[发明专利]基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划方法及系统

权利要求书

1.一种基于二阶锥松弛的分布式光伏与储能协调规划方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

对构建的分布式电源模型进行选址定容，获得约束条件和成本目标函数，具体步骤包括：

1)连续时间的简化；

将任意一天依次划分为24个时间段，即每一个时间段依次对应任意一天中的一小时；

2)随机太阳辐射的建模；

利用具有Beta分布的随机理论表示太阳辐照度的不确定性：

其中f(s)表示太阳辐照为s的概率，s_max是特定时间的上限，单位是kW/m²；α，β是Beta分布的形状参数；

对于每个时段，Beta分布的形状参数可以通过历史数据的统计分析来确定；令μ_g和σ_g表示时间段g的历史数据的平均值和标准偏差；那么g段的α，β可以计算为：

基于对应于每个时间段的特定Beta分布，使用多状态理论来离散连续概率密度函数PDF；每个时间段的连续概率密度函数PDF被划分成N个状态，每一状态有S的相同跨度；

利用s_k-max和s_k-min表示状态k的上限和下限，太阳辐照度落在状态k的概率可以表示为：

其中，s_k-max为状态k的上限值，s_k-min为状态k的下线值；

3)太阳能电池板输出的建模；

利用分段函数简单表示PV的有功功率输出与太阳辐射的关系：

其中，PV指太阳能发电，P_s是太阳辐照度s下PV的有功功率输出，P_s-rated是PV在额定太阳辐照下的额定输出；

4)储能系统输出的建模；

5)忽略可使用的测试分配系统中的负荷波动，仅提供所述分配系统的峰值负载，即采用一组小时峰值负荷作为年峰值负荷百分比的统计数据；

6)建立规划模型的成本目标函数

规划目标是尽量减少年度总成本，包括分布式电源的年度投资成本、年度运行成本、年度维护成本和年度网损成本，目标函数可以表示为：

其中，C^I是年度投资成本；是分布式电源的运行维护成本；是时间段t的状态k对应的网络损耗成本；prob(S_t,k)表示时间段t的太阳辐照度落在状态k的概率；N是每个时间段中的状态数；

目标函数中年度投资成本、年度运行成本、年度维护成本和年度网损成本的计算方法分别如下：

年度投资成本C^I的计算方法如下：

其中d是折扣率，y_PV为PV的经济寿命；y_ES为ES的经济寿命；ES指储能系统；N_bus是配电系统中总线总数；为PV的单位容量投资成本；为ES的单位容量投资成本，为PV在总线i处的装机容量；为ES在总线i处的装机容量；

运行维护成本的计算方法如下：

其中，为PV的每个单元的运行维护成本；为ES的每个单元的运行维护成本，P_PV,i为PV在特定状态下总线i下有功功率输出；P_ES,i为ES在特定状态下总线i下有功功率输出；Δt是每个时间段的跨度，设置为1小时；

网损成本的计算方法如下：

其中u(i)表示与总线i连接的下游总线集合；c^L是网络损耗的单位成本；I_ij是指定状态下从i到j的支路电流；R_ij是从i到j的支路电阻；

7)建立规划模型的约束条件，具体包括：

功率流方程：

其中，v(j)、u(j)分别表示与总线j连接的上游、下游总线集合；P_ij、P_jl分别表示指定状态下支路ij、jl中的有功功率；Q_ij、Q_jl分别表示指定状态下支路ij、jl中的无功功率；U_i表示总线i在指定状态下的电压幅值；X_ij表示从i到j的支路电抗；P_j是指定状态下总线j处的等效有功功率需求；Q_j是指定状态下总线j处的等效无功功率需求；Ω_N是配电系统中总线的集合；Ω_L是配电系统中支路的集合；

电压幅值限制：

其中U_max和U_min是允许的电压幅值的上下限；

支路电流限制：

其中I_ij,max表示从i到j的支路电流的上限；

分布式电源的离散尺寸约束：

ES的输出约束：

其中N_PV,i表示总线i上的PV的装机数量的整数变量；N_ES,i表示总线i上的ES的装机数量的整数变量，表示要装机的PV的可用单元容量；表示要装机的ES的可用单元容量；

8)利用二阶锥算法对分布式电源模型的约束条件和成本目标函数进行松弛优化，获得转化后的约束条件和成本目标函数；

定义新的变量；

则显然有：

其中，表示总线i在指定状态下的平均电压幅值；是指定状态下从i到j的支路平均电流；

根据新定义的变量，重新形成新的约束条件，公式(11)至公式(13)可以写成如下形式：

同时，公式(14)和公式(15)的约束条件可以重新描述下面的线性不等式：

对非线性等式(21)进行处理，以满足SOCP的标准形式，公式(21)可以放宽到不等式：

将其重新形成为以下标准二阶锥：

经过上述松弛和转化之后，分布式电源最优选址和尺寸调整的原始模型重新定义为：