[发明专利]一种直流电力弹簧系统规划方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，以含光伏、储能的直流配电网为应用场景，以一年为规划总时长，综合考虑电网运行稳定性、对储能装置运行的优化、电能成本以及直流电力弹簧带来的经济效益，对直流配电网中的直流电力弹簧进行选址定容。本发明所提直流电力弹簧系统规划方法采用了双层模型突出优化目标的优先级，上层采用粒子群算法来确定直流电力弹簧在各节点处的安装容量，通过最小化系统电压偏差和来提升配电网运行稳定性；下层采用二阶锥松弛的方法，以直流电力弹簧的安装位置和容量为已知条件，综合考虑主网购电成本、储能装置投资运行维护成本、直流电力弹簧投资运行维护成本、非关键负载补贴费用和对关键负载的收费，进行最优潮流计算，来确定直流电力弹簧运行功率。

技术领域

本发明提出了一种基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，属于人工智能在新能源发电以及电力系统中的应用技术领域。

背景技术

我国正处于能源转型阶段，电力需求量逐年增长和节能减排等多重因素都推进了可再生能源的发展，促使可再生能源渗透率进一步提高。另一发面，以电动汽车、智能家居为代表的新型用电负荷不断涌现，直流负荷占比增大，电力负荷对电能质量的要求也进一步提高。可再生能源以及直流负荷的发展在一定程度上推动了直流配电网关键技术的发展，采用直流配电网可以减少许多能源转换环节，降低线路成本，提高可靠性。但可再生能源和新型负荷带来的随机性仍然会对其运行稳定性造成影响。尤其是以风力发电、光伏发电为代表的可再生能源具有间歇性、随机性和不可控性的特点，且地理位置分布不均匀，由此造成的供需不平衡严重影响了电网运行束缚可再生能源效益的充分发挥。储能装置是常见的平抑电网电压波动的手段之一，但仅依靠储能来应对可再生能源带来的电压波动，需要频繁进行大功率充放电，严重影响储能的使用寿命。

2012年问世的交流电力弹簧经不断发展，已延伸到直流领域。直流电力弹簧(DCES)的主要作用是协助储能优化直流电网的运行，将其应用于直流配电网，与储能装置配合应用，可以减缓系统对储能的依赖性，降低储能充放电的频率及功率，延长使用寿命，同时还可以提升直流配电网运行的稳定性和对新能源的消纳能力。

发明内容

针对现有技术的不足，现提出一种基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，达到优化储能运行、提升直流配电网运行稳定性、提升经济效益的目的。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明所提基于粒子群算法和二阶锥松弛的直流电力弹簧系统规划方法，以含光伏、储能的直流配电网为应用场景，将一年划分为春秋季、夏季、冬季三个典型场景，综合考虑三个场景典型日的电压偏差和综合成本，对其中的直流电力弹簧进行选址定容。

考虑到直流配电网运行的首要要求是稳定，而直流母线电压的稳定是衡量直流配电网运行稳定性的关键指标，本发明将直流配电网中各节点电压偏差最小为上层优化目标，来确定直流电力弹簧的位置和容量。节点偏差由三个季度典型日的节点电压偏差和乘以对应的天数构成。在上层模型确定好的位置和容量下，下层以直流配电网运行的综合成本为目标，对直流电力弹簧的充放电功率进行优化。下层目标函数由储能和直流电力弹簧投资运行维护成本、主网购电成本、对关键负载的收费和对非关键负载的补贴构成。为保证系统的稳定运行，规划时考虑储能装置的运行约束、分布式电源的出力约束、DCES运行约束以及直流配电网运行约束。

有益效果：

1、本发明将粒子群算法、二阶锥松弛和双层优化模型相结合，粒子群算法的应用使得模型对约束条件的要求降低，求解速度加快，通过二阶锥对下层约束条件及目标进行松弛，采用双层优化模型，通过上层确定安装位置和安装容量可减轻下层最优潮流的计算量。

2、本发明在直流电力弹簧系统规划的过程中，重点考虑了直流配电网运行的稳定性，以直流配电网各节点电压偏差最小为上层优化目标，进一步提升了直流配电网运行的稳定性。