[發明專利]考慮靈活性的含高滲透率分布式電源配電網絡分區方法

在審

• 申請號: 202210193972.1
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114552669A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 畢銳;朱正軒;王孝淦;袁華凱;吳紅斌
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/14;H02J3/32;G06F17/18
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種考慮靈活性的含高滲透率分布式電源的配電網絡分區方法，其特征是按以下步驟進行：

A：建立相應的集群靈活性供給模型和集群靈活性需求模型；

A1：假設位于第i個節點的可調節機組G_i與儲能元件ES_i在t時刻出力、充放電功率分別為則利用式(1-1)和式(1-2)分別得到第c個集群內所有靈活性資源在時刻t總的靈活性上調能力和下調能力

式(1-1)和式(1-2)中，分別表示位于第i個節點的可調機組G_i的有功最大、最小出力以及上、下爬坡速率限值；表示第c個集群內接入可調節機組G的節點集合；τ表示響應時間尺度；分別表示位于第i個節點處的儲能最大充、放電功率；表示第c個集群內接入儲能元件ES的節點集合；為正時，表示第i個節點的儲能元件ES_i放電，為負時，表示第i個節點的儲能元件ES_i充電；其中，為第i個節點的儲能元件ES_i安裝的最大容量；

A2：利用式(1-3)和式(1-4)分別得到t時刻第c個集群內凈負荷的量化指標以及靈活性需求的量化指標

式(1-3)和式(1-4)中，和分別表示第i個節點在t時刻的光伏、風電原始出力和負荷有功數據；分別為t時刻、t+1時刻第c個集群的凈負荷大小；為第c個集群內的負荷節點數；

B：構建凈負荷適應率指標、支路負荷裕度指標以及模塊度值指標，并賦予一定的權重系數，以形成網絡分區的綜合性指標；

B1：利用式(1-5)構建第c個集群在t時段的凈負荷適應率指標

式(1-5)中；σ表示集群內靈活性資源總調節能力相對于凈負荷需求量比值的上限；

表示第c個集群在t時段的對應于靈活性需求實際變化方向的綜合調節能力，并由式(1-6)：

式(1-6)中，N_c為劃分集群數；

在規劃周期T內，利用式(1-7)對凈負荷適應率指標進行標幺值化，得到整個配電網絡的綜合凈負荷適應率指標L^AR：

B2：利用式(1-8)構建第c個集群在t時刻的支路負荷裕度指標

式(1-8)中，I_max為支路傳輸電流最大值，I_ij,t為第i個節點與第j個節點間的線路在t時刻的傳輸電流；為第c個集群內的支路數；

在規劃周期T內，利用式(1-7)對支路負荷裕度指標進行標幺值化，得到整個配電網絡的綜合支路負荷裕度指標H^BM：

B3：利用式(1-10)構建模塊度指標ρ：

式(1-10)中，A_i,j為第i個節點與第j個節點間邊的權重，并由式(1-11)得到；N為配電網絡中的節點集合；k_i＝∑_j∈NA_i，j為所有與第i個節點相連的邊的權重之和；k_j＝∑_i∈NA_i，j為所有與第j個節點相連的邊的權重之和；m＝(∑_i∈N∑_j∈NA_i，j)/2表示配電網絡中所有與節點相連的邊的權重之和；σ(i,j)為劃分問題的優化變量，若σ(i,j)＝1，則表示第i個節點與第j個節點位于同一區域，否則，則表示第i個節點與第j個節點不在同一區域；

A_i，j＝l-L_ij/max(L) (1-11)

式(1-11)中，d_ij表示第j個節點注入單位無功后，其自身電壓變化值與第i個節點的電壓變化值之間的比值；L_ij為考慮所有節點影響的第i個節點與第j個節點之間的空間電氣距離，并由式(1-12)得到；max(L)表示電氣距離矩陣L中元素的最大值；

B4：利用式(1-13)構建網絡分區的綜合性指標γ：

max γ＝λ₁ρ+λ₂L^AR+λ₃H^BM (1-13)

式(1-13)中，λ₁、λ₂、λ₃分別對應網絡分區的模塊度值指標ρ、凈負荷適應率指標L^AR和支路負荷裕度指標H^BM的權重；

C：以綜合性劃分指標γ作為改進的FN算法的尋優目標并計算得到最優分區結果；

C1：初始化網絡分區，將待劃分的配電網絡中各節點看作一個獨立集群，計算模塊度指標的初值ρ⁰，令配電網絡模塊度的實時值為ρ^new，并初始化ρ^new＝ρ⁰；令配電網絡分區的綜合指標實時值為γ^new，并初始化γ^new＝0；

C2：根據當前配電網絡中的集群劃分情況，計算出每次合并前各種集群組合情況下的模塊度增量矩陣△ρ′，得到對應的模塊度值矩陣ρ′＝ρ^new+△ρ′；

C3：對配電網絡中任意第i個獨立集群與第j個獨立集群組合前，先判斷第i個獨立集群與第j個獨立集群之間是否存在節點構成支路，若存在，則將第i個獨立集群與第j個獨立集群進行組合，并計算組合后的凈負荷適應率指標和支路負荷裕度指標否則，將第i個獨立集群與第j個獨立集群組合后的凈負荷適應率指標和支路負荷裕度指標記為零，從而完成對所有集群進行組合判斷與計算，得到考慮所有組合情況后的綜合性指標值判斷矩陣γ′＝λ₁ρ′+λ₂L^AR′+λ₃H^BM′；其中，L^AR′、H^BM′分別表示配電網絡中所有節點進行組合情況下，各個凈負荷適應率指標形成的矩陣以及各個支路負荷裕度指標形成的矩陣；

C4：選擇步驟C3中綜合性指標值判斷矩陣γ′中最大值所對應的兩集群進行合并，并計算合并后的集群的凈負荷適應率指標支路負荷裕度指標和模塊度指標值ρ′_max，從而得到合并后的集群的綜合性指標γ′_max；

C5：將ρ′_max賦值給ρ^new，將γ′_max賦值給γ^new后，返回步驟C2順序執行，直至γ^new不再增大為止，從而得到最優分區結果。