[发明专利]一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法

权利要求书

1.一种用于城乡配电网综合节能降损技术的优化决策方法，其特征在于，通过对目标配电网进行电网建模、潮流计算、线损计算及规则分析、优化计算，实现配电网节能降损的综合改造，减少不同节能降损技术之间的相互影响，包括以下步骤：

1)、对目标配电网进行电网建模，录入相应设备参数和典型日或典型月的电网运行数据，确定实施改造的配电网原始拓扑结构；

2)、基于目标配电网的网络拓扑结构，选择当前配电网几个典型日的典型负荷以及典型日和典型负荷对应的运行方式，进行潮流计算，分析当前场景的线损情况，包括理论线损计算分析和统计线损的计算分析；

3)、依据潮流计算的结果，以及必要的补充数据，根据不同的配电网节能降损技术特点，并考虑到新技术推广要求，进行专家规则筛选，将筛选出的可改造设备再进行人机交互审核，确定参与优化的待改造设备；

4)、将待改造设备进行各种方案的组合，生成备选方案，同时计算各个备选方案的成本及收益、风险值；

5)、通过优化目标管理及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节能优化方案进行求解，得到满足目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案。

2.根据权利要求1所述城乡配电网综合节能降损优化决策方法，其特征在于：

1)、对目标配电网进行电网建模，录入相应设备参数和典型日或典型月的电网运行数据，确定实施改造的配电网原始拓扑结构；所述目标配电网包括城乡配电网高、中、低压配电网，其中高压配电网包括220kV和110kV输电网，110kV变电站，变电站内三绕组变压器和两绕组变压器；中压配电网包括10kV馈线，配电变压器，配变无功补偿，线路无功补偿，线路调压器；低压配电网包括供电台区，表箱，机械式或电子式电表，低压线路；其中电网运行数据包括能量管理系统EMS、电能量计量计费系统TMR、营销系统、负荷控制系统、配电SCADA系统(数据采集与监视控制系统)，以及人工输入的数据；

2)、所述理论线损计算分析和统计线损的计算分析，包括：

统计线损：集成用户现有系统，统计分析用户电网的实际损耗数据；

理论线损计算分析：依据配电网的实际损耗模型及数据指标库，设定负荷随着时间变化的特征，计算各子网及全网的损耗数据，所述实际损耗模型包括拓扑结构、设备参数、电源和负荷参数；

管理线损的计算分析：根据实际统计线损值和理论线损值来得到管理线损的数据；

损耗分解模型：精细化分析，得出损耗分布，包括按照公司分布、区域分布和电压等级分布、设备分布；

3)、依据潮流计算的结果，以及必要的基础业务数据和补充数据，根据不同的配电网节能降损技术的特点并考虑到新技术推广的要求，进行专家规则分析，将筛选出的可改造设备再进行人机交互审核，确定参与优化的待改造设备；其中配电网节能降损技术专家规则包括线路改造、变压器改造、无功补偿改造、负荷分布改造、谐波治理、新技术推广、表计更换等；其中新技术推广包含非晶合金变压器、单相变压器和线路调压器；基础业务参数，包括各设备成本数据，年运行维护费用，是否启用该设备类型；补充数据包括，某些设备为高危设备；

4)、将待改造设备进行各种方案的组合，生成备选方案，同时计算各个备选方案的成本及收益、风险值；

5)、通过优化目标管理及投资改造约束，进行所有备选方案的优化计算，对综合节能优化方案进行求解，得到满足目标及约束的城乡配电网综合节能降损优化决策方案：

①目标及约束管理

a)目标管理

目标管理设定节能降损所需达到的目标，包括线损降损目标，成本控制目标以及风险控制目标，所有目标可设置优先级，并设定一个或多个目标；

b)投资改造使用范围的约束

对于节能降损措施的限制约束包括不同节能降损措施的适用范围约束；对于改造范围、规模的限制约束包括对于某些区域，不准进行投资改造、对于某类手段措施的采用限制在某种范围、规模之内以及对于某些手段在某些区域必须采用；

②综合节能优化方案的求解

当目标及约束设定完成之后，进行综合节能优化方案的求解，当优化求解并未求得解时，通过结果查看影响该结果的条件约束，通过松弛约束条件再求解；当对于解不满意时，通过结果查看影响该结果的目标和条件约束，修改相关的目标或者约束重新计算；通过优化计算获得一系列节能降损措施后，可以根据具体情况，手工调整某项节能措施，调整之后可以再验证计算是否满足设定的目标及约束；

③数学模型建立

a)目标函数

Objective＝Max(W₁P₁-W₂P₂-W₃P₃)

其中：

W₁，W₂，W₃是优化的权重，作为参数可调，一般为默认值

P1=TotalLoss Re duction=Σs∈SolutionsdvSolutions*slr;]]>

P2=TotalCost=Σs∈SolutionsdvSolutions*(src+smc);]]>

P3=TotalRisk=Σs∈SolutionsdvSolutions*(sr);]]>

b)约束

对于所有的馈线都必须选择一套改造方案：

Σs∈SsndvSolutions=1;∀sn∈Subnets]]>

所采用的改造方案的总成本必须小于最大资金成本：

Σs∈SolutionsdvSolutions*src≤MaxCost;]]>

所采用的改造方案的总体降损不得小于最小降损限制：

Σs∈SolutionsdvSolutions*slr≥MinLoss Re duction;]]>

所采用的改造方案所造成的总停电时户数不得大于停电时户数限制：

Σs∈SolutionsdvSolutions*sr≤MaxRisk;]]>

在任一分区上所采用的改造方案的总成本必须小于该分区规定的最大成本：

在任一分区上所采用的改造方案的总体降损不得小于改分区上的最小降损限制：

在任一分区上所采用的改造方案所造成的总停电时户数不得大于改分区上的停电时户数限制：

对于任一特殊设备，改造的数量不得大于或者少于规定数量：

Σs∈SolutionsdvSolutions*se≤emax;∀e∈Equipments or]]>

Σs∈SolutionsdvSolutions*se≥emin;∀e∈Equipments]]>

c)各个变量的含义

sn∈Subnets     馈线集合；

s∈Solutions    馈线改造方案集合；

r∈Regions      分区集合；

e∈Equipments   特殊设备集合；

rs∈RegionSolutions     馈线改造方案按分区划分的集合；

ss∈SepcialSolutions    馈线改造方案使用特殊设备集合；

MinLoss Re duction      实施改造的降损值下限；

MaxCost                 实施改造的成本上限；

sc_d   场景sc所在区县；

sn_d   馈线sn所在区县；

sn_sc  馈线sn所在场景；

sn_ol  馈线sn当前损耗值；

sn_ns  馈线sn可实施的改造方案数量；

S_sn馈线sn可实施的改造方案集合；

s_sn改造方案s所属馈线；

s_rc实施改造方案s需要的成本；

s_mc实施改造方案s后每年所需的维护成本；

s_lr实施改造方案s后降损值；

s_r实施改造方案s时所造成的停电时户数；

s_e实施改造方案s时使用特殊设备e的数量；

rs_s分区改造方案rs所属的改造方案；

rs_r分区改造方案rs所属的区域；

rs_rc  实施分区改造方案rs所需的改造成本；

rs_mc  实施分区改造方案rs所需的维护成本；

rs_lr  实施分区改造方案rs后降损值；

rs_r实施分区改造方案rs时所造成的停电时户数；

r_maxc   分区改造方案的最大资金限制；

r_minlr  分区改造方案的最小降损限制；

r_maxr   分区改造方案的最大停电时户数限制；

e_max    特殊设备e的最多使用数量；

e_min    特殊设备e的最少使用数量；

dvSolution_s：对于子网改造方案s，如果它被采用，则dvSolution_s＝1；否则

dvSolution_s＝0。