CN115528682A - 计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法 - Google Patents

计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115528682A
CN115528682A CN202211278253.6A CN202211278253A CN115528682A CN 115528682 A CN115528682 A CN 115528682A CN 202211278253 A CN202211278253 A CN 202211278253A CN 115528682 A CN115528682 A CN 115528682A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sop
loss
power
transformer
node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211278253.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王鑫
涂春鸣
李俊豪
郭祺
侯玉超
肖凡
黄泽钧
肖泽坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Priority to CN202211278253.6A priority Critical patent/CN115528682A/zh
Publication of CN115528682A publication Critical patent/CN115528682A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，该方法先分析柔性互联配电网中SOP和变压器的损耗特性；再基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型；接着利用节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点接入SOP；然后构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型；再接着采用粒子群算法迭代求解系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值；最后基于SOP选址定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数进行求解，得到SOP的输出功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。

Description

计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，尤其指一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法。
背景技术
随着分布式电源高比例并网，配电网潮流调控变得更加复杂。目前，配电网主要通过调节开关状态来改变网络拓扑，以实现负荷转供、网络损耗优化。然而，基于机械开关的传统式配电网互联措施由于响应速度和控制精度有限，无法最大程度提升系统经济性与可靠性。智能软开关(soft open point，SOP)作为一种全控型电力电子装置，其凭借功率连续可控、控制方式灵活等特点，可代替传统机械开关进一步提升配电网损耗优化以及经济运行的能力。然而，SOP安装位置及容量选型与其投资经济效益密切相关，其调控策略的设计也直接影响柔性互联配电网的运行效果。因此，实现SOP规划配置以及制定合理的优化调控策略对降低配电网损耗及经济运行十分重要。
SOP规划配置方面，原联络开关处接入SOP的方法易遗漏最优接入位置，以SOP接入位置为决策变量建立选址模型的方法计算较为繁琐。SOP定容主要涉及其造价问题，因而多数研究以费用为计量标准建立系统综合费用优化模型，并同系统运行优化模型相联系，组成SOP定容双层优化模型，但其下层运行优化模型少有考虑系统中关键设备的损耗特性，定容结果有待进一步精确。
在SOP优化调控策略方面，关于柔性互联配电网经济运行的研究尚未系统性地考虑变压器、互联设备等关键设备的损耗特性，导致既有研究应用效果较差。然而，在实际情况中变压器与SOP损耗在整个柔性互联配电网中占比较大(50-80％)，考虑其损耗优化以及维持经济运行对提升整个柔性互联配电网的经济性十分重要。因此，现有柔性互联配电网优化调控策略在提升系统经济性方面亟待进一步完善。
发明内容
为了解决传统的柔性互联配电网优化调控策略缺少对关键设备损耗特性的考虑，运行优化效果不好的问题，本发明提供一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方法：一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，包括：
步骤S1，采集多组柔性互联配电网正常运行时的参数，基于参数对柔性互联配电网中SOP和变压器的损耗特性进行分析，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数；
步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型；
步骤S3，利用步骤S2构建的节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点接入SOP，得到SOP选址结果；
步骤S4，构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型；所述上层优化目标函数以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标，所述年综合费用包括系统年综合损耗费用；所述下层优化目标函数以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标；所述SOP的输出功率不大于SOP安装容量；
步骤S5，将初始化的SOP安装容量及输出功率输入至SOP定容双层优化模型中，采用粒子群算法迭代求解系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，得到SOP定容结果；
步骤S6，基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数进行求解，得到SOP的输出功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。
进一步地，步骤S1中，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数分别如下：
ηs＝1.966S5-6.616S4+8.633S3-5.439S2+1.546S+99.19 (1)
式中，ηs为SOP功率传输效率，S为SOP传输功率标幺值；
Figure BDA0003897187430000021
式中，ηb为变压器功率传输效率，β为变压器负载率，Sr为变压器容量，
Figure BDA0003897187430000022
为变压器功率因数，ΔP0Z为变压器空载损耗，ΔPKZ为变压器额定负载功率损耗，U*为变压器运行电压标幺值。
再进一步地，步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型时，包括如下步骤：
S201，确定节点i到j的支路损耗灵敏度计算公式，如下式(3)，将支路损耗分别对线路有功功率、无功功率取偏导，如下式(4)：
Figure BDA0003897187430000031
Figure BDA0003897187430000032
式中，Pij_loss,t为支路损耗，Pij,t、Qij,t、Vi,t分别为节点功率变化后对应的网络有功功率、无功功率、上游节点i的电压，rij为支路电阻，ΔPij_loss,t为不同负荷状态下线损变化量；ΔPj、ΔQj分别为节点j的有功功率变化量、无功功率变化量；
S202，确定变压器损耗灵敏度计算公式，如下式(5)，将变压器损耗分别对变压器有功功率、无功功率取偏导，如下式(6)：
Figure BDA0003897187430000033
Figure BDA0003897187430000034
式中，Pb_loss,t为变压器损耗，Poz为变压器空载损耗，Pkz为变压器额定负载功率损耗，Pb,t、Qb,t分别为根节点功率变化后对应的变压器有功功率、无功功率，Sr为变压器输出功率，ΔPb_loss,t为不同负荷条件下变压器损耗变化量，Vn,t为根节点电压，ΔPn、ΔQn分别为根节点n的有功功率变化量、无功功率变化量；
S203，比较式(4)与式(6)，确定变压器的等效电阻，如下式(7)，考虑不同时段负荷状态对损耗灵敏度计算的影响，假设共取T时段的负荷数据，统一计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型，如下式(8)。
Figure BDA0003897187430000035
Figure BDA0003897187430000041
再进一步地，步骤S4中，以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标建立SOP定容双层优化模型的上层优化目标函数，如下：
min C＝(C1+C2+C3) (9)
Figure BDA0003897187430000042
式中，C为系统年综合费用，C1、C2、C3分别表示SOP年固定投资费用、SOP年运维费用、配电系统年损耗费用，d为贴现率，y为SOP经济使用年限，csop为SOP单位容量投资成本，Ssop为SOP安装容量，ε为年运行维护成本系数，cg为电网电价，F为系统单日综合损耗。
更进一步地，步骤S4中，以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标建立SOP定容双层优化模型的下层优化目标函数，如下：
min F＝(F1+F2+F3) (11)
Figure BDA0003897187430000043
式中，F为系统单日综合损耗，F1表示SOP功率传输损耗，F2表示变压器损耗，F3表示网络线损，Ssy表示SOP第y个端口的传输功率，ηsy表示此时y端口的功率传输效率，Pbz_loss表示第z个变压器的损耗，Iij表示节点i到j的线路电流，rij表示ij支路电阻。
优选地，步骤S4中，在建立SOP定容双层优化模型的下层优化目标函数时，还设定下层优化目标函数的约束条件，如下：
1)SOP约束，包括SOP端口功率平衡约束与SOP容量约束；
Figure BDA0003897187430000051
式中，Ps1、Ps2、Ps3分别表示SOP第1、2、3个端口的有功功率；
2)变压器约束，包括变压器最佳经济运行区间约束与变压器容量约束；
Figure BDA0003897187430000052
式中，βz为第z个变压器的负载率，Sbz为第z个变压器的输出功率，Pbz为第z个变压器的有功功率，Qbz为第z个变压器的无功功率，Srz为第z个变压器的容量；
3)配电网约束，包括网络运行安全约束与网路潮流约束。
其中，网络运行安全约束为：
Figure BDA0003897187430000053
式中，N为节点数量，Vi为节点i的电压，Vj为节点j的电压，Vi_min为节点i的电压下限，Vi_max为节点i的电压上限，si为节点i的注入功率，si_min为节点传输功率下限，si_max为节点传输功率下限，Iij为节点i到j的线路电流，Iij_max为线路电流上限。
另外，网络潮流约束为非凸约束，为提高求解率，对其进行两步松弛，令
Figure BDA0003897187430000054
最终网络潮流约束为：
Figure BDA0003897187430000055
式中，pj为节点j的注入有功功率，qj为节点j的注入无功功率，Pjk为节点j到k的线路有功功率，Pij为节点i到j的线路有功功率，Qjk为节点j到k的线路无功功率，Qij为节点i到j的线路无功功率，xij为ij支路电抗。
进一步地，所述步骤S5，先初始化SOP安装容量及输出功率，将该初始化数据以及系统相关参数输入至SOP定容双层优化模型中，再采用粒子群算法对SOP定容双层优化模型的式(9)-(16)进行迭代求解，得到系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，即SOP定容结果。
优选地，所述步骤S6，先基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，再采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数的式(11)-(16)进行求解，得到SOP的输出功率，进而得到SOP传输的有功功率和无功功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。
本发明提供的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，考虑SOP的损耗特性，准确计算SOP损耗，同时，基于变压器损耗特性对占比最大的变压器损耗进行优化，大幅降低了系统综合损耗，因而得以实现对网络潮流的精准调控。该方法不仅有效的解决了互联系统轻重载问题，还大大提升了互联系统运行可靠性与经济性，对柔性互联配电网的运行优化发展具有重大意义。
附图说明
图1是本发明所涉计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法的流程图；
图2是本实施方式中基于三端口SOP的柔性互联配电网示意图；
图3是本实施方式中SOP传输功率与功率传输效率的曲线图；
图4是本实施方式中变压器负载率与功率传输效率的曲线图；
图5是本实施方式中配电网损耗灵敏度分析示意图；
图6是本实施方式中配电网网络线损计算分析示意图；
图7是本实施方式中IEEE15系统与IEEE22系统互联示意图；
图8是本实施方式中SOP不同接入位置系统综合损耗对比图；
图9是本实施方式中不同情景系统综合损耗对比图；
图10是本实施方式中不同情景下变压器负载率对比图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，具体包括如下步骤。
步骤S1，柔性互联配电网关键设备损耗特性分析
本发明以基于三端口SOP的柔性互联配电网为例分析SOP与变压器的损耗特性，如图2所示。图中：DN1、DN2为不同区域中压配电网；T1、T2为配电变压器；Pbz、Qbz(z＝1,2)分别为变压器输出的有功功率与无功功率；Psy、Qsy(y＝1,2,3)分别为SOP传输的有功功率与无功功率。
S101，SOP损耗特性分析。采集多组柔性互联配电网正常运行时的参数，基于参数拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数：
ηs＝1.966S5-6.616S4+8.633S3-5.439S2+1.546S+99.19 (1)
式中，ηs为SOP功率传输效率，S为SOP传输功率标幺值；根据式(1)得到SOP传输功率与功率传输效率之间的关系如图3所示，由图可知，SOP功率传输效率随端口传输功率的大小而变化。
S102，变压器损耗特性分析。基于前述采集的多组参数拟合变压器运行效率的特性函数：
Figure BDA0003897187430000071
式中，ηb为变压器功率传输效率，β为变压器负载率，Sr为变压器容量，
Figure BDA0003897187430000072
为变压器功率因数，ΔP0Z为变压器空载损耗，ΔPKZ为变压器额定负载功率损耗，U*为变压器运行电压标幺值。根据式(2)得到变压器负载率与功率传输效率之间的关系如图4所示，由图可知，变压器功率传输效率曲线为一凸函数，负载率过高或者过低，均会导致变压器功率传输效率偏低。
步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型。
S201，如图5所示，本实施方式构建配电网损耗灵敏度分析示意图，以图中ij支路为例，支路损耗灵敏度计算公式如下式(3)所示：
Figure BDA0003897187430000073
根据上式(3)，将支路损耗分别对线路有功功率、无功功率取偏导，如下式(4)所示：
Figure BDA0003897187430000081
式中，Pij_loss,t为支路损耗，Pij,t、Qij,t、Vi,t分别为节点功率变化后对应的网络有功功率、无功功率、上游节点i的电压，rij为支路电阻，ΔPij_loss,t为不同负荷状态下线损变化量；ΔPj、ΔQj分别为节点j的有功功率变化量、无功功率变化量。该式(4)表示节点j功率变化ΔPj、ΔQj时该节点j的损耗灵敏度。
S202，根据变压器损耗，确定根节点损耗灵敏度计算公式，如下式(5)所示：
Figure BDA0003897187430000082
根据上式(5)，将变压器损耗分别对变压器有功功率、无功功率取偏导，如下式(6)所示：
Figure BDA0003897187430000083
式中，Pb_loss,t为变压器损耗，Poz为变压器空载损耗，Pkz为变压器额定负载功率损耗，Pb,t、Qb,t分别为根节点功率变化后对应的变压器有功功率、无功功率，Sr为变压器输出功率，ΔPb_loss,t为不同负荷条件下变压器损耗变化量，Vn,t为根节点电压，ΔPn、ΔQn分别为根节点n的有功功率变化量、无功功率变化量。该式(6)表示根节功率变化ΔPn、ΔQn时该根节点的损耗灵敏度。
S203，推导变压器等效电阻，统一灵敏度计算模型。比较式(4)与式(6)，可将变压器等效电阻表示为：
Figure BDA0003897187430000084
考虑不同时段负荷状态对损耗灵敏度计算的影响，假设共取T时段的负荷数据，统一计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型，如下式(8)。
Figure BDA0003897187430000091
步骤S3，确定SOP选址结果。利用步骤S2构建的节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点，即SOP潮流调控能力较强节点接入。
步骤S4，构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型。
S401，本发明以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标建立SOP定容双层优化模型的上层优化目标函数，如下：
min C＝(C1+C2+C3) (9)
式中，C为系统年综合费用，C1、C2、C3分别表示SOP年固定投资费用、SOP年运维费用、配电系统年损耗费用，C1、C2、C3的计算公式如下：
Figure BDA0003897187430000092
式中，d为贴现率，y为SOP经济使用年限，csop为SOP单位容量投资成本，Ssop为SOP安装容量，ε为年运行维护成本系数，cg为电网电价，F为系统单日综合损耗。
S402，本发明以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标建立SOP定容双层优化模型的下层优化目标函数，如下：
min F＝(F1+F2+F3) (11)
式中，F为系统单日综合损耗，F1表示SOP功率传输损耗，F2表示变压器损耗，F3表示网络线损，F1、F2、F3的计算公式如下：
Figure BDA0003897187430000101
式中，F为系统单日综合损耗，F1表示SOP功率传输损耗，F2表示变压器损耗，F3表示网络线损，Ssy表示SOP第y个端口的传输功率，ηsy表示此时y端口的功率传输效率，Pbz_loss表示第z个变压器的损耗，Iij表示节点i到j的线路电流，rij表示ij支路电阻。其中配电网网络线损计算分析示意图如图6所示。
S403，设立下层优化目标函数的约束条件，具体如下。
1)SOP约束，包括SOP端口功率平衡约束与SOP容量约束。
Figure BDA0003897187430000102
式中，Ps1、Ps2、Ps3分别表示SOP第1、2、3个端口的有功功率。
2)变压器约束，包括变压器最佳经济运行区间约束与变压器容量约束。
Figure BDA0003897187430000103
式中，βz为第z个变压器的负载率，Sbz为第z个变压器的输出功率，Pbz为第z个变压器的有功功率，Qbz为第z个变压器的无功功率，Srz为第z个变压器的容量。
3)配电网约束，包括网络运行安全约束与网路潮流约束。
其中，网络运行安全约束为：
Figure BDA0003897187430000104
式中，N为节点数量，Vi为节点i的电压，Vj为节点j的电压，Vi_min为节点i的电压下限，Vi_max为节点i的电压上限，si为节点i的注入功率，si_min为节点传输功率下限，si_max为节点传输功率下限，Iij为节点i到j的线路电流，Iij_max为线路电流上限。
另外，网络潮流约束为非凸约束，为提高求解率，对其进行两步松弛，令
Figure BDA0003897187430000111
最终网络潮流约束为：
Figure BDA0003897187430000112
式中，pj为节点j的注入有功功率，qj为节点j的注入无功功率，Pjk为节点j到k的线路有功功率，Pij为节点i到j的线路有功功率，Qjk为节点j到k的线路无功功率，Qij为节点i到j的线路无功功率，xij为ij支路电抗。
步骤S5，确定SOP定容结果。初始化SOP安装容量及输出功率，将该初始化数据以及系统相关参数输入至SOP定容双层优化模型中，采用粒子群算法对SOP定容双层优化模型的式(9)-(16)进行迭代求解，得到系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，即SOP定容结果。
步骤S6，确定柔性互联配电网优化调控策略。基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数的式(11)-(16)进行求解，得到SOP的输出功率，进而得到SOP传输的有功功率和无功功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。
为验证本发明所涉方法的有效性与优越性，如图7所示，本实施方式以IEEE15与IEEE22柔性互联配电网系统为例，根据本发明所涉方法进行SOP选址定容以及配电网潮流精准调控，柔性互联配电网算例系统参数如下表1所示：
表1算例参数设置
Figure BDA0003897187430000113
Figure BDA0003897187430000121
1、SOP规划配置结果验证
(1)SOP选址结果验证
为验证本文根据损耗灵敏度进行SOP选址的有效性，共设置三种方案进行对比，方案分配如表2所示，本发明实施方式连接示意图如图7所示，验证方案1、2均为选择损耗灵敏度次高节点接入。
表2灵敏度选址模型验证方案
Figure BDA0003897187430000122
三种方案的损耗对比结果如图8所示，由图8可知，SOP接入位置为两子系统中损耗灵敏度最低值搭配(验证方案2)时，系统24h内综合损耗最高。其次，在0～8h时间段内虽有出现验证方案1比本发明方案更低的情况，但计算24h内的总损耗可知，本发明方案损耗比验证方案1损耗低2.3％。通过三种方案的损耗对比结果可知，本发明方案的降损效果最好，验证了本发明节点损耗灵敏度计算模型的正确性以及据此选择SOP接入位置的有效性。
(2)SOP定容结果验证
本实施方式共设置两种场景进行对比，以验证本发明SOP定容双层优化模型的有效性。场景1：不考虑变压器损耗优化，固定SOP功率传输效率；场景2：考虑变压器损耗优化，采用时变SOP功率传输效率曲线，即本发明定容方案。利用粒子群算法迭代求解得两种场景的定容结果，其对应系统年综合费用以及系统年综合损耗如表3所示。
表3定容结果对比
场景 定容结果/MW 年综合费用/万元 日综合损耗/kW
1 0.22，0.25，0.60 23.96 656.9
2 0.32，0.23，0.29 21.22 647.6
根据表3的对比结果可知，本发明方案年综合费用要比场景1低11.4％，系统单日综合损耗低1.4％。因此，在本发明所涉SOP定容双层优化模型中，系统综合损耗优化部分考虑变压器损耗优化以及采用时变SOP功率传输效率曲线，可有效降低系统损耗，减少系统综合成本。
2、运行优化结果分析
本实施方式共设置三种情景进行对比分析，场景设置为：
场景1：IEEE22与IEEE15两子系统未经SOP互联，此时只需对两个系统单独的潮流进行计算，得到24小时内的系统单日综合损耗，为空白对照组。
场景2：IEEE22与IEEE15两子系统经SOP互联，但优化模型不考虑变压器最佳经济运行区间以及SOP功率传输效率曲线，即为传统调控策略。
场景3：IEEE22与IEEE15两个系统经SOP互联，并且优化模型中考虑了变压器与SOP的损耗特性，即为本发明优化调控策略。
图9示出了三种情景下系统单日综合损耗的对比结果，从中可以看出，传统调控策略对降低系统损耗的效果并不明显，损耗降低最大在第13h段内，仅降低9.03％。而本发明调控策略可有效降低系统的损耗，24h内损耗平均降低25.79％，损耗降低最大在13h段内，可达28.82％。由此说明，相较于传统调控策略，本文调控策略可大幅降低系统综合损耗。
图10示出了变压器互联系统中两个变压器的负载率在不同情景下随时间变化的情况，其中，图10(a)为变压器T1的负载率在负荷波动较大的居民负荷下随时间变化的情况，图10(b)为变压器T2的负载率在负荷相对平稳的工业负荷下随时间变化的情况，对比该两图可知，无论是负荷波动较大的居民负荷还是负荷相对平稳的工业负荷，本发明的调控策略均可有效维持变压器运行在最佳经济运行区间内，避免变压器轻重载运行，在降低系统综合损耗的同时，又提高了系统运行稳定性。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其他元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (8)

1.计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于，包括：
步骤S1，采集多组柔性互联配电网正常运行时的参数，基于参数对柔性互联配电网中SOP和变压器的损耗特性进行分析，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数；
步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型；
步骤S3，利用步骤S2构建的节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点接入SOP，得到SOP选址结果；
步骤S4，构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型；所述上层优化目标函数以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标，所述年综合费用包括系统年综合损耗费用；所述下层优化目标函数以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标；所述SOP的输出功率不大于SOP安装容量；
步骤S5，将初始化的SOP安装容量及输出功率输入至SOP定容双层优化模型中，采用粒子群算法迭代求解系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，得到SOP定容结果；
步骤S6，基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数进行求解，得到SOP的输出功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。
2.根据权利要求1所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S1中，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数分别如下：
ηs＝1.966S5-6.616S4+8.633S3-5.439S2+1.546S+99.19 (1)
式中，ηs为SOP功率传输效率，S为SOP传输功率标幺值；
Figure FDA0003897187420000011
式中，ηb为变压器功率传输效率，β为变压器负载率，Sr为变压器容量，
Figure FDA0003897187420000012
为变压器功率因数，ΔP0Z为变压器空载损耗，ΔPKZ为变压器额定负载功率损耗，U*为变压器运行电压标幺值。
3.根据权利要求2所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型时，包括如下步骤：
S201，确定节点i到j的支路损耗灵敏度计算公式，如下式(3)，将支路损耗分别对线路有功功率、无功功率取偏导，如下式(4)：
Figure FDA0003897187420000021
Figure FDA0003897187420000022
式中，Pij_loss,t为支路损耗，Pij,t、Qij,t、Vi,t分别为节点功率变化后对应的网络有功功率、无功功率、上游节点i的电压，rij为支路电阻，ΔPij_loss,t为不同负荷状态下线损变化量；ΔPj、ΔQj分别为节点j的有功功率变化量、无功功率变化量；
S202，确定变压器损耗灵敏度计算公式，如下式(5)，将变压器损耗分别对变压器有功功率、无功功率取偏导，如下式(6)：
Figure FDA0003897187420000023
Figure FDA0003897187420000024
式中，Pb_loss,t为变压器损耗，Poz为变压器空载损耗，Pkz为变压器额定负载功率损耗，Pb,t、Qb,t分别为根节点功率变化后对应的变压器有功功率、无功功率，Sr为变压器输出功率，ΔPb_loss,t为不同负荷条件下变压器损耗变化量，Vn,t为根节点电压，ΔPn、ΔQn分别为根节点n的有功功率变化量、无功功率变化量；
S203，比较式(4)与式(6)，确定变压器的等效电阻，如下式(7)，考虑不同时段负荷状态对损耗灵敏度计算的影响，假设共取T时段的负荷数据，统一计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型，如下式(8)。
Figure FDA0003897187420000025
Figure FDA0003897187420000031
4.根据权利要求3所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S4中，以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标建立SOP定容双层优化模型的上层优化目标函数，如下：
min C＝(C1+C2+C3) (9)
Figure FDA0003897187420000032
式中，C为系统年综合费用，C1、C2、C3分别表示SOP年固定投资费用、SOP年运维费用、配电系统年损耗费用，d为贴现率，y为SOP经济使用年限，csop为SOP单位容量投资成本，Ssop为SOP安装容量，ε为年运行维护成本系数，cg为电网电价，F为系统单日综合损耗。
5.根据权利要求4所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S4中，以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标建立SOP定容双层优化模型的下层优化目标函数，如下：
min F＝(F1+F2+F3) (11)
Figure FDA0003897187420000033
式中，F为系统单日综合损耗，F1表示SOP功率传输损耗，F2表示变压器损耗，F3表示网络线损，Ssy表示SOP第y个端口的传输功率，ηsy表示此时y端口的功率传输效率，Pbz_loss表示第z个变压器的损耗，Iij表示节点i到j的线路电流，rij表示ij支路电阻。
6.根据权利要求5所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S4中，在建立SOP定容双层优化模型的下层优化目标函数时，还设定下层优化目标函数的约束条件，如下：
1)SOP约束，包括SOP端口功率平衡约束与SOP容量约束；
Figure FDA0003897187420000041
式中，Ps1、Ps2、Ps3分别表示SOP第1、2、3个端口的有功功率；
2)变压器约束，包括变压器最佳经济运行区间约束与变压器容量约束；
Figure FDA0003897187420000042
式中，βz为第z个变压器的负载率，Sbz为第z个变压器的输出功率，Pbz为第z个变压器的有功功率，Qbz为第z个变压器的无功功率，Srz为第z个变压器的容量；
3)配电网约束，包括网络运行安全约束与网路潮流约束；
其中，网络运行安全约束为：
Figure FDA0003897187420000043
式中，N为节点数量，Vi为节点i的电压，Vj为节点j的电压，Vi_min为节点i的电压下限，Vi_max为节点i的电压上限，si为节点i的注入功率，si_min为节点传输功率下限，si_max为节点传输功率下限，Iij为节点i到j的线路电流，Iij_max为线路电流上限；
另外，网络潮流约束为非凸约束，令
Figure FDA0003897187420000044
则网络潮流约束为：
Figure FDA0003897187420000045
式中，pj为节点j的注入有功功率，qj为节点j的注入无功功率，Pjk为节点j到k的线路有功功率，Pij为节点i到j的线路有功功率，Qjk为节点j到k的线路无功功率，Qij为节点i到j的线路无功功率，xij为ij支路电抗。
7.根据权利要求6所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：所述步骤S5，先初始化SOP安装容量及输出功率，将该初始化数据以及系统相关参数输入至SOP定容双层优化模型中，再采用粒子群算法对SOP定容双层优化模型的式(9)-(16)进行迭代求解，得到系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，即SOP定容结果。
8.根据权利要求7所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：所述步骤S6，先基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，再采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数的式(11)-(16)进行求解，得到SOP的输出功率，进而得到SOP传输的有功功率和无功功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。
CN202211278253.6A 2022-10-19 2022-10-19 计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法 Pending CN115528682A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211278253.6A CN115528682A (zh) 2022-10-19 2022-10-19 计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211278253.6A CN115528682A (zh) 2022-10-19 2022-10-19 计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115528682A true CN115528682A (zh) 2022-12-27

Family

ID=84702923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211278253.6A Pending CN115528682A (zh) 2022-10-19 2022-10-19 计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115528682A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054210A (zh) * 2023-03-30 2023-05-02 湖南大学 基于f-sop的柔性互联低压配电台区三相不平衡优化调控方法
CN117277446A (zh) * 2023-11-23 2023-12-22 浙江优能电力设计有限公司 多目标配电网规划方法及系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054210A (zh) * 2023-03-30 2023-05-02 湖南大学 基于f-sop的柔性互联低压配电台区三相不平衡优化调控方法
CN116054210B (zh) * 2023-03-30 2023-06-20 湖南大学 基于f-sop的柔性互联低压配电台区三相不平衡优化调控方法
CN117277446A (zh) * 2023-11-23 2023-12-22 浙江优能电力设计有限公司 多目标配电网规划方法及系统
CN117277446B (zh) * 2023-11-23 2024-03-29 浙江优能电力设计有限公司 多目标配电网规划方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115528682A (zh) 计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法
CN112467722B (zh) 一种考虑电动汽车充电站的主动配电网源-网-荷-储协调规划方法
CN101047315B (zh) 控制发电系统运行的系统、方法和制品
CN108470231B (zh) 考虑储能系统量化特征的配电网分布式储能选址定容方法
CN107679658B (zh) 一种高比例清洁能源接入下的输电网规划方法
CN109755967B (zh) 一种配电网中光储系统的优化配置方法
KR101132107B1 (ko) 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템 및 이를 위한 방법
CN103036230B (zh) 一种基于工程应用的交直流混联大电网的动态等值方法
CN110288208B (zh) 一种辐射型配电网可靠性与经济性的综合评估方法
CN110490454B (zh) 基于配网设备运行效率评价的配网资产运行效率计算方法
CN110707706B (zh) 一种基于线路潮流分布的输电网规划方法及系统
CN107257130B (zh) 基于区域量测解耦的低压配电网损耗计算方法
CN115577852A (zh) 基于集群划分的配电网分布式储能选址定容双层优化方法
CN115017854A (zh) 一种基于多维评估指标体系的配电网dg最大准入容量计算方法
CN116365506A (zh) 含分布式光伏主动配电网节能降损优化方法及系统
CN108110789B (zh) 一种间歇性可再生能源分层分区并网规划方法
CN114006410B (zh) 一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法
CN115204672A (zh) 一种考虑主动配电网脆弱性的分布式储能配置方法
CN111555293B (zh) 一种基于数据模型分析的无功设备选型系统及方法
CN110994621B (zh) 基于改进直流潮流算法的电网有功潮流调整方法及装置
CN109066709B (zh) 一种基于元模型的分布式电源就地电压控制策略改进方法
CN114844051A (zh) 一种主动配电网的无功电源优化配置方法及终端
CN117578531B (zh) 一种含分布式电源配电网储能选址定容双层模型优化方法
CN115882479B (zh) 一种面向韧性提升的分布式储能系统多目标优化配置方法
CN113690930B (zh) 基于nsga-iii算法的分布式光伏电源中长期选址定容方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination