[发明专利]分布式电源双层规划方法

权利要求书

1.分布式电源双层规划方法，其特征在于，建立发电商、配电网公司的双层规划模型，通过上层模型优化分布式电源的安装位置和容量；通过下层模型优化无功补偿装置的安装位置、容量和分段开关安装位置，通过双层规划模型实现配电网中分布式电源、无功补偿装置、分段开关的合理布置，所述分布式电源双层规划方法包括以下步骤，

步骤1：通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，得到网络损耗对各节点有功和无功功率灵敏度；

步骤2：对配电系统的节点根据网络损耗灵敏度的大小降序进行排列，选择序列中靠前的节点作为分布式电源和无功补偿装置的候选安装位置；

步骤3：采用孤岛区域划分法，划分分布式电源对负荷的支撑孤岛区域，确定分段开关的候选安装位置；

步骤4：建立分布式电源双层规划模型；

步骤4.1：建立上层模型，优化分布式电源的安装位置、容量；

步骤4.2：建立下层模型，优化无功补偿装置的安装位置、容量以及分段开关的安装位置；

步骤5：对分布式电源双层规划模型进行求解，得到分布式电源的安装位置与容量、无功补偿装置的安装位置与容量以及分段开关的安装位置；

上层模型的目标函数如下：

max Y＝Y_s-Y_t-Y_m

式中Y为DG发电商的净收益，当其值为正时，表示能够获取收益，当其值为负时，表示会亏损；Y_s为DG发电商与配电网公司进行电能交易获取的收益；Y_t为初始投资成本，即安装DG的成本费用；Y_m为DG的运行维护成本；

Y_s的计算公式如下

式中c_s为DG售电的单位电价；T_s为DG年最大利用小时数；P_i为DG在i节点的安装容量；N_DG为DG安装节点集合；

Y_t的计算公式如下

式中n_DG为DG的使用年限；r为贴现率；c_t为安装单位容量DG所需的成本；

Y_m的计算公式如下

式中c_m为DG单位发电量所需的运行维护费用；

上层模型的约束条件包括：

1)DG安装容量限制

0≤P_i≤P_imax

式中P_imax为DG在i节点所能安装的容量上限；

2)潮流约束

式中j∈i表示节点j和节点i直接相联；P_g、Q_g分别为主网注入的有功和无功功率；P_l、Q_l分别为配电网负荷的有功和无功功率需求；Q_s为节点s处无功补偿装置的无功出力；N为无功补偿装置安装的节点数；U_i、U_j分别为i节点、j节点的电压幅值；G_ij、B_ij、θ_ij分别为配电网线路的电导、电纳以及两端的相角差；

3)线路传输功率约束

P_l≤P_lmax

式中P_l为线路l上传输的有功功率；P_lmax为线路l上传输功率最大值；

下层模型的目标函数如下：

max F＝F_l+F_c-F_q-F_k

式中F为接入DG后配电网公司获得的净收益；F_l为降低网络损耗获取的收益，即通过降低配电网在运行中产生的网络损耗费用而获取的收益；F_c为配电网公司减小停电损失费用而获得的收益；F_q为无功补偿成本，即配电网公司为降低网络损耗进行投资安装的无功补偿设备的等年值费用；F_k保护优化费用，即配电网为减小停电损失而投资安装的分段开关等年值成本；

F_l的计算公式如下：

F_l＝T·c_l·(P_l1-P_l2)

式中c_l为系统单位线损费用；P_l1为DG未并网之前系统总网损；P_l2为DG并网之后系统总网损；T为8760；

F_c的计算公式如下：

式中F_c为通过DG并入配电网后挽回停电损失所带来的收益；K为分布式电源开发商布置的DG的数量；P_k为第k处DG并网之后分别通过开关形成的孤岛区域的负荷量；Y_c为单位负荷的综合停电损失费用；m_k为包含第k处DG的孤岛区域与主网接入点之间的所有串联线路的数量；λ_h为配电网系统中第h条线路的年平均故障次数；t_h为每次故障时的修复时间；

F_q的计算公式如下：

式中c_q为配电网公司安装单位容量的无功补偿设备所需要的成本；Q_ws为在第s个节点安装无功补偿设备的容量；n_Q为无功补偿设备的使用寿命；r为贴现率；α为无功补偿设备的年运行维护成本占初始投资费用的百分比；

F_k的计算公式如下：

式中N_k为配电网公司安装的开关数量；c_k为单台开关的成本；r为贴现率；n_SW为开关的使用年限；β为分段开关年运行维护成本占初始投资成本的百分比；

下层模型的约束条件包括：

1)潮流约束

式中j∈i表示节点j和节点i直接相联；P_g、Q_g分别为主网注入的有功和无功功率；P_l、Q_l分别为配电网负荷的有功和无功功率需求；Q_s为节点s处无功补偿装置的无功出力；N为无功补偿装置安装的节点数；U_i、U_j分别为i节点、j节点的电压幅值；G_ij、B_ij、θ_ij分别为配电网线路的电导、电纳以及两端的相角差；

2)节点电压约束

U_imin≤U_i≤U_imax

式中U_imin、U_imax分别为节点i的电压幅值U_i的上、下限；

3)无功补偿装置安装容量约束

0≤Q_s≤Q_smax

式中Q_smax为节点s处允许无功补偿装置最大的无功出力。

2.根据权利要求1所述的分布式电源双层规划方法，其特征在于，所述通过网损灵敏度方法对配电系统各节点进行分析，配电网系统的网络损耗的表达式为：

P_loss＝P^TC^TRCP+Q^TC^TRCQ

式中P、Q分别为各节点的有功功率和无功功率；C为节点-支路关联矩阵的逆矩阵；R为各支路阻抗；

网络损耗对各节点的有功灵敏度为

网络损耗对各节点的无功灵敏度为