[發明專利]一種配電網擴展規劃與光儲選址定容的雙層優化方法

有效

• 申請號: 201710371769.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107301470B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 劉洪;范博宇;唐翀;李騰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種配電網擴展規劃與光儲選址定容的雙層優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)建立主動配電網擴展規劃上層優化模型，包括：

(1)確立上層模型目標函數，針對配電網企業解決配電網規劃以及光儲的選址問題，考慮配電網企業總成本/收益最優的目標函數如下：

式中，表示配電網企業的總成本/收益，當值為正時，表示配電網企業獲得收益，值為負時，表示配電網企業虧損；表示與用戶交易所取得的收益，即配電網企業與用戶進行電能交易的收益，若用戶向配電網倒送功率，配電網企業向用戶支付上網費用，若配電網向用戶輸送功率滿足負荷需求，配電網企業從用戶側獲取售電收益；表示線路投資成本，即配電網企業在進行擴展規劃的過程中新建線路和轉供路徑的投資成本，采用線路投資成本等年值進行計算；表示網損成本，即配電網在運行過程中產生的網絡損耗成本；表示購電成本，即配電網企業向上級電網購置電能的購電成本，各項成本/收益的具體計算公式如下：

式中，Ψ_PV表示安裝光儲系統的節點集合，表示節點i上的用戶向電網購電的購電成本，表示節點i上的用戶向電網倒送功率所獲取的收益；

式中，c_nl表示投資建設單位長度線路的費用，表示第k條待新建線路或轉供路徑的狀態，為1表示第k條待新建線路被選擇新建，為0表示未被選擇新建，l_k表示第k條待新建線路或轉供路徑的長度，N_b表示網絡中待新建線路和轉供路徑的總數，r表示貼現率；

式中，c_loss表示單位網損電量的費用，表示第d天第t小時的系統網損功率；

式中，c_up表示配電網企業向上級電網購電的單位購電電價，表示第i個節點第d天第t小時的網供負荷功率，Ψ_LD表示節點集合；

(2)確定上層模型約束條件；

2)構建光儲容量配置下層優化模型，包括：

(1)下層模型目標函數

考慮用戶總成本/收益最優的目標函數如下：

其中，n_PV表示安裝光儲系統的用戶總數；表示節點i上的用戶的總成本/收益，值為正時，表示用戶獲得收益，值為負時，表示用戶虧損；表示光伏發電補貼；表示設備安裝成本；表示設備置換成本；表示設備維護成本；表示電能交易成本；各項成本的具體計算公式如下：

式中，表示節點i上的用戶向電網購電的購電成本，表示節點i上的用戶向電網倒送功率所獲取的收益；

式中，r表示貼現率，α表示設備殘值占設備初值的百分比，N_pv(i)表示光伏安裝數，N_ess(i)表示儲能安裝數，表示單個光伏安置成本，表示單個儲能安置成本；

R_pv(i)表示整個工程周期內光伏的置換數，R_ess(i)表示儲能的置換數，L_pv表示光伏使用壽命，L_ess表示儲能使用壽命，T表示工程周期；

表示單個光伏裝置的維護成本，表示單個儲能裝置的維護成本；

(2)確定下層的約束條件；

3)雙層模型的求解，包括：

(1)上層模型優化方法

對上層模型的優化是采用二進制粒子群算法，選擇上層模型的目標函數，即配電網企業的總成本/收益作為粒子群優化的適應度值，具體編碼方法如下：假定配電網絡中有N_b條待新建的線路，N_t條轉供路徑，和N_p個安裝光伏及儲能裝置的負荷節點，則第u個粒子的位置和速度如下式所示：

其中，X_u表示全部粒子的集合，集合中的任一元素取值為0或者1，M表示粒子數量；

(2)下層模型優化方法

采用完全信息環境下非合作Nash博弈理論構建的非合作Nash博弈模型中，各用戶的決策變量為各自的光伏安裝容量、儲能安裝容量以及節點處最大倒送功率，若在博弈中存在均衡點，則Nash博弈模型如下：

式中，表示節點i上光伏安裝數、儲能安裝數和最大倒送功率的均衡解值；P_{grid max(i)}表示節點i最大倒送功率；

(3)雙層優化流程

上層以配電網企業新建線路和光儲系統的位置為決策變量，優化配電網企業線路投資成本和運營成本，下層以用戶配置光儲的容量為決策變量，優化用戶光儲投資成本和運營成本；下層將局部優化結果反饋上層，上層再進行整體優化，如此迭代反復，最后完成整個優化過程。