[发明专利]计及分布式电源渗透率变化的变电站动态扩展规划方法

权利要求书

1.一种计及分布式电源渗透率变化的变电站动态扩展规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立考虑分布式电源的变电站动态扩展规划模型，包括：建立目标函数和给出模型约束条件；其中，

所述的目标函数如下：

minC＝C_Station+C_Feeder+C_CQ (1)

式中：C_Station为变电站建设及维护费用终值；C_Feeder为变电站低压侧线路建设及维护费用终值；C_CQ为变电站低压侧线路网损费用终值；N为变电站总个数；T为规划阶段总数；为第i个变电站投建成本；为二进制变量，取1时表示第t阶段第i个变电站已投建，取0时表示未投建；为第i个变电站扩容成本；为二进制变量，取1时表示第t阶段第i个变电站已扩容，取0时表示未扩容；r为社会贴现率；I_t为t阶段终值转换因数，n_t为t阶段年数，α_t为t阶段初始年份，α_T为规划期终止年份；m_i为第i个变电站的寿命；u_i为第i个变电站的维护费用比例；z_i为第i个变电站的残值费用比例；J_i,t为t阶段第i个变电站所带负荷集合，j为负荷节点；H为线路类型集合，h为线路类型；为h型线路的单位建设成本；l_i,j为第i个变电站与负荷点j的连线距离；为二进制变量，取1时表示第t阶段第i个变电站与负荷点j间已建设h型线路，取0时表示未建设；e_h为h型线路的寿命；v_h为h型线路的维护费用比例；y_h为h型线路的残值费用比例；M_i,t为第t阶段第i个变电站的分布式电源渗透率；k(M_i,t)为考虑分布式电源的线路运行损耗系数，M_i,t值越大，k(M_i,t)取值越小；为h型线路的损耗折算系数，为当前电价，为线路年损耗小时数，为h型线路的每公里电阻，U_i为第i个变电站线电压，为功率因数；P_t,j为第t个阶段负荷点j的有功功率，

其中，定义分布式电源渗透率M为：

M＝P_DG/P_L (5)

式中：P_L为负荷最大值；P_DG为分布式电源置信容量；

所述的模型约束条件包括：

(1)变电站建设顺序约束：

式中：为二进制变量，取1时表示第t阶段第i个变电站已投建，取0时表示未投建；为二进制变量，取1时表示第t+1阶段第i个变电站已投建，取0时表示未投建；为二进制变量，取1时表示第t阶段第i个变电站已扩容，取0时表示未扩容；为二进制变量，取1时表示第t+1阶段第i个变电站已扩容，取0时表示未扩容；

(2)变电站容量约束：

式中：J_i,t为t阶段第i个变电站所带负荷集合，j为负荷节点；P_t,j为第t个阶段负荷点j的有功功率；为功率因数；S_i,t为t阶段第i个变电站的容量；γ_i,t为t阶段第i个变电站的负载率；为t阶段第i个变电站供电范围内光伏的置信容量；为t阶段第i个变电站供电范围内风机的置信容量；

(3)变电站网供负荷均衡：

式中：max(E_i,t)/min(E_i,t)为在t阶段变电站网供负荷均衡度；E_i,t为t阶段第i个变电站的网供负载率；N为变电站总个数；T为规划阶段总数；

(4)变电站供电半径约束：

l_i,j≤R_i,t×ψ_i,t,j (9)

式中：l_i,j为第i个变电站与负荷点j的连线距离；R_i,t为第t个阶段第i个变电站传统配电网中的供电半径限制；ψ_i,t,j为第t个阶段第i个变电站考虑分布式电源后在负荷点j方向的半径变化因数，影响负荷点j的分布式电源置信容量越大，ψ_i,t,j取值越大，具体计算如下，

式中：G_i,t为t阶段向第i个变电站供电的分布式电源集合，g为分布式电源节点；R_i,t为第t个阶段第i个变电站传统配电网中的供电半径限制；为t阶段第i个变电站供电范围内光伏的置信容量；为t阶段第i个变电站供电范围内风机的置信容量；S_i,t,g与R_i,t,g分别为t阶段向第i个变电站供电的分布式电源节点g的装机容量与等效供电半径；l_i,g为第i个变电站与分布式电源节点g的距离；ρ_i,t为t阶段第i个变电站供电范围内的负荷密度；

(5)变电站供电范围不交叉：

式中：N为变电站总个数；η_i,t,j为二进制变量用于判断第t个阶段负荷点j是否由第i个变电站供电，为1时表示“是”，为0时表示“否”；δ_i,t,g为二进制变量用于判断第t个阶段分布式电源点g是否向变电站i供电，为1时表示“是”，为0时表示“否”；

2)提出基于改进加权Voronoi图算法的变电站范围划分方法，包括：加权Voronoi图的罚函数改进、加权Voronoi图的凹凸性改进和加权Voronoi图的方向性改进；

3)基于遗传算法和启发式算法求解变电站动态扩展规划模型，首先进行遗传算法的编码，然后进行变电站动态扩展规划模型求解。