[发明专利]一种协调5G通讯基站选址接入的配电网网架规划方法

权利要求书

1.一种协调5G通讯基站选址接入的配电网网架规划方法，其特征在于：所述的协调5G通讯基站选址接入的配电网网架规划方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)构建配电网初始网架；

步骤2)利用蜂窝网络结构确定出5G通信基站的位置，并接在上述配电网初始网架上而构建成考虑5G通讯基站接入的配电网网架；

步骤3)确定上述考虑5G通讯基站接入的配电网网架规划的目标函数；

步骤4)确定上述考虑5G通讯基站接入的配电网网架规划的约束条件；

步骤5)在Python程序中调用Gurobi求解器来求解出上述约束条件下考虑5G通讯基站接入的配电网网架规划的目标函数，由此获得该配电网网架规划的最佳方案；

在步骤2)中，所述的利用蜂窝网络结构确定出5G通信基站的位置，并接在上述配电网初始网架上而构建成考虑5G通讯基站接入的配电网网架的方法是：

通过对所需规划的地区进行蜂窝网络结构规划，确定每个5G通讯基站的位置，每个蜂窝中心点即为5G通讯基站的位置，每个5G通讯基站根据就近原则接在上述配电网初始网架的负荷节点上而构建成考虑5G通讯基站接入的配电网网架；

在步骤3)中，所述的确定上述考虑5G通讯基站接入的配电网网架规划的目标函数的方法是：

考虑5G通讯基站接入的配电网网架规划是以年网络综合成本最小作为目标函数，年网络综合成本包括年投资成本、年维护成本、向上级电网购电成本以及削减负荷的惩罚费用，计算公式如下：

C＝C₁+C₂+C₃+C₄

(1)年投资成本C₁

年投资成本是指新建线路、变电站、分布式电源以及5G通讯基站所需的投资成本考虑资金的时间价值折算后的等年值，计算公式如下：

C₁＝C_line+C_sub+C_DG+C_5G

式中：C_line为新建线路所需的投资成本考虑资金的时间价值折算后的等年值；C_sub为新建变电站所需的投资成本考虑资金的时间价值折算后的等年值；C_DG为新建分布式电源所需的投资成本考虑资金的时间价值折算后的等年值；C_5G为新建5G通讯基站所需的投资成本考虑资金的时间价值折算后的等年值；各等年值的计算公式如下，其中d是折现率；T是配电网网架的使用寿命周期：

式中：是j类型线路l_i的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表本条线路不建设，1代表要投建；是j类型的线路l_i单位长度的投资成本，单位：万元/千米；L_i是线路l_i的长度，单位：千米；

式中：是j类型变电站s_i的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表该变电站不建设，1代表要投建；是j类型的变电站s_i的投资成本，单位：万元；

式中：是j类型风力发电站WT_i的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表该风力发电站不建设，1代表要投建；是j类型风力发电站WT_i的投资成本，单位：万元；是j类型光伏发电站PV_i的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表该光伏发电站不建设，1代表要投建；是j类型光伏发电站PV_i的投资成本，单位：万元；

式中：是5G通讯基站5G_i的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表该5G通讯基站不建设，1代表要投建；是5G通讯基站5G_i的投资成本，单位：万元；

(2)年维护成本C₂

年维护成本是指新建线路、变电站和分布式电源所需的年维护成本，计算公式如下：

C₂＝α_lC_line+α_sC_sub+α_DGC_DG+α_5GC_5G

式中，α_l是线路的年维护费用系数；α_s是变电站的年维护费用系数；α_DG是分布式电源的年维护费用系数；α_5G是5G通讯基站的年维护费用系数；

(3)向上级电网购电成本C₃

向上级电网购电成本的计算公式如下：

式中：D为一个运行周期的天数，以一年为一个运行周期计算，取365天；t为一天的小时数，取24小时；为t时刻向上级电网购电的单价；为配电网与上级电网交换的有功功率；

(4)削减负荷的惩罚费用C₄

削减负荷的惩罚费用的计算公式如下：

式中，β为配电网削负荷的惩罚系数，单位：万元/千瓦；为t时刻配电网节点负荷的有功削减量，单位：千瓦；

在步骤4)中，所述的确定上述考虑5G通讯基站接入的配电网网架规划的约束条件的方法是：

(1)配电网节点功率平衡约束：

式中，为t时刻光伏发电站发出的有功功率；为t时刻风力发电站发出的有功功率；为t时刻与外网交互的有功功率；为t时刻负荷削减的有功功率；P_L^t为t时刻配电网节点负荷的有功功率；为t时刻5G通讯基站所需的有功功率；为t时刻光伏发电站发出的无功功率；为t时刻风力发电站发出的无功功率；为t时刻配电网与上级电网交换的无功功率；为t时刻配电网节点负荷的无功削减量；为t时刻配电网节点负荷的无功功率；为t时刻5G通讯基站所需的无功功率；

(2)发电机组出力约束：

各分布式发电机组和变电站应满足出力上下限的约束；上式中，分别为变电站s_i有功出力的上、下限；分别为变电站s_i无功出力的上、下限；分别为风力发电站WT_i有功出力的上、下限；分别为风力发电站WT_i无功出力的上、下限；分别为光伏发电站PV_i有功出力的上、下限；分别为光伏发电站PV_i无功出力的上、下限；

(3)支路传输功率约束：

式中，为支路ab的最大传输功率；

(4)负荷削减约束：

式中，为电负荷的最大削减率；

(5)状态变量约束：

x_k,y-1≤x_k,y

式中，x_k,y-1是y-1阶段设备k的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表该设备不建设，1代表要投建；x_k,y是y阶段设备k的决策变量，为“0-1”状态变量，0代表该设备不建设，1代表要投建；上式表示设备k一旦被安装，未来的规划中它们将不会被移除；

(6)网络的连通性约束：

保证所有的负荷点都被连接，能够得到可靠供电。