CN110086195A - 交直流混合配用电系统的优化方法 - Google Patents

Abstract

一种交直流混合配用电系统的优化方法，包括以下步骤：将系统划分为交流供电分区和直流供电分区，按照接入要求确定各供电分区的供电电压等级、电能质量要求、可靠性水平以及供电功率要求；依据系统分区，以及系统电源数量，确定电力电子变压器需求数量，建立系统分区供电网络结构，初步设计电力电子变压器各端口容量；建立三层优化模型对系统进行优化，第一层为电力电子变压器各端口容量的优化，第二层为网络供电路径优化，第三层为电源‑负荷‑储能分区优化；进行三层模型的迭代求解，直至迭代结束。本发明实现了交直流混合配电系统中各种源、荷、储资源，配电网络的协同规划，满足系统多种分布式电源、储能的接入，以及电力电子变压器的应用需求。

Description

交直流混合配用电系统的优化方法

技术领域

本发明涉及配电网规划技术，具体地说，涉及交直流混合配用电系统的优化方法。

背景技术

与传统配电变压器相比，电力电子变压器具有潮流控制能力，同时可定制输出电压，其应用可对当前配电网的形态和运行方式产生深刻影响。未来配电网中将存在大量分布式电源、储能设备、交直流负荷，具有不同接入要求，同时配电网潮流的不确定性大大增强。电力电子变压器将成为未来配电网的能量路由器，其可为源、荷、储提供定制化接入服务，同时可提升配电网运行控制能力，有效促进配电网对分布式可再生能源的接入。同时，电力电子变压器可使配电网在提高供电质量、增强供电能力等方面具有更好的性能，减少配用电系统电源变换环节，降低电能损耗和运行成本。电力电子变压器的应用，使传统的单一交流配电网络发展为交直流混合的配电网络，形成交流和直流系统的互补优势。

传统配电网呈辐射结构，配电网规划设计方法采用从高电压等级向低电压级，逐级进行电力平衡分析，进而进行配电设施的规划和设计。现有规划设计方法无法满足基于电力电子变压器的交直流混合配用电系统发展需求。本专利提出优化设计方法突破了原配电网中以负荷需求为目标，逐电压等级进行配电设施选址定容的方法，针对以电力电子变压器为核心的交直流混合配用电系统，提出优化设计方法。本专利所提出方法充分利用了电力电子变压器柔性互联、调控能力强的特点，实现交直流混合的分布式可再生能源系统优化配置，提升交直流配电设施利用率，降低系统投资，提升可再生能源接入和利用水平。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种交直流混合配用电系统的优化方法，包括以下步骤：

步骤1：交直流供电分区设计：统计系统中电源、负荷、储能的分布位置、容量、接入电压形式、电压等级，并根据统计情况将系统划分为至少一个交流供电分区和/或至少一个直流供电分区，并按照接入要求确定各供电分区的供电电压等级、电能质量要求、可靠性水平以及供电功率要求；

步骤2：基于电力电子变压器的供电结构设计：依据系统分区，以及系统电源数量，确定电力电子变压器需求数量，建立系统分区供电网络结构，初步设计电力电子变压器各端口容量；

步骤3：系统三层优化建模：建立三层优化模型对系统进行优化，第一层为电力电子变压器各端口容量的优化，第二层为网络供电路径优化，第三层为电源-负荷-储能分区优化；

步骤4：进行三层模型的迭代求解：第一层模型将电力电子变压器端口容量配置传递给第二层和第三层，第二层根据第一层的端口容量配置获得端口转移功率需求和网络供电分区结构，第三层从第一层获得端口容量配置，从第二层获得网络供电分区结构，第三层对给定分区结构下的系统进行电源、负荷、储能优化接入，向第二层返回分区供电需求功率，第二层根据分区供电需求功率获得每个端口的功率并返给第一层，第一层继续对各端口容量进行配置，直至迭代结束；

步骤5:迭代终止条件判断：当迭代次数达到给定数值时或电力电子变压器的配置结果满足误差要求时,结束计算。

优选地，步骤1中，按照下式计算各分区的供电功率需求：

P(p_g-p_l-p_es＜p_d-)＞α，P(p_l+p_es-p_g＜p_d+)＞β

其中，p_g为分区中各分布式电源发出的总发电功率；

p_l为各负荷总用电功率；

p_es为储能总充电/放电功率；

P(p_g-p_l-p_es＜p_d-)表示该分区向上级电网送出功率小于p_d-的概率；

p_d-为分区的反向供电容量,即可向上级电网送出的最大功率；

P(p_l+p_es-p_g＜p_d+)为上级电网向该分区送出功率小于p_d+的概率；

p_d+为分区的正向供电容量,即上级电网可向该分区提供的最大功率；

α、β为给定置信水平。

优选地，上述步骤2中，先将每个区的并网点定义为一个电力电子变压器输出端口，电力电子变压器的数量按下式确定：

其中，N_area为系统供电分区数量；

N_source为系统外部供电电源数量；

表示向上取整，

然后，依据各分区的空间位置分布，按照就近原则，部署电力电子变压器，将各分区的并网点与电力电子变压器的输出端口建立连接，将电源与电力电子变压器的输入端口建立连接，电力电子变压器之间通过输出端口的互联开关形成环形供电网络结构。

优选地，上述步骤3中，第一层为电力电子变压器端口容量优化，第一层模型中，根据所有电力电子变压器的端口容量成本总合最低构建第一目标函数Min C_PET：

其中Ω为电力电子变压器的集合；

Φ(i)为第i台电力电子变压器的端口集合；

P_H,i、λ_H,i为第i台电力电子变压器高压端口的容量和单位成本；

P_L,i,n、λ_L,i,n表示第i台电力电子变压器第n个低压端口的容量和单位成本，

其中，第一层模型的约束条件包括：电力电子变压器各端口的最大最小容量限制，电力电子端口功率平衡关系、端口下储能的充放约束、可再生能源最大出力约束和负荷可削减容量的约束，其中，电力电子变压器的结构决定各输出端口的容量总和不大于输入端口的容量，即：

各低压端口下电源-负荷-储能的净功率在端口容量范围内，即：

-P_L,i,n≤P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t≤P_L,i,n

电力电子变压器端口功率平衡关系：

其中，P_ES,i,n,t、P_load,i,n,t、P_re,i,n,t分别为第i台电力电子变压器第n个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率；

P_H,i,n,t为第i台电力电子变压器高压端口在t时段下的端口输入功率；

t∈T，T为计算时段集合；

P_loss,i,n,t为第i台电力电子变压器第n个低压端口在t时段下的损失功率；

P_L,i,n,t为第i台电力电子变压器第n个低压端口在t时段下的输出功率。

优选地，第二层为N-1故障下系统供电路径优化，对于包含N_pet个(N_pet＞1)电力电子变压器的系统，具有N_pet个N-1故障，各故障下，相应电力电子变压器各低压端口下的各类设备将由其他电力电子变压器输出端口转供，此时，根据最优供电路径以路径损耗最低构建第二目标函数MinL_trans：

其中k∈Δ，Δ为第i个电力电子变压器故障时第n个供电端口的可转移供电路径集合；

P_loss,i,n,k,t为第t时段第k个可转移供电路径下的传输功率损耗，通过系统潮流计算获得。

优选地，可转移供电路径约束由系统的网络供电分区结构决定，并受电力电子变压器容量的约束，即：

-P_L,j,m≤P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t+P_ES,j,m,t+P_load,j,m,t-P_re,j,m,t≤P_L,j,m

其中，P_L,j,m为所转移到的第j个电力电子变压器第m个低压供电端口的容量；

P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t分别为第i台电力电子变压器第n个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率；

P_ES,j,m,t、P_load,j,m,t、P_re,j,m,t分别为第j台电力电子变压器第m个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率，决定了该时段端口转移功率需求。

优选地，第三层为电源、负荷的优化分区，电源、负荷优化分区是对待接入的电源、负荷设备的分区进行优化，根据分区供电需求均衡为目的构建第三目标函数MinP_dev：

其中，P_D,s为第s个分区的供电功率需求；

为各分区的功率需求的平均值，并且，P_D,s满足以下约束关系，

其中，表示第s个分区供电功率需求的概率；

γ为给定的置信水平；

分别为第s个分区下负荷、可再生能源发电的功率，为随机变量，满足：

其中，p_l,j为第j个待接入的负荷功率，j∈F,F为待接入负荷集合；

p_re,j为第j个待接入的可再生能源发电功率，j∈R,R为待接入可再生能源发电集合；

为待决策0、1整数变量，即只能是0或1，并且，1表示设备接入s分区，0表示不接入。

优选地，上述步骤4中：第一层模型求解中忽略储能的充放电效率，为线性规划问题，用单纯形方法求解；第二层模型从第一层模型求解结果中获得电力电子变压器容量约束，为非线性优化问题，采用粒子群算法求解，第二层模型向第一层模型返回电力电子变压器的端口转移功率需求；第三层模型从第一层模型获得端口容量约束，从第二层模型获得网络供电分区结构，为整数二次规划问题，采用分支定界方法求解，第三层向第二层返回分区供电需求功率。

优选地，上述步骤5中：若满足τ≤Γ且ε＞ε₀时，继续三层模型迭代求解，反之结束计算，其中，τ为当前迭代次数，Γ为给定最大迭代次数，ε为当前计算结果与上一次计算结果的误差，ε₀为给定误差。

本发明的基于电力电子变压器的交直流混合配用电系统多层级优化设计方法，首先对系统进行初步设计，进而将交直流混合配电系统规划问题划分为三个层级，得到优化配置。设计方法突破了原配电网中电压等级的划分，充分利用了交直流配用电系统柔性互联、调控能力强的特点，并考虑了系统可靠性、安全性要求，使系统方案更具有适应性，并实现交直流混合配电网规划方案与运行的一致性，提升交直流配电设施利用率，降低系统投资。本发明的交直流混合配电系统规划设计方法适应交直流协调控制的应用需求，是一种实用的规划设计方法，较之当前配电网自顶向下的规划方法，本发明实现了交直流混合配电系统中各种源、荷、储资源，配电网络的协同规划，满足系统多种分布式电源、储能的接入，以及电力电子变压器的应用需求。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明实施例的交直流混合配用电系统的设计方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的基于电力电子变压器的系统分区供电系统结构示意图；

图3为本发明实施例的三层优化问题迭代计算示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的交直流混合配用电系统的设计方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

源荷储：电源、负荷、储能的意思。相应地，设备包括电源设备、储能设备、负荷设备。

图1是本发明实施例的交直流混合配用电系统的设计方法的流程示意图。如图1所示，本实施例的交直流混合配用电系统的优化方法包括以下步骤：

步骤1：交直流供电分区设计：统计系统中电源、负荷、储能的分布位置、接入电压形式、电压等级，并根据统计情况将系统划分为至少一个交流供电分区和/或至少一个直流供电分区。其中，电压形式是指交流电压或直流电压，电压等级是电压的不同幅值对应的级别，例如，交流电压等级低压220V、380V，中压10KV、35kV，高压110kV及以上；直流电压等级±375V，±750V，±1500V等。容量是指设备的额定功率。

可以把位置接近的电压形式相同的、电压等级相同或不同的负荷、储能和电源划分在一个分区。然后，按照接入要求确定各供电分区的供电电压等级、电能质量要求、可靠性水平以及供电功率要求。其中，电能质量要求通常以电压、频率和波形等指标来衡量。电压指标包括电压偏差、电压波动和闪变、电压不平衡度等指标，频率指标包括频率偏差，波形是指电压正弦波形畸变率。其中，可靠性水平以全年平均供电时间占全年时间的百分数来表示。

图2所示系统中划分为5个供电分区，其中，左侧高压配电网220KV变为10KV，10KV变为0.75KV、0.375KV、0.4KV，分别对应1、2、4三个供电分区，右侧的高压配电网220KV变为10KV，10KV变为0.375KV、0.4KV，分别对应3、5两个供电分区。其中，供电分区1、2、3为直流供电分区，供电分区4、5为交流供电分区。图2中，BES表示储能、WT表示风力发电、PV表示光伏发电、L表示负荷,G表示分区中分布式电源。

其中，按照下式计算各分区的电力需求：

P(p_g-p_l-p_es＜p_d-)＞α，P(p_l+p_es-p_g＜p_d+)＞β (1)

其中，p_g为分区中各分布式电源发出的总发电功率；

p_l为各负荷总用电功率；

p_es为储能总充电/放电功率；

P(p_g-p_l-p_es＜p_d-)表示该分区向上级电网送出功率小于p_d-的概率；

p_d-为分区的反向供电容量,即可向上级电网送出的最大功率；

P(p_l+p_es-p_g＜p_d+)为上级电网向该分区送出功率小于p_d+的概率；

p_d+为分区的正向供电容量,即上级电网可向该分区提供的最大功率；

α、β为给定置信水平。

步骤2：基于电力电子变压器的供电结构设计：依据系统分区，以及系统电源数量，确定电力电子变压器需求数量，建立系统分区供电网络结构，初步设计电力电子变压器各端口容量。

其中，先将每个供电分区的并网点定义为一个电力电子变压器输出端口，电力电子变压器的数量按下式确定：

其中，N_area为系统供电分区数量；

N_source为系统外部供电电源数量；

表示向上取整，

然后，依据各分区的空间位置分布，按照就近原则，部署电力电子变压器，将各供电分区的并网点与电力电子变压器的输出端口建立连接，将电源与电力电子变压器的输入端口建立连接，电力电子变压器之间通过输出端口的互联开关形成环形供电网络结构。

如图2所示的系统中，N_area＝5，N_source＝2，可确定电力电子变压器的数量为2。供电分区1、2、4接入所示电力电子变压器1的三个输出端口，供电分区3、5接入所示电力电子变压器2的两个输出端口。电力电子变压器1的和电力电子变压器2的两个交流端口之间通过互联开关形成环形供电网络结构。

步骤3：系统三层优化建模：建立三层优化模型对系统进行优化，第一层为电力电子变压器各端口容量的优化，第二层为网络供电路径优化，第三层为电源-负荷-储能分区优化。

步骤4：进行三层模型的迭代求解：如图3所示，第一层模型将电力电子变压器端口容量配置传递给第二层和第三层，第二层根据第一层的端口容量配置获得端口转移功率需求和网络供电分区结构，第三层从第一层获得端口容量配置，从第二层获得网络供电分区结构，第三层对给定分区结构下的系统进行电源、负荷、储能优化接入，向第二层返回分区供电需求功率，第二层根据分区供电需求功率获得每个端口的功率并返给第一层，第一层继续对各端口容量进行配置，直至迭代结束；

步骤5:迭代终止条件判断：当迭代次数达到给定数值时或电力电子变压器的配置结果满足误差要求时,结束计算。

进一步地，上述步骤3中，第一层为电力电子变压器端口容量优化，第一层模型中，根据所有电力电子变压器的端口容量成本总合最低构建第一目标函数MinC_PET：

其中Ω为电力电子变压器的集合；

Φ(i)为第i台电力电子变压器的端口集合；

P_H,i、λ_H,i为第i台电力电子变压器高压端口的容量和单位成本；

P_L,i,n、λ_L,i,n表示第i台电力电子变压器第n个低压端口的容量和单位成本，

其中，第一层模型的约束条件包括：电力电子变压器各端口的最大最小容量限制，电力电子端口功率平衡关系、端口下储能的充放约束、可再生能源最大出力约束和负荷可削减容量的约束，其中，电力电子变压器的结构决定各输出端口的容量总和不大于输入端口的容量，即：

各低压端口下电源-负荷-储能的净功率在端口容量范围内，即：

-P_L,i,n≤P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t≤P_L,i,n (5)

电力电子变压器端口功率平衡关系：

其中，P_ES,i,n,t、P_load,i,n,t、P_re,i,n,t分别为第i台电力电子变压器第n个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率；

P_H,i,n,t为第i台电力电子变压器高压端口在t时段下的端口输入功率；

t∈T，T为计算时段集合；

P_loss,i,n,t为第i台电力电子变压器第n个低压端口在t时段下的损失功率；

P_L,i,n,t为第i台电力电子变压器第n个低压端口在t时段下的输出功率。

进一步地，第二层为N-1故障下系统供电路径优化，对于包含N_pet个(N_pet＞1)电力电子变压器的系统，具有N_pet个N-1故障，各故障下，相应电力电子变压器各低压端口下的各类设备将由其他电力电子变压器输出端口转供，此时，根据最优供电路径以路径损耗最低构建第二目标函数MinL_trans：

其中k∈Δ，Δ为第i个电力电子变压器故障时第n个供电端口的可转移供电路径集合；

P_loss,i,n,k,t为第t时段第k个可转移供电路径下的传输功率损耗，通过系统潮流计算获得。

优选地，可转移供电路径约束由系统的网络供电分区结构决定，并受电力电子变压器容量的约束，即：

-P_L,j,m≤P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t+P_ES,j,m,t+P_load,j,m,t-P_re,j,m,t≤P_L,j,m (8)

其中，P_L,j,m为所转移到的第j个电力电子变压器第m个低压供电端口的容量；

P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t分别为第i台电力电子变压器第n个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率；

P_ES,j,m,t、P_load,j,m,t、P_re,j,m,t分别为第j台电力电子变压器第m个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率，决定了该时段端口转移功率需求。

进一步地，第三层为电源、负荷的优化分区，电源、负荷优化分区是对待接入的电源、负荷设备的分区进行优化，根据分区供电需求均衡为目的构建第三目标函数MinP_dev：

其中，P_D,s为第s个分区的供电功率需求；

为各分区的功率需求的平均值，并且，P_D,s满足以下约束关系，

其中，表示第s个分区供电功率需求的概率；

γ为给定的置信水平；

分别为第s个分区下负荷、可再生能源发电的功率，为随机变量，满足：

其中，p_l,j为第j个待接入的负荷功率，j∈F,F为待接入负荷集合；

p_re,j为第j个待接入的可再生能源发电功率，j∈R,R为待接入可再生能源发电集合；

为待决策0、1整数变量，即只能是0或1，并且，1表示设备接入s分区，0表示不接入。

进一步地，上述步骤4中，第一层模型求解中忽略储能的充放电效率，为线性规划问题，用单纯形方法求解；第二层模型从第一层模型求解结果中获得电力电子变压器容量约束，为非线性优化问题，采用粒子群算法求解，第二层模型向第一层模型返回电力电子变压器的端口转移功率需求；第三层模型从第一层模型获得端口容量约束，从第二层模型获得网络供电分区结构，为整数二次规划问题，采用分支定界方法求解，第三层向第二层返回分区供电需求功率。

进一步地，上述步骤5中：若满足τ≤Γ且ε＞ε₀时，继续三层问题迭代求解，反之结束计算，其中，τ为当前迭代次数，Γ为给定最大迭代次数，ε为当前计算结果与上一次计算结果的误差，其中，为第i台电力电子变压器的高压端口τ次迭代的计算容量，为第i台电力电子变压器的高压端口τ-1次迭代的计算容量。ε₀为给定误差。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：交直流供电分区设计：统计系统中电源、负荷、储能的分布位置、容量、接入电压形式、电压等级，并根据统计情况将系统划分为至少一个交流供电分区和/或至少一个直流供电分区，并按照接入要求确定各供电分区的供电电压等级、电能质量要求、可靠性水平以及供电功率要求；

步骤2：基于电力电子变压器的供电结构设计：依据系统分区，以及系统电源数量，确定电力电子变压器需求数量，建立系统分区供电网络结构，初步设计电力电子变压器各端口容量；

步骤3：系统三层优化建模：建立三层优化模型对系统进行优化，第一层为电力电子变压器各端口容量的优化，第二层为网络供电路径优化，第三层为电源-负荷-储能分区优化；

步骤4：进行三层模型的迭代求解：第一层模型将电力电子变压器端口容量配置传递给第二层和第三层，第二层根据第一层的端口容量配置获得端口转移功率需求和网络供电分区结构，第三层从第一层获得端口容量配置，从第二层获得网络供电分区结构，第三层对给定分区结构下的系统进行电源、负荷、储能优化接入，向第二层返回分区供电需求功率，第二层根据分区供电需求功率获得每个端口的功率并返给第一层，第一层继续对各端口容量进行配置，直至迭代结束；

步骤5:迭代终止条件判断：当迭代次数达到给定数值时或电力电子变压器的配置结果满足误差要求时,结束计算。

2.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

步骤1中，按照下式计算各分区的供电功率需求：

P(p_g-p_l-p_es＜p_d-)＞α，P(p_l+p_es-p_g＜p_d+)＞β

其中，p_g为分区中各分布式电源发出的总发电功率；

p_l为各负荷总用电功率；

p_es为储能总充电/放电功率；

P(p_g-p_l-p_es＜p_d-)表示该分区向上级电网送出功率小于p_d-的概率；

p_d-为分区的反向供电容量,即可向上级电网送出的最大功率；

P(p_l+p_es-p_g＜p_d+)为上级电网向该分区送出功率小于p_d+的概率；

p_d+为分区的正向供电容量,即上级电网可向该分区提供的最大功率；

α、β为给定置信水平。

3.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

上述步骤2中，先将每个区的并网点定义为一个电力电子变压器输出端口，电力电子变压器的数量按下式确定：

其中，N_area为系统供电分区数量；

N_source为系统外部供电电源数量；

表示向上取整，

然后，依据各分区的空间位置分布，按照就近原则，部署电力电子变压器，将各分区的并网点与电力电子变压器的输出端口建立连接，将电源与电力电子变压器的输入端口建立连接，电力电子变压器之间通过输出端口的互联开关形成环形供电网络结构。

4.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

上述步骤3中，第一层为电力电子变压器端口容量优化，第一层模型中，根据所有电力电子变压器的端口容量成本总合最低构建第一目标函数Min C_PET：

其中Ω为电力电子变压器的集合；

Φ(i)为第i台电力电子变压器的端口集合；

P_H,i、λ_H,i为第i台电力电子变压器高压端口的容量和单位成本；

P_L,i,n、λ_L,i,n表示第i台电力电子变压器第n个低压端口的容量和单位成本，

其中，第一层模型的约束条件包括：电力电子变压器各端口的最大最小容量限制，电力电子端口功率平衡关系、端口下储能的充放约束、可再生能源最大出力约束和负荷可削减容量的约束，其中，电力电子变压器的结构决定各输出端口的容量总和不大于输入端口的容量，即：

各低压端口下电源-负荷-储能的净功率在端口容量范围内，即：

-P_L,i,n≤P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t≤P_L,i,n

电力电子变压器端口功率平衡关系：

其中，P_ES,i,n,t、P_load,i,n,t、P_re,i,n,t分别为第i台电力电子变压器第n个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率；

P_H,i,n,t为第i台电力电子变压器高压端口在t时段下的端口输入功率；

t∈T，T为计算时段集合；

P_loss,i,n,t为第i台电力电子变压器第n个低压端口在t时段下的损失功率；

P_L,i,n,t为第i台电力电子变压器第n个低压端口在t时段下的输出功率。

5.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

第二层为N-1故障下系统供电路径优化，对于包含N_pet个(N_pet＞1)电力电子变压器的系统，具有N_pet个N-1故障，各故障下，相应电力电子变压器各低压端口下的各类设备将由其他电力电子变压器输出端口转供，此时，根据最优供电路径以路径损耗最低构建第二目标函数Min L_trans：

其中k∈Δ，Δ为第i个电力电子变压器故障时第n个供电端口的可转移供电路径集合；

P_loss,i,n,k,t为第t时段第k个可转移供电路径下的传输功率损耗，通过系统潮流计算获得。

6.如权利要求5所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

可转移供电路径约束由系统的网络供电分区结构决定，并受电力电子变压器容量的约束，即：

-P_L,j,m≤P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t+P_ES,j,m,t+P_load,j,m,t-P_re,j,m,t≤P_L,j,m

其中，P_L,j,m为所转移到的第j个电力电子变压器第m个低压供电端口的容量；

P_ES,i,n,t+P_load,i,n,t-P_re,i,n,t分别为第i台电力电子变压器第n个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率；

P_ES,j,m,t、P_load,j,m,t、P_re,j,m,t分别为第j台电力电子变压器第m个低压端口下储能、负荷、可再生能源发在t时段下的功率，决定了该时段端口转移功率需求。

7.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的设计方法，其特征在于，

第三层为电源、负荷的优化分区，电源、负荷优化分区是对待接入的电源、负荷设备的分区进行优化，根据分区供电需求均衡为目的构建第三目标函数Min P_dev：

其中，P_D,s为第s个分区的供电功率需求；

为各分区的功率需求的平均值，并且，P_D,s满足以下约束关系，

其中，表示第s个分区供电功率需求的概率；

γ为给定的置信水平；

分别为第s个分区下负荷、可再生能源发电的功率，为随机变量，满足：

其中，p_l,j为第j个待接入的负荷功率，j∈F,F为待接入负荷集合；

p_re,j为第j个待接入的可再生能源发电功率，j∈R,R为待接入可再生能源发电集合；

为待决策0、1整数变量，即只能是0或1，并且，1表示设备接入s分区，0表示不接入。

8.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

上述步骤4中：第一层模型求解中忽略储能的充放电效率，为线性规划问题，用单纯形方法求解；第二层模型从第一层模型求解结果中获得电力电子变压器容量约束，为非线性优化问题，采用粒子群算法求解，第二层模型向第一层模型返回电力电子变压器的端口转移功率需求；第三层模型从第一层模型获得端口容量约束，从第二层模型获得网络供电分区结构，为整数二次规划问题，采用分支定界方法求解，第三层向第二层返回分区供电需求功率。

9.如权利要求1所述的交直流混合配用电系统的优化方法，其特征在于，

上述步骤5中：若满足τ≤Γ且ε＞ε₀时，继续三层模型迭代求解，反之结束计算，其中，τ为当前迭代次数，Γ为给定最大迭代次数，ε为当前计算结果与上一次计算结果的误差，ε₀为给定误差。