[发明专利]一种考虑N-1安全准则的配电网与储能联合规划方法

说明书

本发明提出一种考虑N‑1安全准则的配电网与储能联合规划方法，属于配电网规划和电网储能规划领域。该方法首先构建配电网所接入分布式电源出力的典型场景集，然后建立考虑DG和线路故障的配电网与储能联合规划模型，以及针对分布式电源故障和线路故障事件的N‑1检验优化模型，接着通过识别故障具有代表性的线路和“规划决策—N‑1校验”的迭代求解流程降低了模型求解计算量，最终求解得到合理的储能选址定容方案、配电网闭环规划方案、配电网运行拓扑以及配网故障下的配电网转供策略。本发明考虑配电网运行过程中可能发生的故障，提出的闭环规划方案可靠性更高，更接近现实世界中配电网“闭环规划、开环运行”的特征。

技术领域

本发明属于配电网扩展规划和电网储能规划领域，具体涉及一种考虑N-1安全准则的 配电网与储能联合规划方法。

背景技术

随着分布式电源(distributed generation,DG)和分布式能源(distributedenergy resources, DER)的接入，传统配电网正演变为兼容多种发电技术，支持高渗透率DG发电，鼓励DER 与网间进行双向互动的智能配电系统。另一方面，DG与DER出力的随机性与波动性也使 得配电网的潮流变得更为复杂。在此背景下，研究更为安全可靠的配电网规划方法(比如 在规划时考虑N-1安全准则)具有显著的意义。此外，将分布式储能与配电网进行联合规 划也具有重要的意义：一是储能可以延缓配电网的升级改造，降低规划总成本；二是储能 可以在故障发生后通过合理的充放电操作支持配电网完成转供等操作，减少用于转供的冗 余设备数量。

当下配电网规划的前沿研究主要聚焦于如何妥善考虑日趋多元的规划元素，但往往仅 提出辐射状的配电网规划方案，无法应对配电网运行过程中可能出现的线路开断等故障， 与传统配电网的规划方法在安全性与可靠性的考虑上并无明显区别。目前考虑N-1安全准 则的配电网规划及相关联合规划问题的研究较少，主要原因是难以处理线路开断等故障分 析所带来的庞大计算量。因此，目前配电网规划领域仍缺乏一种在N-1安全准则下将配电 网扩建与分布式储能配置进行联合规划的相关技术。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种考虑N-1安全准则的配电网与储 能联合规划方法。本发明建立了考虑线路与DG故障的配电网与储能联合规划模型，求解 该混合整数线性规划模型(mixed-integer linearprogramming,MILP)，最终给出储能的选址定 容方案、配电网的闭环规划方案、开环运行拓扑以及配网故障下的配电网转供策略，简单 可靠。

本发明提出一种考虑N-1安全准则的配电网与储能联合规划方法，其特征在于，包括 以下步骤：

1)构建分布式电源DG出力的典型场景集；

2)建立考虑DG和线路故障的配电网与储能联合规划模型，该模型由目标函数和约束 条件构成；具体步骤如下：

2-1)确定模型的目标函数，表达式如下：

式中，C^INV为所有设备的等年值投资成本，为配电网在场景ω时刻t下的设备运行 维护费用，为配电网在场景ω时刻t下从主网购电的费用；Ω^DG为DG出力的典型场景集，ξ_ω为场景ω在场景集中的权重；T和Δt分别为时段数及每个时段的持续时间；

其中，所有设备的等年值投资成本C^INV包括线路的新建与升级改造成本、变电站的新 建与升级改造成本和新变压器的投资成本和储能的投资成本，计算表达式为：