left\{\begin{array}{cc}{V}_{i\min }-V_i& V_i<V_{i\min }\\ 0& V_{i\min }\&le;V_i\&le;V_{i\max }\\ V_i-V_{i\max }& V_i>V_{i\min }\end{array}\right.$

式中：Lost——配电网无功优化的目标函数；P_Lost——系统的有功网损；λ——节点电压越限罚系数；n——配电网负荷节点数；V_i——节点i的电压；V_imin——节点i的电压下限；V_imax——节点i的电压上限。

9.如权利要求5所述的一种配电网日前两阶段优化调度方法，其特征在于：所述节点电压约束为：

V_imin≤V_i≤V_imax

所述分布式电源无功出力约束为：

$Q_{i\min }^{\mathrm{DG}}\&le;Q_i^{\mathrm{DG}}\&le;Q_{i\max }^{\mathrm{DG}}$

式中：——安装在节点i处的分布式电源的无功出力的上限；——安装在节点i处的分布式电源的无功出力的下限；

所述无功出力的上限和下限是依据分布式电源有功出力、不同分布式电源的有功耦合和无功耦合特性得到的；

所述无功补偿器容量约束为：

$Q_{i\min }^C\&le;Q_i^C\&le;Q_{i\max }^C$

式中：——安装在节点i处的无功补偿装置的容量下限；——安装在节点i处的无功补偿装置的容量上限。