[發(fā)明專利]一種多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)及其規(guī)劃方法

有效

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• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104143119B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 許剛;談元鵬;馬爽;趙中原
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)設計與規(guī)劃技術領域，尤其涉及一種多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)及其規(guī)劃方法。

背景技術

現(xiàn)代社會中，電力系統(tǒng)的發(fā)展與國民經(jīng)濟、居民生活等息息相關。輸電網(wǎng)絡作為電力系統(tǒng)中發(fā)電廠與電力用戶之間輸送電能的核心環(huán)節(jié)，其網(wǎng)架結構與電力系統(tǒng)的能源利用率以及資源配置狀況密切相關。合理的輸電網(wǎng)架結構不但能夠適應電力系統(tǒng)發(fā)展過程中可能出現(xiàn)的負荷增長和電源建設等一系列不確定因素,還可以為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供客觀的指導意見。

目前，世界各國都在積極研究能夠更好地適應未來需求的新型的輸電網(wǎng)架結構。受地理條件、負荷密度及經(jīng)濟發(fā)展水平等因素的影響，輸電網(wǎng)的建設與規(guī)劃所采用的設計準則也不盡相同，這造成了各國輸電網(wǎng)架結構的千差萬別，給分布式新能源的推廣、輸電系統(tǒng)的改革帶來了巨大的阻力。

此外，輸電網(wǎng)建設需要考慮電網(wǎng)具體的網(wǎng)絡拓撲結構,所以在輸電網(wǎng)規(guī)劃模型中被涉及到的決策變量很多,加之根據(jù)現(xiàn)實需求，一種理想的輸電網(wǎng)規(guī)劃方案可能需要滿足安全性、經(jīng)濟性、可靠性、適應性以及靈活性等多方面的要求,這使得輸電網(wǎng)規(guī)劃的約束條件極大地增加。

現(xiàn)有的電網(wǎng)規(guī)劃設計存在以下問題：大量輸電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，結構不合理；部分規(guī)劃模型缺乏長期考慮，無法適應后期發(fā)展；規(guī)劃模型涉及條件過多,大量的約束條件和高維的決策變量使規(guī)劃模型變得十分復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，提供一種多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)及其規(guī)劃方法，用于解決現(xiàn)有輸電網(wǎng)架構的存在的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術方案是，一種多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)，其特征是所述輸電網(wǎng)包括電源節(jié)點和電網(wǎng)連線；

所述電源節(jié)點依據(jù)不同的電壓等級構成多個輸電網(wǎng)電源層，同一輸電網(wǎng)電源層的電源節(jié)點的電壓等級相同；

各輸電網(wǎng)電源層的電源節(jié)點位于所屬輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格的頂點，下層輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格由上層輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格分裂得到；

所述蜂窩網(wǎng)格為正六邊形網(wǎng)格，其邊長依據(jù)輸電網(wǎng)電源層中的電源節(jié)點平均供電半徑確定；

同一輸電網(wǎng)電源層的電網(wǎng)連線建造于所屬輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格的邊上；

各輸電網(wǎng)電源層與相鄰的輸電網(wǎng)電源層通過電源節(jié)點之間的電網(wǎng)連線相連。

所述下層輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格的邊長為其上層輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格的邊長的一半，且下層輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格以上層輸電網(wǎng)電源層的蜂窩網(wǎng)格的兩個相鄰頂點作為對頂頂點。

所述電源節(jié)點用于向所屬輸電網(wǎng)電源層的相鄰電源節(jié)點以及下層輸電網(wǎng)電源層的電源節(jié)點供電。

一種多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)的規(guī)劃方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：以次高電壓等級的電源節(jié)點構成的輸電網(wǎng)電源層作為目標輸電網(wǎng)電源層；

步驟2：根據(jù)多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)規(guī)劃模型，求解目標輸電網(wǎng)電源層的電源節(jié)點容量和電網(wǎng)連線決策量最優(yōu)解；

步驟3：將所述最優(yōu)解代入上層輸電網(wǎng)電源層，如果兩層輸電網(wǎng)電源層都滿足全網(wǎng)經(jīng)濟性約束，則執(zhí)行步驟5；

步驟4：對目標輸電網(wǎng)電源層中不滿足負荷點有功負荷約束的蜂窩網(wǎng)格進行分裂；

步驟5：如果完成全網(wǎng)規(guī)劃，輸出各個輸電網(wǎng)電源層規(guī)劃結果；否則，以下層輸電網(wǎng)電源層作為目標輸電網(wǎng)電源層，轉到步驟2。

所述多尺度分層蜂窩輸電網(wǎng)規(guī)劃模型包括目標函數(shù)和約束條件；

所述目標函數(shù)為：

其中，f(U,S(p_i),Q(p_i,p_j))＝C_power-con+C_power-oper+C_grid-con+C_grid-dep+C_loss；

U為電源節(jié)點的電壓等級；

S(p_i)為電源節(jié)點p_i的容量；

Q(p_i,p_j)為電源節(jié)點p_i與電源節(jié)點p_j之間的電網(wǎng)連線決策量，當Q(p_i,p_j)＝1時，表示電源節(jié)點p_i與電源節(jié)點p_j之間建有電網(wǎng)連線，當Q(p_i,p_j)＝0時，表示電源節(jié)點p_i與電源節(jié)點p_j之間未建有電網(wǎng)連線；