[發明專利]一種直流電力彈簧系統規劃方法

在審

• 申請號: 202210154611.6
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114529084A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王青松;李思唯
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 童楊益

本發明公開了一種基于粒子群算法和二階錐松弛的直流電力彈簧系統規劃方法，以含光伏、儲能的直流配電網為應用場景，以一年為規劃總時長，綜合考慮電網運行穩定性、對儲能裝置運行的優化、電能成本以及直流電力彈簧帶來的經濟效益，對直流配電網中的直流電力彈簧進行選址定容。本發明所提直流電力彈簧系統規劃方法采用了雙層模型突出優化目標的優先級，上層采用粒子群算法來確定直流電力彈簧在各節點處的安裝容量，通過最小化系統電壓偏差和來提升配電網運行穩定性；下層采用二階錐松弛的方法，以直流電力彈簧的安裝位置和容量為已知條件，綜合考慮主網購電成本、儲能裝置投資運行維護成本、直流電力彈簧投資運行維護成本、非關鍵負載補貼費用和對關鍵負載的收費，進行最優潮流計算，來確定直流電力彈簧運行功率。

技術領域

本發明提出了一種基于粒子群算法和二階錐松弛的直流電力彈簧系統規劃方法，屬于人工智能在新能源發電以及電力系統中的應用技術領域。

背景技術

我國正處于能源轉型階段，電力需求量逐年增長和節能減排等多重因素都推進了可再生能源的發展，促使可再生能源滲透率進一步提高。另一發面，以電動汽車、智能家居為代表的新型用電負荷不斷涌現，直流負荷占比增大，電力負荷對電能質量的要求也進一步提高。可再生能源以及直流負荷的發展在一定程度上推動了直流配電網關鍵技術的發展，采用直流配電網可以減少許多能源轉換環節，降低線路成本，提高可靠性。但可再生能源和新型負荷帶來的隨機性仍然會對其運行穩定性造成影響。尤其是以風力發電、光伏發電為代表的可再生能源具有間歇性、隨機性和不可控性的特點，且地理位置分布不均勻，由此造成的供需不平衡嚴重影響了電網運行束縛可再生能源效益的充分發揮。儲能裝置是常見的平抑電網電壓波動的手段之一，但僅依靠儲能來應對可再生能源帶來的電壓波動，需要頻繁進行大功率充放電，嚴重影響儲能的使用壽命。

2012年問世的交流電力彈簧經不斷發展，已延伸到直流領域。直流電力彈簧(DCES)的主要作用是協助儲能優化直流電網的運行，將其應用于直流配電網，與儲能裝置配合應用，可以減緩系統對儲能的依賴性，降低儲能充放電的頻率及功率，延長使用壽命，同時還可以提升直流配電網運行的穩定性和對新能源的消納能力。

發明內容

針對現有技術的不足，現提出一種基于粒子群算法和二階錐松弛的直流電力彈簧系統規劃方法，達到優化儲能運行、提升直流配電網運行穩定性、提升經濟效益的目的。

本公開的目的可以通過以下技術方案實現：

本發明所提基于粒子群算法和二階錐松弛的直流電力彈簧系統規劃方法，以含光伏、儲能的直流配電網為應用場景，將一年劃分為春秋季、夏季、冬季三個典型場景，綜合考慮三個場景典型日的電壓偏差和綜合成本，對其中的直流電力彈簧進行選址定容。

考慮到直流配電網運行的首要要求是穩定，而直流母線電壓的穩定是衡量直流配電網運行穩定性的關鍵指標，本發明將直流配電網中各節點電壓偏差最小為上層優化目標，來確定直流電力彈簧的位置和容量。節點偏差由三個季度典型日的節點電壓偏差和乘以對應的天數構成。在上層模型確定好的位置和容量下，下層以直流配電網運行的綜合成本為目標，對直流電力彈簧的充放電功率進行優化。下層目標函數由儲能和直流電力彈簧投資運行維護成本、主網購電成本、對關鍵負載的收費和對非關鍵負載的補貼構成。為保證系統的穩定運行，規劃時考慮儲能裝置的運行約束、分布式電源的出力約束、DCES運行約束以及直流配電網運行約束。

有益效果：

1、本發明將粒子群算法、二階錐松弛和雙層優化模型相結合，粒子群算法的應用使得模型對約束條件的要求降低，求解速度加快，通過二階錐對下層約束條件及目標進行松弛，采用雙層優化模型，通過上層確定安裝位置和安裝容量可減輕下層最優潮流的計算量。

2、本發明在直流電力彈簧系統規劃的過程中，重點考慮了直流配電網運行的穩定性，以直流配電網各節點電壓偏差最小為上層優化目標，進一步提升了直流配電網運行的穩定性。