CN112039067A - 配电网新能源发电利用率优化方法及终端设备 - Google Patents

配电网新能源发电利用率优化方法及终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电网规划技术领域，提供了配电网新能源发电利用率优化方法及终端设备，该方法包括：获取配电网参数；基于新能源发电数据、负荷数据和配电网配置参数，构建发电利用率目标函数的约束条件；基于遗传学算法和约束条件，对发电利用率目标函数进行求解，得到配电网新能源的最优发电利用率，本申请能够解决目前配电网利用新能源发电造成的配电网随机功率扰动严重的问题，并将最优利用率作为配电网规划决策的参考依据，提高电网规划全面性。

Description

配电网新能源发电利用率优化方法及终端设备
技术领域
本发明属于电网规划技术领域，尤其涉及一种配电网新能源发电利用率优化方法及终端设备。
背景技术
新能源发电的不可控性和随机波动性是制约电网大规模消纳的关键因素。随着新能源发电在配电网接入比例的提高，新能源发电与负荷的叠加影响使配电网遭受极其严重的随机功率扰动。这种扰动如果不能够在配电网内部得到一定程度的化解，就会如数传导至主电网。大量配电网均不加克制地向主电网传导高强度功率扰动，将严重影响主电网运行的安全稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种配电网新能源发电利用率优化方法及终端设备，以解决现有技术中新能源发电与负荷的叠加影响使配电网遭受及其严重的随机功率扰动的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种配电网新能源发电利用率优化方法，包括：
获取配电网参数，所述配电网参数包括新能源发电数据、负荷数据及配电网配置参数；
以新能源发电利用率最大为目标，基于所述新能源发电数据及负荷数据建立发电利用率目标函数；
基于所述新能源发电数据、所述负荷数据和所述配电网配置参数，构建所述发电利用率目标函数的约束条件；
基于遗传学算法和所述约束条件，对所述发电利用率目标函数进行求解，得到所述配电网新能源的最优发电利用率。
本发明实施例的第二方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述配电网新能源发电利用率优化方法的步骤。
本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述配电网新能源发电利用率优化方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例提供的配电网新能源发电利用率优化方法，以新能源发电利用率最大为目标建立目标函数，以配电网自律运行指标、配电网潮流、配电网节点接入容量、配电网运行安全和可控资源调用为约束条件，应用遗传算法求解，获得配电网新能源发电的最优利用率，解决目前配电网利用新能源发电造成的配电网随机功率扰动严重的问题，并将最优利用率作为配电网规划决策的参考依据，提高电网规划全面性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的配电网新能源发电利用率优化方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的配电网新能源发电利用率优化方法的另一种实现流程框图；
图3是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
在一个实施例中，如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的一种配电网新能源发电利用率优化方法的流程示意图，其过程详述如下：
S101：获取配电网参数，所述配电网参数包括新能源发电数据、负荷数据及配电网配置参数；
S102：以新能源的发电利用率最大为目标，基于所述新能源发电数据及所述负荷数据建立发电利用率目标函数；
S103：基于所述新能源发电数据、所述负荷数据和所述配电网配置参数，构建所述发电利用率目标函数的约束条件；所述约束条件包括自律运行指标约束条件、配电网潮流约束条件、配电网节点接入容量约束条件、配电网可控资源调用约束条件和配电网运行安全约束条件；
在本实施例中，配电网配置参数包括储能数据、配电网结构参数、需求侧响应数据、重构开关动作次数和自律运行指标；
具体地，根据所述配电网自律运行指标，构建配电网自律运行指标约束条件；根据所述配电网结构参数、接入配电网的新能源发电数据及负荷数据，构建配电网潮流约束条件；根据接入配电网的新能源发电数据及负荷数据，构建配电网节点接入容量约束条件；根据所述配电网结构参数，构建配电网运行安全约束条件；根据所述配电网结构参数、储能数据、重构开关动作次数和需求侧响应数据(Demand Response，DR)，构建配电网可控资源调用约束条件。
S104：基于遗传学算法和所述约束条件，对所述发电利用率目标函数进行求解，得到所述配电网新能源的最优发电利用率。
从上述实施例可知，本申请实施例提供的配电网新能源发电利用率优化方法，以新能源发电利用率最大为目标建立目标函数，以配电网自律运行指标、配电网潮流、配电网节点接入容量、配电网运行安全和可控资源调用为约束条件，应用遗传算法求解，获得配电网新能源发电的最优利用率，解决目前配电网利用新能源发电造成的配电网随机功率扰动严重的问题，并将最优利用率作为配电网规划决策的参考依据，提高电网规划全面性。
在一个实施例中，所述新能源发电数据包括风力发电输出功率、光伏发电输出功率、风力发电有功功率和光伏发电有功功率；
所述目标函数为：
Figure BDA0002661305470000041
式(1)中，T表示天数，t表示小时数，ηNEG表示新能源的发电利用率，P′W(t,T)表示第T天的t时刻的风力发电有功功率，P'PV(t,T)表示第T天的t时刻的光伏发电有功功率，PW(t,T)表示第T天的t时刻的风力发电输出功率，PPV(t,T)表示第T天的t时刻的光伏发电输出功率。
在一个实施例中，所述自律运行指标约束条件包括受电功率峰谷约束条件、受电功率变化率约束条件、新能源自用率约束条件、配电网功率自平衡度约束条件、配电网备用容量可调裕度约束条件；
所述配电网配置参数包括自律运行指标；所述自律运行指标包括受电功率峰值、受电功率变化率、新能源自用率、功率自平衡度和所述配电网的可调节备用容量裕度。
所述受电功率峰谷约束条件为：
Figure BDA0002661305470000042
式(2)中，
Figure BDA0002661305470000043
表示所述配电网的受电功率峰值，
Figure BDA0002661305470000044
表示所述配电网的受电功率谷值，PG(t)表示t时刻的受电功率。
所述受电功率变化率约束条件为：
Figure BDA0002661305470000051
式(3)中，ΔPG(t)表示t时刻的受电功率变化率；
Figure BDA0002661305470000052
表示所述配电网的受电功率变化率上限，
Figure BDA0002661305470000053
表示所述配电网的受电功率变化率下限。
所述新能源自用率约束条件为：
Figure BDA0002661305470000054
式(4)中，rm表示新能源自用率；
Figure BDA0002661305470000055
表示t时刻受电功率中配电网向主网传送的功率值；rm,min表示新能源自用率下限；P'W(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的风力发电有功功率，P'PV(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的光伏发电有功功率。
在本实施例中，P'W(t)和P'PV(t)分别由式(5)求得：
Figure BDA0002661305470000056
式(5)中，PW(t)表示t时刻的风力发电输出功率，PPV(t)表示t时刻的光伏发电输出功率；PS,W(t)表示t时刻的弃风功率值，PS,PV(t)表示t时刻的弃光功率值。
所述配电网功率自平衡度约束条件为：
Figure BDA0002661305470000061
式(6)中，PL(t)表示t时刻的负荷功率；PG(t)表示t时刻的受电功率，φ表示功率自平衡度；φmin表示功率自平衡度下限。
所述配电网备用容量可调裕度约束条件为：
Figure BDA0002661305470000062
式(7)中，PAN(t)表示所述配电网在t时刻的可调节备用容量裕度；PESS,AN(t)表示t时刻的储能充放电预留功率；PDR,AN(t)表示t时刻的需求侧响应调用预留功率；hG(t)表示所述配电网在t时刻的响应速度；σ表示响应速率。
在一个实施例中，所述配电网潮流约束条件为：
Figure BDA0002661305470000063
式(8)中，Zij(t)表示t时刻支路i-j的连通状态，N(i)表示与节点i相连的节点集合；Pij(t)表示t时刻支路i-j上流过的有功功率，Qij(t)表示t时刻支路i-j上流过的无功功率；PTL,d,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移出有功功率，PTL,r,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移入有功功率，QTL.d,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移出无功功率，QTL.r,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移入无功功率；PL,i(t)表示节点i在t时刻的有功负荷，QL,i(t)表示节点i在t时刻的无功负荷；PESS.c表示单点储能充电功率，PESS.dis表示单点储能放电功率，P'W(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的风力发电有功功率，P'PV(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的光伏发电有功功率；QDG,i(t)表示节点i在t时刻的新能源发电的无功功率总和；PIL,i(t)表示节点i在t时刻接入的可中断负荷的有功功率，QIL,i(t)表示节点i在t时刻接入的可中断负荷的无功功率。
具体地，Zij(t)＝1表示t时刻支路i-j连通，Zij(t)＝0表示t时刻支路i-j断开。
在本实施例中，将视在功率表达式进行虚部实部分离并化简得：
Figure BDA0002661305470000071
式(9)中，Gij表示节点i和节点j之间的互电导，Bij表示节点i和节点j的互电纳，θij表示所述节点i和节点j之间的电压相角差，Uj(t)表示节点j的电压幅值，Ui(t)表示节点i的电压幅值。
综合式(8)和式(9)即为考虑重构的配电网潮流方程等式约束。
在一个实施例中，所述新能源发电数据包括风力发电容量和光伏发电容量；所述配电网节点接入容量约束条件为：
Figure BDA0002661305470000072
式(10)中，SW,max表示单点接入的风力发电容量上限，SPV,max表示单点接入的光伏发电容量上限，SW,i表示t时刻的单点接入的风力发电容量，SPV,i表示t时刻的单点接入的光伏发电容量，ΩW表示所述配电网接入风电的节点集合，ΩPV表示所述配电网接入光伏的节点集合。
在一个实施例中，配电网配置参数包括配电网结构参数，配电网结构参数包括两个节点之间的互电导、互电纳，所述配电网运行安全约束条件为：
Figure BDA0002661305470000081
式(11)中，Uj(t)表示节点j的电压幅值；Uj,min表示节点电压最小值，Uj,max表示节点电压最大值，Iij(t)表示t时刻支路i-j的电流幅值，Iij.max表示支路i-j的电流最大限值，Gij表示节点i和节点j之间的互电导，Bij表示节点i和节点j的互电纳，θij表示所述节点i和节点j之间的电压相角差。
在一个实施例中，所述配电网可控资源调用约束条件包括开关动作次数约束条件、储能运行约束条件、可控负荷约束条件、可转移负荷约束条件；所述配电网配置参数包括储能数据、配电网结构参数和需求侧响应数据；
所述开关动作次数约束条件为：
Figure BDA0002661305470000082
式(12)中，ΔZ(t)表示t时刻的开关动作次数，ΔZmax(t)表示单日内开关动作次数限值；
所述储能运行约束条件为：
Figure BDA0002661305470000083
式(13)中，k表示储能设备的充放电次数，kmax表示所述储能设备的充放电次数上限值；PESS(t)表示t时刻所述储能设备的充放电功率；PESS,c.max表示所述储能设备的最大允许充电功率；PESS,d.max表示所述储能设备的最大允许放电功率；SSOC.max表示所述储能设备的剩余电量水平上限值，SSOC.min表示所述储能设备的剩余电量水平下限值；ψ表示所述储能设备的充放电效率；SOC(0)表示某天内0时刻的储能设备剩余电量，SOC(24)表示某天内24时刻的储能设备剩余电量。
所述可控负荷约束条件为：
Figure BDA0002661305470000091
式(14)中，PIL,h(t)表示t时刻下节点h的中断负荷功率，PIL,max(t)表示t时刻的最大允许中断功率；nIL,h表示节点h的中断负荷中断次数，nIL,h,max表示节点h的最大允许中断次数；TIL,h(t)表示t时刻下节点h的可中断负荷中断时间，TIL,h,max(t)表示节点h的允许中断时间上限，TIL,h,min(t)表示节点h的允许中断时间下限；ΩIL表示接入可控负荷的节点集合。
在本实施例中，储能数据包括储能设备的充放电次数、储能设备的充放电次数上限值、储能设备的充放电功率、储能设备的最大允许充电功率、储能设备的最大允许放电功率、储能设备的剩余电量水平上限值、储能设备的剩余电量水平下限值和储能设备的充放电效率。
配电网结构参数包括配电网开关单日内开关动作次数限值。
需求侧响应数据包括节点的中断负荷功率、最大允许中断功率、中断负荷中断次数、最大允许中断次数、可中断负荷中断时间、允许中断时间上限和允许中断时间下限。
在一个实施例中，可转移负荷约束条件包括可转移容量、转移容量平衡、转移次数的约束；所述可转移负荷约束条件为：
Figure BDA0002661305470000101
式(15)中，PTL,d,m(t)表示t时刻的可转移负荷转移功率；PTL,d,max表示t时刻的可转移负荷最大允许转移功率；nTL,m表示节点m的可转移负荷转移次数，nTL,m,max表示节点m的最大允许转移次数，ΩTL表示接入可转移负荷的节点集合。
在一个实施例中，在所述基于所述新能源发电数据、所述负荷数据和所述配电网配置参数，构建所述发电利用率目标函数的约束条件之后，所述方法还包括：
判断所述自律运行指标是否满足所述自律运行指标约束条件，若所述自律运行指标不满足所述自律运行指标约束条件，则执行配电网自律运行策略，并获取执行配电网自律运行策略后的储能数据、需求侧响应数据和自律运行指标；
重复执行自律运行指标判断过程，直至所述自律运行指标满足所述自律运行指标约束条件。
在本发明的一个实施例中，以24h为单位运行周期，以365天作为整个运行周期，对配电网内8760h的新能源发电利用率进行仿真寻优计算。考虑一年内风光及负荷出力的波动性。采用遗传算法进行求解配电网新能源的最优发电利用率。具体实施步骤如下：
步骤1：数据输入。输入配电网参数，包括：配电网结构参数、新能源发电数据、负荷数据以及所述发电利用率目标函数的约束条件的限值。
步骤2：算法初始化。初始化算法参数，根据各个约束条件中的决策变量的取值范围，产生遗传算法初始种群，设置当前迭代次数n＝1。
步骤3：根据式(1)求解新能源初始发电利用率。设置时段T＝1，其中t∈T。
步骤4：根据式(2)～式(4)、式(6)和(7)计算配电网自律运行指标。同时判断配电网自律运行指标是否满足对应的约束条件。如不满足，执行步骤5；如满足，执行步骤6；
步骤5：执行配电网自律运行策略，获得各时段储能、DR、弃风、弃光功率。
步骤6：运行周期更新。判断是否T≥365，即是否完成全年运行周期的资源调用安排，若完成则执行步骤7，否则令T＝T+1，返回步骤4。
步骤7：根据配电网潮流约束条件、配电网节点接入容量约束条件、配电网可控资源调用约束条件和配电网运行安全约束条件对相应的配电网参数进行判断。判断配电网是否完全满足运行约束要求，不满足条件则执行遗传操作，更新种群。
步骤8：计算种群适应度。重新根据式(1)计算新能源发电利用率，并与先前的最优发电利用率比较，记录当前的最佳适应度。
步骤9：种群更新。判断迭代次数，未达终止次数时，执行遗传操作，更新种群，并更新迭代次数n＝n+1。若达到终止迭代次数，则以最优适应度对应种群作为最优配置方案输出。
进一步地，上述步骤5提及的配电网自律运行策略包括：
步骤501：当配电网在t时刻的受电功率峰值越限，即配电网不平衡功率
Figure BDA0002661305470000111
时，储能放电；当t时刻配电网受电功率谷值越限，即
Figure BDA0002661305470000112
时，储能充电。所述PG(t)如式(16)所示。
PG(t)＝PL(t)-PW(t)-PPV(t) (16)
步骤502：执行完成步骤501后，确定时刻t的受电功率，当配电网在t时刻的受电功率峰值越限，即
Figure BDA0002661305470000113
时，调用配电网中的可中断负荷(IL)和可转移负荷(TL)；当t时刻配电网受电功率谷值越限，即
Figure BDA0002661305470000114
时，调用可转移负荷(TL)。
执行步骤501后的配电网受电功率P'G(t)如式(17)所示：
PG'(t)＝PL(t)-PW(t)-PPV(t)-PESS(t) (17)
为满足配电网备用容量可调裕度指标调节需求，需求侧响应DR在各时段实际可调用的容量应不低于备用容量可调裕度所需的DR调用预留功率，故DR实际调用容量最大值应低于配电网规定的DR可调容量最大值，满足
Figure BDA0002661305470000121
式(18)中，PDR.max(t)表示配电实际需求响应调用容量最大值，PDR.total(t)表示配电网总需求响应可调用容量，PDR,AN(t)表示需求响应调用预留功率。
步骤503：执行步骤502后，若配电网受电功率变化率越限，且
Figure BDA0002661305470000122
则储能放电；否则，储能充电。
为满足配电网备用容量可调裕度指标调节需求，储能在各时段实际剩余容量的最小值SSOC.min应包含储能设备出厂规定的剩余容量最小值S'SOC.min及储能充放电预留功率PESS.AN(t)，即SSOC.min＝S'SOC.min(t)+PESS.AN(t)；同理，储能在各时段实际剩余容量的最大值SSOC.max应满足SSOC.max＝S'SOC.max(t)-PESS.AN(t)。其中，S'SOC.max(t)表示t时刻储能设备出厂规定的剩余容量最大值。
步骤504：执行完成步骤503后，在某些极端情况下，即配电网可调控资源全部用尽还尚不能满足自律运行指标约束条件时，可采取弃风弃光行为。即
Figure BDA0002661305470000124
时，允许一定程度弃风弃光进行调节。
执行完成步骤503后的配电网受电功率P”G(t)如式(19)所示。
P”G(t)＝PL(t)-PW(t)-PPV(t)-PESS(t)-PDR(t) (19)
式(19)中，PDR(t)包括调用可中断负荷和可转移负荷功率，即
Figure BDA0002661305470000123
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一个实施例中，本发明实施例提供了一种配电网新能源发电利用率优化装置的结构，其包括
参数获取模块，用于获取配电网参数，所述配电网参数包括新能源发电数据、负荷数据及配电网配置参数；
目标函数建立模块，用于以新能源的发电利用率最大为目标，基于所述新能源发电数据及所述负荷数据建立发电利用率目标函数；
约束条件构建模块，用于基于所述新能源发电数据、所述负荷数据和所述配电网配置参数，构建所述发电利用率目标函数的约束条件；所述约束条件包括自律运行指标约束条件、配电网潮流约束条件、配电网节点接入容量约束条件、配电网可控资源调用约束条件和配电网运行安全约束条件；
最优发电利用率计算模块，用于基于遗传学算法和所述约束条件，对所述发电利用率目标函数进行求解，得到所述配电网新能源的最优发电利用率。
在一个实施例中，所述新能源发电数据包括风力发电输出功率、光伏发电输出功率、风力发电有功功率和光伏发电有功功率；
所述目标函数为：
Figure BDA0002661305470000131
其中，T表示天数，t表示小时数，ηNEG表示新能源的发电利用率，P′W(t,T)表示第T天的t时刻的风力发电有功功率，P'PV(t,T)表示第T天的t时刻的光伏发电有功功率，PW(t,T)表示第T天的t时刻的风力发电输出功率，PPV(t,T)表示第T天的t时刻的光伏发电输出功率。
在一个实施例中，所述自律运行指标约束条件包括受电功率峰谷约束条件、受电功率变化率约束条件、新能源自用率约束条件、配电网功率自平衡度约束条件、配电网备用容量可调裕度约束条件；所述配电网配置参数包括自律运行指标；所述自律运行指标包括受电功率峰值、受电功率变化率、新能源自用率、功率自平衡度和所述配电网的可调节备用容量裕度；
所述受电功率峰谷约束条件为：
Figure BDA0002661305470000141
其中，
Figure BDA0002661305470000142
表示所述配电网的受电功率峰值，
Figure BDA0002661305470000143
表示所述配电网的受电功率谷值，PG(t)表示t时刻的受电功率；
所述受电功率变化率约束条件为：
Figure BDA0002661305470000144
其中，ΔPG(t)表示t时刻的受电功率变化率；
Figure BDA0002661305470000145
表示所述配电网的受电功率变化率上限，
Figure BDA0002661305470000146
表示所述配电网的受电功率变化率下限；
所述新能源自用率约束条件为：
Figure BDA0002661305470000147
其中，rm表示新能源自用率；
Figure BDA0002661305470000148
表示t时刻受电功率中配电网向主网传送的功率值；rm,min表示新能源自用率下限；P'W(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的风力发电有功功率，P'PV(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的光伏发电有功功率；
所述配电网功率自平衡度约束条件为：
Figure BDA0002661305470000149
式中，PL(t)表示t时刻的负荷功率；PG(t)表示t时刻的受电功率，φ表示功率自平衡度；φmin表示功率自平衡度下限；
所述配电网备用容量可调裕度约束条件为：
Figure BDA0002661305470000151
其中，PAN(t)表示所述配电网在t时刻的可调节备用容量裕度；PESS,AN(t)表示t时刻的储能充放电预留功率；PDR,AN(t)表示t时刻的需求侧响应调用预留功率；hG(t)表示所述配电网在t时刻的响应速度；σ表示响应速率。
在一个实施例中，所述配电网潮流约束条件为：
Figure BDA0002661305470000152
其中，Zij(t)表示t时刻支路i-j的连通状态，N(i)表示与节点i相连的节点集合；Pij(t)表示t时刻支路i-j上流过的有功功率，Qij(t)表示t时刻支路i-j上流过的无功功率；PTL,d,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移出有功功率，PTL,r,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移入有功功率，QTL.d,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移出无功功率，QTL.r,i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移入无功功率；PL,i(t)表示节点i在t时刻的有功负荷，QL,i(t)表示节点i在t时刻的无功负荷；PESS.c表示单点储能充电功率，PESS.dis表示单点储能放电功率，P'W(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的风力发电有功功率，P'PV(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的光伏发电有功功率；QDG,i(t)表示节点i在t时刻的新能源发电的无功功率总和；PIL,i(t)表示节点i在t时刻接入的可中断负荷的有功功率，QIL,i(t)表示节点i在t时刻接入的可中断负荷的无功功率。
在一个实施例中，所述新能源发电数据包括风力发电容量和光伏发电容量；所述配电网节点接入容量约束条件为：
Figure BDA0002661305470000161
其中，SW,max表示单点接入的风力发电容量上限，SPV,max表示单点接入的光伏发电容量上限，SW,i表示t时刻的单点接入的风力发电容量，SPV,i表示t时刻的单点接入的光伏发电容量，ΩW表示所述配电网接入风电的节点集合，ΩPV表示所述配电网接入光伏的节点集合。
在一个实施例中，所述配电网运行安全约束条件为：
Figure BDA0002661305470000162
其中，Uj(t)表示节点j的电压幅值；Uj,min表示节点电压最小值，Uj,max表示节点电压最大值，Iij(t)表示t时刻支路i-j的电流幅值，Iij.max表示支路i-j的电流最大限值，Gij表示节点i和节点j之间的互电导，Bij表示节点i和节点j的互电纳，θij表示所述节点i和节点j之间的电压相角差。
在一个实施例中，所述配电网可控资源调用约束条件包括开关动作次数约束条件、储能运行约束条件、可控负荷约束条件、可转移负荷约束条件；
所述开关动作次数约束条件为：
Figure BDA0002661305470000163
其中，ΔZ(t)表示t时刻的开关动作次数，ΔZmax(t)表示单日内开关动作次数限值；
所述储能运行约束条件为：
Figure BDA0002661305470000171
其中，k表示储能设备的充放电次数，kmax表示所述储能设备的充放电次数上限值；PESS(t)表示t时刻所述储能设备的充放电功率；PESS,c.max表示所述储能设备的最大允许充电功率；PESS,d.max表示所述储能设备的最大允许放电功率；SSOC.max表示所述储能设备的剩余电量水平上限值，SSOC.min表示所述储能设备的剩余电量水平下限值；ψ表示所述储能设备的充放电效率；
所述可控负荷约束条件为：
Figure BDA0002661305470000172
其中，PIL,h(t)表示t时刻下节点h的中断负荷功率，PIL,max(t)表示t时刻的最大允许中断功率；nIL,h表示节点h的中断负荷中断次数，nIL,h,max表示节点h的最大允许中断次数；TIL,h(t)表示t时刻下节点h的可中断负荷中断时间，TIL,h,max(t)表示节点h的允许中断时间上限，TIL,h,min(t)表示节点h的允许中断时间下限；ΩIL表示接入可控负荷的节点集合；
所述可转移负荷约束条件为：
Figure BDA0002661305470000173
其中，PTL,d,m(t)表示t时刻的可转移负荷转移功率；PTL,d,max表示t时刻的可转移负荷最大允许转移功率；nTL,m表示节点m的可转移负荷转移次数，nTL,m,max表示节点m的最大允许转移次数，ΩTL表示接入可转移负荷的节点集合。
在一个实施例中，所述装置还包括：
自律运行指标判断模块，用于判断所述自律运行指标是否满足所述自律运行指标约束条件，若所述自律运行指标不满足所述自律运行指标约束条件，则执行配电网自律运行策略，并获取执行配电网自律运行策略后的储能数据、需求侧响应数据和自律运行指标；
重复执行模块，用于重复执行自律运行指标判断过程，直至所述自律运行指标满足所述自律运行指标约束条件。
图3是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图3所示，该实施例的终端设备3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个配电网新能源发电利用率优化方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
所述计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述终端设备3中的执行过程。
所述终端设备3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备3的示例，并不构成对终端设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器31可以是所述终端设备3的内部存储单元，例如终端设备3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端设备3的外部存储设备，例如所述终端设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，包括：
获取配电网参数，所述配电网参数包括新能源发电数据、负荷数据及配电网配置参数；以新能源的发电利用率最大为目标，基于所述新能源发电数据及所述负荷数据建立发电利用率目标函数；
基于所述新能源发电数据、所述负荷数据和所述配电网配置参数，构建所述发电利用率目标函数的约束条件；所述约束条件包括自律运行指标约束条件、配电网潮流约束条件、配电网节点接入容量约束条件、配电网可控资源调用约束条件和配电网运行安全约束条件；
基于遗传学算法和所述约束条件，对所述发电利用率目标函数进行求解，得到所述配电网新能源的最优发电利用率。
2.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，所述新能源发电数据包括风力发电输出功率、光伏发电输出功率、风力发电有功功率和光伏发电有功功率；
所述目标函数为：
Figure FDA0002661305460000011
其中，T表示天数，t表示小时数，ηNEG表示新能源的发电利用率，P′W(t，T)表示第T天的t时刻的风力发电有功功率，P′PV(t，T)表示第T天的t时刻的光伏发电有功功率，PW(t，T)表示第T天的t时刻的风力发电输出功率，PPV(t，T)表示第T天的t时刻的光伏发电输出功率。
3.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，所述自律运行指标约束条件包括受电功率峰谷约束条件、受电功率变化率约束条件、新能源自用率约束条件、配电网功率自平衡度约束条件、配电网备用容量可调裕度约束条件；所述配电网配置参数包括自律运行指标；所述自律运行指标包括受电功率峰值、受电功率变化率、新能源自用率、功率自平衡度和所述配电网的可调节备用容量裕度；
所述受电功率峰谷约束条件为：
Figure FDA0002661305460000021
其中，
Figure FDA0002661305460000022
表示所述配电网的受电功率峰值，
Figure FDA0002661305460000023
表示所述配电网的受电功率谷值，PG(t)表示t时刻的受电功率；
所述受电功率变化率约束条件为：
Figure FDA0002661305460000024
其中，ΔPG(t)表示t时刻的受电功率变化率；
Figure FDA0002661305460000025
表示所述配电网的受电功率变化率上限，
Figure FDA0002661305460000026
表示所述配电网的受电功率变化率下限；
所述新能源自用率约束条件为：
Figure FDA0002661305460000027
其中，rm表示新能源自用率；
Figure FDA0002661305460000028
表示t时刻受电功率中配电网向主网传送的功率值；rm，min表示新能源自用率下限；P′W(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的风力发电有功功率，P′PV(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的光伏发电有功功率；
所述配电网功率自平衡度约束条件为：
Figure FDA0002661305460000031
式中，PL(t)表示t时刻的负荷功率；PG(t)表示t时刻的受电功率，φ表示功率自平衡度；φmin表示功率自平衡度下限；
所述配电网备用容量可调裕度约束条件为：
Figure FDA0002661305460000032
其中，PAN(t)表示所述配电网在t时刻的可调节备用容量裕度；PESS，AN(t)表示t时刻的储能充放电预留功率；PDR，AN(t)表示t时刻的需求侧响应调用预留功率；hG(t)表示所述配电网在t时刻的响应速度；σ表示响应速率。
4.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，所述配电网潮流约束条件为：
Figure FDA0002661305460000033
其中，Zij(t)表示t时刻支路i-j的连通状态，N(i)表示与节点i相连的节点集合；Pij(t)表示t时刻支路i-j上流过的有功功率，Qij(t)表示t时刻支路i-j上流过的无功功率；PTL，d，i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移出有功功率，PTL，r，i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移入有功功率，QTL.d，i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移出无功功率，QTL.r，i(t)表示考虑网络重构的节点i在t时刻的可控负荷移入无功功率；PL，i(t)表示节点i在t时刻的有功负荷，QL，i(t)表示节点i在t时刻的无功负荷；PESS.c表示单点储能充电功率，PESS.dis表示单点储能放电功率，P′W(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的风力发电有功功率，P′PV(t)表示t时刻配电网重构开关动作后所述配电网接入的光伏发电有功功率；QDG，i(t)表示节点i在t时刻的新能源发电的无功功率总和；PIL，i(t)表示节点i在t时刻接入的可中断负荷的有功功率，QIL，i(t)表示节点i在t时刻接入的可中断负荷的无功功率。
5.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，所述新能源发电数据包括风力发电容量和光伏发电容量；
所述配电网节点接入容量约束条件为：
Figure FDA0002661305460000041
其中，SW，max表示单点接入的风力发电容量上限，SPV，max表示单点接入的光伏发电容量上限，SW，i表示t时刻的单点接入的风力发电容量，SPV，i表示t时刻的单点接入的光伏发电容量，ΩW表示所述配电网接入风电的节点集合，ΩPV表示所述配电网接入光伏的节点集合。
6.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，所述配电网运行安全约束条件为：
Figure FDA0002661305460000042
其中，Uj(t)表示节点j的电压幅值；Uj，min表示节点电压最小值，Uj，max表示节点电压最大值，Iij(t)表示t时刻支路i-j的电流幅值，Iij.max表示支路i-j的电流最大限值，Gij表示节点i和节点j之间的互电导，Bij表示节点i和节点j的互电纳，θij表示所述节点i和节点j之间的电压相角差。
7.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，所述配电网可控资源调用约束条件包括开关动作次数约束条件、储能运行约束条件、可控负荷约束条件、可转移负荷约束条件；
所述开关动作次数约束条件为：
Figure FDA0002661305460000051
其中，ΔZ(t)表示t时刻的开关动作次数，ΔZmax(t)表示单日内开关动作次数限值；
所述储能运行约束条件为：
Figure FDA0002661305460000052
其中，k表示储能设备的充放电次数，kmax表示所述储能设备的充放电次数上限值；PESS(t)表示t时刻所述储能设备的充放电功率；PESS，c.max表示所述储能设备的最大允许充电功率；PESS，d.max表示所述储能设备的最大允许放电功率；SSOC.max表示所述储能设备的剩余电量水平上限值，SSOC.min表示所述储能设备的剩余电量水平下限值；ψ表示所述储能设备的充放电效率；
所述可控负荷约束条件为：
Figure FDA0002661305460000053
其中，PIL，h(t)表示t时刻下节点h的中断负荷功率，PIL，max(t)表示t时刻的最大允许中断功率；nIL，h表示节点h的中断负荷中断次数，nIL，h，max表示节点h的最大允许中断次数；TIL，h(t)表示t时刻下节点h的可中断负荷中断时间，TIL，h，max(t)表示节点h的允许中断时间上限，TIL，h，min(t)表示节点h的允许中断时间下限；ΩIL表示接入可控负荷的节点集合；
所述可转移负荷约束条件为：
Figure FDA0002661305460000061
其中，PTL，d，m(t)表示t时刻的可转移负荷转移功率；PTL，d，max表示t时刻的可转移负荷最大允许转移功率；nTL，m表示节点m的可转移负荷转移次数，nTL，m，max表示节点m的最大允许转移次数，ΩTL表示接入可转移负荷的节点集合。
8.如权利要求1所述的配电网新能源发电利用率优化方法，其特征在于，在所述基于所述新能源发电数据、所述负荷数据和所述配电网配置参数，构建所述发电利用率目标函数的约束条件之后，所述方法还包括：
判断所述自律运行指标是否满足所述自律运行指标约束条件，若所述自律运行指标不满足所述自律运行指标约束条件，则执行配电网自律运行策略，并获取执行配电网自律运行策略后的储能数据、需求侧响应数据和自律运行指标；
重复执行自律运行指标判断过程，直至所述自律运行指标满足所述自律运行指标约束条件。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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