[发明专利]背靠背柔性互联配电网中储能的优化规划方法

权利要求书

1.一种背靠背柔性互联配电网中储能的优化规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

①分别对背靠背柔性互联配电网中的背靠背柔性直流、分布式电源DG、储能系统ESS、网络重构、有载分接开关OLTC建立分析模型；并将有载分接开关OLTC约束转化为混合整数线性约束；

②将储能系统ESS与背靠背柔性直流协调运行、基于智能逆变器技术的分布式电源DG无功调节、每小时短期网络重构、有载分接开关OLTC调节纳入储能系统ESS规划，建立背靠背柔性互联配电网的储能系统ESS规划模型；

③利用混合整数二阶锥规划算法求解步骤②建立的储能系统ESS规划模型，得到优化的储能系统ESS位置和容量设置规划；

所述步骤①中，对背靠背柔性直流建立的模型如下：

式中，和表示配电网中第一和第二背靠背柔性直流换流器t时段输出的有功和无功；和表示第一和第二背靠背柔性直流换流器的容量；

所述步骤①中，对分布式电源DG建立的模型如下：

式中，是分布式电源DG的有功无功出力；是t时段第i个分布式电源DG的最大有功输出；是第i个分布式电源DG的逆变器容量，k_i,min是最小功率因数要求；

对储能系统ESS建立的模型如下：

式中，DS是ESS集合；式(5)为储能系统ESS的最大充、放电功率限制；和为储能系统ESS充放电功率；和为储能系统ESS充放电功率最大值；式(6)为储能系统ESS的能量状态变化表达式；E_i,t是t时刻能量状态，和为充放电效率；式(7)是为了避免深度充、放电的荷电状态SOC限制；是储能系统ESS额定容量；SOC_i,min和SOC_i,max为荷电状态最小最大值；式(8)确保一天内的放电量等于充电量，即一天结束时的SOCE_i,t＝T等于第二天的初始SOCE_i,t＝0；

对网络重构建立的模型如下：

式中，D是支路集合；N是节点集合；N_f是发电机节点集合；为保证网络拓扑的径向性和连通性，应始终满足生成树的表述，约束(9)-(11)表明除了变电站节点之外的所有节点都只有一个父节点，当状态二进制变量α_ij,t＝1时，线路开关闭合，为0则打开；n是系统节点个数，n_f是变电站节点个数，β_ij,t是一个辅助二进制变量，如果节点j是i的父节点，则等于1，否则为0；

线路切换的每日最大允许操作数设置为n_s，利用|α_ij,t+1-α_ij,t|计算切换开关的次数，如果|α_ij,t+1-α_ij,t|＝1，则表示开关的状态与前一个小时不同，令|α_ij,t+1-α_ij,t|＝max{α_ij,t+1-α_ij,t,α_ij,t-α_ij,t+1}，式(12)-(14)表示每个线路开关的最大切换次数限制：

式中，γ_ij,t是辅助二进制变量；

对有载分接开关OLTC建立的模型如下：

式中，V_i,min表示有载分接开关OLTC电压最小值；△V＝(V_i,max-V_i,min)/K，表示每一步的电压变化；TC_t是一个整数变量，表示分接开关位置；K是分接头的数量；

步骤①中，将有载分接开关OLTC约束转化为混合整数线性约束的方法为：利用一系列二进制变量b_k,t表示整数变量TC_t，利用式(17)和式(18)将有载分接开关OLTC约束被转换为关于的混合整数线性约束：

式中，k表示有载分接开关OLTC分接头档位；

所述步骤②中，建立的储能系统ESS规划模型为：

s.t.(1)-(4),(9)-(14),(17),(18)α_ij,t∈{0,1}

式中，T是一天的总时段数；Yr是一年总时段数；P_t^S、S_sub和λ_t是发电机有功、无功、容量和持续时间；C_p和C_e是1kW功率容量和1kWh能量容量的年投资成本；y_i和z_i表示功率和能量容量；和表示线路ij在t时段传输有功和无功；r_ki、x_ki和表示线路ij在t时段的电阻、电抗和电流的平方；和是负荷、SOP、储能系统ESS和分布式电源DG的有功和无功功率；M是一个大数；V_i,min、V_i,t和V_i,max是节点电压最小值、实际值和最大值；潮流约束由式(20)～(23)表示；变电站容量约束由式(24)表示；电压降由(25)表示；大M方法用于表示网络重构；当开关打开时，α_ij＝0，则约束式(25)将被放宽；如果α_ij＝1，则必须满足电压降约束；式(26)～(28)限制节点电压和电流；式(29)～(32)表示储能系统ESS操作约束；

所述步骤③的具体方法步骤为：

将投资预算纳入储能系统ESS规划，利用混合整数二阶锥规划算法求解储能系统ESS的位置和容量的最优规划：

s.t.(1)-(4)，(9)-(14),(17)，(22)，(23),(29)-(32)

式中，和是规划预算中储能系统ESS的总电力容量和能源容量；δ_i表示储能系统ESS位置的二进制变量，当δ_i＝1时，储能系统ESS安装在节点i；n_DS是安装储能系统ESS的最大位置数；

式(34)～(37)表达投资限制；式(34)和(35)分别代表总电力容量和能量容量的投资预算限额；在(36)中，引入辅助二进制变量δ_i以表示是否在节点i处安装了储能系统ESS；式(37)对可以安装储能系统ESS的节点总数实施限制；求解式(33)中的模型，得到最优规划的储能系统ESS位置和容量。