CN117543722A - 一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质 - Google Patents

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Abstract

一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质，该规划方法先将配电网规划区域近似划分为多个区域网元，然后构建变电站网元优化划分模型并基于变电站网元优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元，最后构建中压网元优化划分模型并基于中压网元优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元。本设计将分布式电源作为网元划分的重要依据，能够促进分布式电源的有效利用、降低电网建设费用和提高供电可靠性，适应于高分布式电源渗透率的配电网发展要求。

Description

一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质
技术领域
本发明属于配电网规划技术领域，具体涉及一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质。
背景技术
当前配电网规划大多采用网格化规划方法，网格化规划方法是基于一定的负荷规模，根据行政边界和供电边界将区域电网划分为多个网格状的相对独立的电网，再以网格为基本单位逐个开展规划。现有的网格化规划方法在优化供电分区、提高网架结构科学合理性方面已经取得了一定的实践成果，但供电网格的划分通常以满足负荷需求为导向，仅考虑了常规负荷，不能适应于分布式电源渗透率逐渐提高的未来发展趋势。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种适应于高分布式电源渗透率配电网的考虑分布式电源的配电网网元规划方法、系统及介质。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，所述规划方法包括以下步骤：
将配电网规划区域划分为多个区域网元；
构建变电站网元优化划分模型并基于上述优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；
构建中压网元优化划分模型并基于上述优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元。
所述变电站网元优化划分模型包括：
目标函数：
；
上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；/>为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；/>为区域网元的年总费用；/>为区域网元内所有变电站网元编号的集合；/>、/>分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>、/>分别为变电站网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>为区域网元内变电站个数；/>为第/>对匹配中分别标记为/>和/>的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；/>为变电站固定投资年费用；/>为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为线路的负载率、最大允许负载率；/>、/>分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；
所述中压网元优化划分模型包括：
目标函数：
；
；
；
上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；/>为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；/>为站间供电网格总数；/>为非站间供电网格总数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；/>、/>分别为站间、非站间供电网格的总数；为变电站网元/>内中压网元编号的集合；/>、/>分别为变电站网元/>内中压网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；为变电站网元/>内中压网元的个数；/>为变电站网元/>内中压网元/>内分别标记为/>和/>的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；/>为第/>个非站间供电网格中自环供电单元的个数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内第/>个负荷点线路转供通道主干路径的长度；/>为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；/>为转供通道主干路径的最大允许长度与/>的比值；/>、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；/>为所有主干通道编号集合；/>、/>分别为第/>个通道流过的负荷及其最大允许值。
所述区域网元的划分步骤为：以电源密度s为X轴，以负荷密度σ为Y轴，将规划的配电网规划区域划分多个区域网元。
划分区域网元后确定每个区域网元的能源类型，所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型，若区域网元为能源平衡型，则分别采用第一求解方法、第二求解方法求解变电站网元优化划分模型、中压网元优化划分模型，若区域网元为能源输出型或能源输入型，则采用第三求解方法或第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，采用第四求解方法或第二求解方法求解中压网元优化划分模型。
所述能源类型的确定方法包括：
A1、根据网供负荷、网供电源/>划分区域网元的能源类型；若/>，则将区域网元确定为能源输出型，若/>，则将区域网元确定为能源输入型，若，则将区域网元确定为待定网元；
A2、根据负荷电量和电源电量/>进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若/>，则将待定网元确定为能源输入型，若/>，则将待定网元确定为能源平衡型。
所述第一求解方法包括以下步骤：
B1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数；
B2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数的分区负荷中心和电源中心；
B3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；
B4、将步骤B3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；
所述第二求解方法包括以下步骤：
C1、基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；
C2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；
C3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；
C4、将步骤C3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；
所述第三求解方法包括：
先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；
所述第四求解方法包括：
先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。
第二方面，本发明提供一种考虑分布式电源的配电网网元规划系统，所述规划系统包括区域网元划分模块、变电站网元划分模块、中压网元划分模块；
所述区域网元划分模块，用于将配电网规划区域划分为多个区域网元；
所述变电站网元划分模块，用于构建变电站网元优化划分模型，并基于所述变电站网元优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；
所述中压网元划分模块，用于构建中压网元优化划分模型，并基于所述中压网元优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元。
所述变电站网元划分模块用于构建如下变电站网元优化划分模型：
目标函数：
；
上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；/>为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；/>为区域网元的年总费用；/>为区域网元内所有变电站网元编号的集合；/>、/>分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>、/>分别为变电站网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>为区域网元内变电站个数；/>为第/>对匹配中分别标记为/>和/>的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；/>为变电站固定投资年费用；/>为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为线路的负载率、最大允许负载率；/>、/>分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；
所述中压网元划分模块用于构建如下中压网元优化划分模型：
目标函数：
；
；
；
上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；/>为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；/>为站间供电网格总数；/>为非站间供电网格总数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；/>、/>分别为站间、非站间供电网格的总数；为变电站网元/>内中压网元编号的集合；/>、/>分别为变电站网元/>内中压网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；为变电站网元/>内中压网元的个数；/>为变电站网元/>内中压网元/>内分别标记为/>和/>的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；/>为第/>个非站间供电网格中自环供电单元的个数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内第/>个负荷点线路转供通道主干路径的长度；/>为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；/>为转供通道主干路径的最大允许长度与/>的比值；/>、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；/>为所有主干通道编号集合；/>、/>分别为第/>个通道流过的负荷及其最大允许值。
所述区域网元划分模块用于根据以下步骤进行区域网元划分：以电源密度s为X轴，以负荷密度σ为Y轴，将规划的配电网规划区域划分为多个区域网元。
所述区域网元划分模块还用于确定每个区域网元的能源类型，所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型；若区域网元为能源平衡型，则变电站网元划分模块采用第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，中压网元划分模块采用第二求解方法求解中压网元优化划分模型，若区域网元为能源输出型或能源输入型，则变电站网元划分模块采用第三求解方法或第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，中压网元划分模块采用第四求解方法或第二求解方法求解中压网元优化划分模型。
所述区域网元划分模块用于根据以下方法确定区域网元的能源类型：
A1、根据网供负荷、网供电源/>划分区域网元的能源类型；若/>，则将区域网元确定为能源输出型，若/>，则将区域网元确定为能源输入型，若，则将区域网元确定为待定网元；
A2、根据负荷电量和电源电量/>进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若/>，则将待定网元确定为能源输入型，若/>，则将待定网元确定为能源平衡型。
所述第一求解方法包括以下步骤：
B1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数；
B2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数的分区负荷中心和电源中心；
B3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；
B4、将步骤B3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；
所述第二求解方法包括以下步骤：
C1、基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；
C2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；
C3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；
C4、将步骤C3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；
所述第三求解方法包括：
先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；
所述第四求解方法包括：
先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。
第三方面，本发明提供一种考虑分布式电源的配电网网元规划设备，所述规划设备包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行前述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，对配电网规划区域由大至小逐级开展网元划分，先根据负荷密度和电源密度，在宏观上定性划分区域网元，然后综合考虑能源流向、分布式电源就近消纳、分区资源均衡性等因素构建变电站网元优化划分模型和中压网元优化划分模型，并基于负荷中心和电源中心的优化匹配方法，在微观上定量划分变电站网元和中压网元；该设计将分布式电源作为网元划分的重要依据，能够促进分布式电源的有效利用、降低电网建设费用和提高供电可靠性，适应于高分布式电源渗透率的配电网发展要求。
附图说明
图1为本发明所述规划方法的流程图。
图2为本发明所述规划系统的结构框图。
图3为整个规划区域内的分布式电源和年负荷的分布情况。
图4为区域网元划分结果。
图5为整个规划区域内的负荷中心聚类结果。
图6为整个规划区域内的电源中心聚类结果。
图7为整个规划区域内电源中心与负荷中心的匹配结果。
图8为变电站网元划分结果。
图9为图8中变电站网元2内的分布式电源和年负荷的分布情况。
图10为变电站网元2内的负荷中心聚类结果。
图11为变电站网元2内的电源中心聚类结果。
图12为变电站网元2内电源中心与负荷中心的匹配结果。
图13为变电站网元2的中压网元划分结果。
图14为本发明所述规划设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明首先确定网元划分顺序，即先针对配电网规划全域进行区域网元划分，区域网元是指2-4座110kV/35kV变电站的服务范围，再在各区域网元内部划分变电站网元，变电站网元是指各变电站的服务范围，最后在各变电站网元内部划分中压网元，中压网元是指同一座变电站服务范围内相邻1-3条中压线路的服务范围；然后逐级开展网元划分，对于区域网元划分，是通过偏定性的方式，即根据负荷密度和电源密度划分区域网元，并考虑能源流向确定区域网元的类型；对于变电站网元和中压网元划分，则通过偏定量的方式，即考虑分布式电源就近消纳、分区资源均衡性等因素构建变电站网元优化划分模型和中压网元优化划分模型，并提出基于源荷匹配的启发式求解方法进行划分；通过考虑分布式电源尽量就地就近消纳，能够促进分布式电源的有效利用、降低电网建设费用和提高供电可靠性；通过考虑分区资源均衡性，能够使各网元中分布式电源渗透率近似相同，以便采用统一策略应对相近渗透率的场景，且便于各网元独自规划优化方案、自动实现全局范围的经济最优。
实施例1：
本实施例以分布式电源丰富的某目标区域作为研究对象，该区域占地面积为65.45km2，由两座110kV变电站供电，容量分别为2×20MVA和2×31.5MVA，预测饱和年总负荷有功功率为119MW，区域内的分布式电源装机总量为105.8MW，区域内的分布式电源和年负荷的分布情况如图3所示；
参见图1，一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，依次按照以下步骤进行：
S1、将配电网规划区域划分为多个区域网元，确定每个区域网元的能源类型；
其中，所述区域网元的划分步骤为：以电源密度s为X轴，以负荷密度σ为Y轴，将规划的配电网规划区域划分多个区域网元，所述电源密度s包括s≥30、30＞s≥15、15＞s≥6、6＞s≥1、1＞s，所述负荷密度σ包括σ≥30、30＞σ≥15、15＞σ≥6、6＞σ≥1；
所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型，能源类型的确定方法包括以下步骤：
A1、根据网供负荷、网供电源/>划分区域网元的能源类型；若/>，则将区域网元确定为能源输出型，若/>，则将区域网元确定为能源输入型，若，则将区域网元确定为待定网元；
A2、根据负荷电量和电源电量/>进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若/>，则将待定网元确定为能源输入型，若/>，则将待定网元确定为能源平衡型；
区域网元划分结果如图4所示，并将位于规划区域左侧的区域网元确定为能源输入型，位于规划区域右侧的区域网元确定为能源输出型，分别对应城市和农村地区；
S2、构建变电站网元优化划分模型，并基于该变电站网元优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；其中，所述变电站网元优化划分模型是在满足线路最大允许负载率和供电半径的条件下，以区域网元内各变电站网元中分布式电源渗透率相差最小以及各变电站网元内负荷中心和电源中心之间的距离和最小，同时尽量减小相关年总费用为目标，以负载率和供电半径作为约束构建得到，变电站网元优化划分模型包括：
目标函数：
；
上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；/>为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；/>为区域网元的年总费用；/>为区域网元内所有变电站网元编号的集合；/>、/>分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>、/>分别为变电站网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>为区域网元内变电站个数；/>为第/>对匹配中分别标记为/>和/>的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；/>为变电站固定投资年费用；/>为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为线路的负载率、最大允许负载率；/>、/>分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；
在满足网元主干通道独自连通和负荷最大供电半径约束的条件下，若区域网元为能源平衡型，则变电站网元划分模块采用第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，若区域网元为分布式电源渗透率很高的能源输出型或分布式电源渗透率很低的能源输入型，则变电站网元划分模块除第一求解方法外，还可以采用简化后的第三求解方法求解变电站网元优化划分模型；
所述第一求解方法包括以下步骤：
B1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数（或者变电站站间距、供电半径）；
B2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数（或者变电站站间距、供电半径）的分区负荷中心和电源中心；
B3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；
B4、将步骤B3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；
所述第三求解方法为：先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；
在变电站网元划分时，先确定变电站布点数再确定变电站网元供电范围；由于能源输入型区域网元内部已有两座建成变电站，而能源输出型供电区域内部无35-110kV变电站，需要新建变电站以满足内部负荷供应和分布式电源的外送需求；对于能源输出型区域网元，其内部的分布式电源总量约为70MW，负荷约为45MW，根据电力平衡估算可新建一座110kV变电站或两座主变容量相对较小的35kV变电站，并且该区域范围较大，仅建设单座变电站可能导致部分中压出线过长（不符合供电半径约束），故选择新建两座35kV变电站；对于输入型区域网元，其内部负荷总量约为75MW，分布式电源总量约为35MW，现有两座变电站的容量之和为103MW，且具备扩容改造条件，故无需新建变电站；因此，针对整个规划区域确定110/35kV变电站的布点数为4；确认布点数后采用聚类方法分别得到4个负荷中心和4个电源中心，负荷中心和电源中心的聚类结果分别如图5、图6所示；确定各负荷中心和电源中心位置后，采用最小权匹配方法进行电源中心与负荷中心的优化匹配以确定各变电站的供电范围，匹配结果如图7所示；将区域网元内的电源和负荷就近分配至各负荷、电源聚类中心（即匹配中心），并进行优化调整得到变电站网元划分结果，得到的变电站网元划分结果如图8所示；
S3、基于变电站网元的划分结果，结合候选主干通道布局和负荷分布，以可实现负荷转供的供电分区数最大和分布式电源就近消纳，同时以尽量减小主干通道的总费用为目标，以网元主干通道独自连通和负荷最大允许转供距离为约束，构建中压网元优化划分模型并基于该中压网元优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元；其中，所述中压网元优化划分模型包括：
目标函数：
；
；/>
；
上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；/>为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；/>为站间供电网格总数；/>为非站间供电网格总数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；/>、/>分别为站间、非站间供电网格的总数；/>为变电站网元/>内中压网元编号的集合；/>、/>分别为变电站网元/>内中压网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；/>为变电站网元/>内中压网元的个数；/>为变电站网元/>内中压网元内分别标记为/>和/>的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；/>为第个非站间供电网格中自环供电单元的个数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内第/>个负荷点线路转供通道主干路径的长度；/>为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；/>为转供通道主干路径的最大允许长度与/>的比值；/>、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；/>为所有主干通道编号集合；/>、/>分别为第/>个通道流过的负荷及其最大允许值。
其次，求解上述优化划分模型并基于求解结果在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元；若区域网元为能源平衡型，则中压网元划分模块采用第二求解方法求解中压网元优化划分模型，若区域网元为分布式电源渗透率很高的能源输出型或分布式电源渗透率很低的能源输入型，则除第二求解方法外，中压网元划分模块还可以采用简化后的第四求解方法求解中压网元优化划分模型；
所述第二求解方法包括以下步骤：
C1、基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；
C2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；
C3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；在优化匹配时以最小为目标；
C4、将步骤C3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；
所述第四求解方法为：先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。
以图8中的变电站网元2为示例进行中压网元划分，先确定中压出线回数再确定中压网元供电范围；所述变电站网元2如图9所示，其内部的负荷总量为49MW、分布式电源总量为30.1MW，据此设计中压出线10回、线路平均负荷4.9MW、平均分布式电源功率为3.0MW，然后通过聚类得到10个中压负荷聚类中心和10个电源聚类中心，中压负荷和电源的聚类结果分别如图10、图11所示；采用最小权匹配算法对中压负荷中心与电源聚类中心进行优化匹配，匹配结果如图12所示；将变电站网元2内的电源和负荷就近分配至各负荷、电源聚类中心（即匹配中心），并进行优化调整得到中压网元划分结果，得到的中压网元划分结果如图13所示；各层级网元范围确定后，即可在各层级网元内部进行布线规划、接线模式选择和网架方案设计。
实施例2：
参见图2，一种考虑分布式电源的配电网网元规划系统，包括区域网元划分模块、变电站网元划分模块、中压网元划分模块；所述区域网元划分模块用于将配电网规划区域划分为多个区域网元以及确定区域网元的能源类型，其中，所述区域网元划分步骤为：以电源密度s为X轴，以负荷密度σ为Y轴，将规划的配电网规划区域划分多个区域网元，所述电源密度s包括s≥30、30＞s≥15、15＞s≥6、6＞s≥1、1＞s，所述负荷密度σ包括σ≥30、30＞σ≥15、15＞σ≥6、6＞σ≥1；所述区域网元划分模块还用于确定每个区域网元的能源类型，所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型；所述区域网元的能源类型确定步骤为：
A1、根据网供负荷、网供电源/>划分区域网元的能源类型；若/>，则将区域网元确定为能源输出型，若/>，则将区域网元确定为能源输入型，若/>，则将区域网元确定为待定网元；
A2、根据负荷电量和电源电量/>进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若/>，则将待定网元确定为能源输入型，若/>，则将待定网元确定为能源平衡型；
所述变电站网元划分模块用于构建变电站网元优化划分模型并基于上述优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；构建的变电站网元优化划分模型如下：
目标函数：
；
上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；/>为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；/>为区域网元的年总费用；为区域网元内所有变电站网元编号的集合；/>、/>分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>、/>分别为变电站网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>为区域网元内变电站个数；/>为第/>对匹配中分别标记为/>和/>的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；/>为变电站固定投资年费用；/>为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为线路的负载率、最大允许负载率；/>、/>分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；
所述中压网元划分模块用于构建中压网元优化划分模型并基于上述优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元；构建的中压网元优化划分模型如下：
目标函数：
；
；
；
上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；/>为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；/>为站间供电网格总数；/>为非站间供电网格总数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；/>、/>分别为站间、非站间供电网格的总数；为变电站网元/>内中压网元编号的集合；/>、/>分别为变电站网元/>内中压网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；为变电站网元/>内中压网元的个数；/>为变电站网元/>内中压网元/>内分别标记为/>和/>的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；/>为第/>个非站间供电网格中自环供电单元的个数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内第/>个负荷点线路转供通道主干路径的长度；/>为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；/>为转供通道主干路径的最大允许长度与/>的比值；/>、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；/>为所有主干通道编号集合；/>、/>分别为第个通道流过的负荷及其最大允许值；
若区域网元为能源平衡型，则变电站网元划分模块采用第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，中压网元划分模块采用第二求解方法求解中压网元优化划分模型，若区域网元为能源输出型或能源输入型，则变电站网元划分模块采用第三求解方法或第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，中压网元划分模块采用第四求解方法或第二求解方法求解中压网元优化划分模型；其中，所述第一求解方法包括以下步骤：
B1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数（或者变电站站间距、供电半径）；
B2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数（或者变电站站间距、供电半径）的分区负荷中心和电源中心；
B3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；
B4、将步骤B3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；
所述第二求解方法包括以下步骤：
C1、基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；
C2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；
C3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；
C4、将步骤C3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；
所述第三求解方法为：先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；
所述第四求解方法为：
先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。
实施例3：
参见图14，一种考虑分布式电源的配电网网元规划设备，包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行实施例1中的方法。
实施例4：
一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，其特征在于：
所述规划方法包括以下步骤：
将配电网规划区域划分为多个区域网元；
构建变电站网元优化划分模型并基于所述变电站网元优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；
构建中压网元优化划分模型并基于所述中压网元优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元；
所述变电站网元优化划分模型包括：
目标函数：
；
上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；/>为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；/>为区域网元的年总费用；/>为区域网元内所有变电站网元编号的集合；/>、/>分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>、/>分别为变电站网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>为区域网元内变电站个数；/>为第/>对匹配中分别标记为/>和/>的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；/>为变电站固定投资年费用；/>为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为线路的负载率、最大允许负载率；/>、/>分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；
所述中压网元优化划分模型包括：
目标函数：
；
；
；
上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；/>为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；/>为站间供电网格总数；为非站间供电网格总数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；/>、/>分别为站间、非站间供电网格的总数；/>为变电站网元/>内中压网元编号的集合；/>、/>分别为变电站网元/>内中压网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；/>为变电站网元/>内中压网元的个数；/>为变电站网元/>内中压网元/>内分别标记为/>和/>的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；/>为第/>个非站间供电网格中自环供电单元的个数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内第/>个负荷点线路转供通道主干路径的长度；/>为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；/>为转供通道主干路径的最大允许长度与/>的比值；/>、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；/>为所有主干通道编号集合；/>、/>分别为第/>个通道流过的负荷及其最大允许值。
2.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，其特征在于：
所述区域网元的划分步骤为：以电源密度s为X轴，以负荷密度σ为Y轴，将规划的配电网规划区域划分为多个区域网元。
3.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，其特征在于：
划分区域网元后确定每个区域网元的能源类型，所述能源类型包括能源输出型、能源输入型、能源平衡型，若区域网元为能源平衡型，则分别采用第一求解方法、第二求解方法求解变电站网元优化划分模型、中压网元优化划分模型，若区域网元为能源输出型或能源输入型，则采用第三求解方法或第一求解方法求解变电站网元优化划分模型，采用第四求解方法或第二求解方法求解中压网元优化划分模型。
4.根据权利要求3所述的一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，其特征在于：
所述能源类型的确定方法包括：
A1、根据网供负荷、网供电源/>划分区域网元的能源类型；若/>，则将区域网元确定为能源输出型，若/>，则将区域网元确定为能源输入型，若，则将区域网元确定为待定网元；
A2、根据负荷电量和电源电量/>进一步划分待定网元的能源类型；若，则将待定网元确定为能源输出型，若/>，则将待定网元确定为能源输入型，若/>，则将待定网元确定为能源平衡型。
5.根据权利要求3所述的一种考虑分布式电源的配电网网元规划方法，其特征在于：
所述第一求解方法包括以下步骤：
B1、根据先布点后定容的原则，基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定区域网元的网供负荷或网供电源功率密度、区域网元的变电站布点数；
B2、基于交替定位分配的冗余网格动态减少法找到数量均为变电站布点数的分区负荷中心和电源中心；
B3、采用最小权匹配方法进行负荷中心和电源中心的优化匹配，得到区域网元内部各负荷电源组聚类中心及其聚类范围，所述各负荷电源组聚类中心及其聚类范围即为各变电站的布点及其供电范围；
B4、将步骤B3得到的各变电站的布点及其供电范围作为变电站网元划分结果；
所述第二求解方法包括以下步骤：
C1、基于网供负荷和网供电源/>中较大的数值确定各变电站网元内部中压线路的条数；
C2、采用基于负荷/电源沿线均匀分布和线路/电源平均分配原则的分区并行排列聚类方法，分别针对负荷和电源进行聚类，找到数量均为线路条数的中压负荷中心和电源中心；
C3、用最小权匹配方法进行中压负荷中心与电源中心的优化匹配，得到各变电站网元内的中压负荷电源组聚类及其聚类范围；
C4、将步骤C3得到的各中压负荷电源组聚类及其聚类范围作为中压网元划分结果；
所述第三求解方法包括：
先基于负荷或电源的电力平衡结果，针对负荷或电源分布采用冗余网格动态减少法进行变电站规划，得到各变电站的布点及其供电范围，然后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷划分到相应的变电站网元；
所述第四求解方法包括：
先基于负荷或电源的就近备供原则划分站间供电网格和非站间供电网格，然后进行网格优化匹配，形成站间、自环和辐射供电单元，最后基于分布式电源就近消纳原则，将各分布式电源及负荷通过接入到邻近线路的方式划分到相应的中压网元。
6.一种考虑分布式电源的配电网网元规划系统，其特征在于：
所述规划系统包括区域网元划分模块、变电站网元划分模块、中压网元划分模块；
所述区域网元划分模块，用于将配电网规划区域划分为多个区域网元；
所述变电站网元划分模块，用于构建变电站网元优化划分模型，并基于所述变电站网元优化划分模型在各区域网元内部进行变电站网元划分，将区域网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的变电站网元；
所述中压网元划分模块，用于先构建中压网元优化划分模型，并基于所述中压网元优化划分模型在各变电站网元内部进行中压网元划分，将变电站网元内的各分布式电源及负荷基于就近原则划分到相应的中压网元；
所述变电站网元划分模块用于构建如下变电站网元优化划分模型：
目标函数：
；
上式中，为区域网元内各变电站网元的各分布式电源渗透率差；/>为区域网元内各变电站网元内负荷中心至电源中心之间的距离之和；/>为区域网元的年总费用；/>为区域网元内所有变电站网元编号的集合；/>、/>分别为区域网元内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>、/>分别为变电站网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷、分布式电源出力；/>为区域网元内变电站个数；/>为第/>对匹配中分别标记为/>和/>的变电站负荷中心和电源中心之间的距离；/>为变电站固定投资年费用；/>为中压线路投资费用、线路电能损耗费用和线路停电损失费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为线路的负载率、最大允许负载率；/>、/>分别为变电站出线的供电半径及其最大允许值；
所述中压网元划分模块用于构建如下中压网元优化划分模型：
目标函数：
；
；
；
上式中，为变电站网元内各中压网元的各分布式电源渗透率差；/>为变电站网元内各中压网元内负荷中心至电源中心之间的角距离之和；/>为站间供电网格总数；为非站间供电网格总数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；/>、/>分别为站间、非站间供电网格的总数；/>为变电站网元/>内中压网元编号的集合；/>、/>分别为变电站网元/>内中压网元/>内对应网供负荷和网供电源中较大数值场景的有功负荷功率、分布式电源出力；/>为变电站网元/>内中压网元的个数；/>为变电站网元/>内中压网元/>内分别标记为和/>的负荷中心和电源中心虚拟主干线间的夹角；/>为第/>个非站间供电网格中自环供电单元的个数；/>为相关变电站网元内主干线路综合造价费用、电能损耗年费用和停电损失年费用之和；
约束条件：
；
上式中，、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内第/>个负荷点线路转供通道主干路径的长度；/>为正常运行情况下变电站的最大允许供电半径；/>为转供通道主干路径的最大允许长度与/>的比值；/>、/>分别为第/>个站间和非站间供电网格内的负荷点集合；/>为所有主干通道编号集合；/>、/>分别为第/>个通道流过的负荷及其最大允许值。
7.一种考虑分布式电源的配电网网元规划设备，其特征在于：
所述规划设备包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述计算机程序代码中的指令执行如权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
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