[發(fā)明專利]考慮光伏接入的配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)電-水互動協(xié)調(diào)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211243351.6
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115587486A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設計）人: 高紅均;王雯沁;徐琳;張華;熊嘉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學;國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/00;G06Q50/02;H02J3/00;G06F111/04;G06F113/04
• 代理公司: 成都時譽知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 李春彥

1.考慮光伏接入的配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)電-水互動協(xié)調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、搭建配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)電-水物理的結(jié)構(gòu)；

S2、搭建配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)雙層互動博弈框架并構(gòu)建博弈模型；

S3、根據(jù)步驟S2的框架構(gòu)建主從博弈模型，上層配電網(wǎng)以綜合運行成本、變壓器負載均衡、農(nóng)灌節(jié)點負荷峰谷差為優(yōu)化目標，建立配電網(wǎng)運行方式與分時電價最優(yōu)決策模型；下層農(nóng)灌園區(qū)基于配電網(wǎng)發(fā)布的分時電價，以自身成本和滿意度為目標，進行光伏接入下的灌溉最優(yōu)化決策模型；

S4、采用粒子群算法和CPLEX工具箱求解互動博弈協(xié)調(diào)模型，并進行算例驗證；從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉用水方式由粗放低效向節(jié)約高效轉(zhuǎn)變的同時有效支撐農(nóng)村中低壓配電網(wǎng)的安全可靠運行。

2.如權(quán)利要求1所述的考慮光伏接入的配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)電-水互動協(xié)調(diào)方法，其特征在于，配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)雙層主從博弈模型中，根據(jù)上層配電網(wǎng)優(yōu)化目標，建立配電網(wǎng)運行方式與分時電價最優(yōu)決策模型，通過制定的分時電價與下層農(nóng)灌園區(qū)進行互動博弈，引導農(nóng)灌園區(qū)精準確定各農(nóng)田機井的灌溉用水時間、強度，進而保證電網(wǎng)運行的可靠性；下層農(nóng)灌園區(qū)基于配電網(wǎng)發(fā)布的分時電價，進行光伏接入下的灌溉最優(yōu)化決策，實現(xiàn)灌溉的有序調(diào)控和配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)互動協(xié)調(diào)優(yōu)化。

3.如權(quán)利要求2所述的考慮光伏接入的配電網(wǎng)-農(nóng)灌園區(qū)電-水互動協(xié)調(diào)方法，其特征在于，配電網(wǎng)優(yōu)化目標包括綜合運行成本、負載均衡指標、農(nóng)灌節(jié)點負荷峰谷差指標，以分時電價和網(wǎng)絡動態(tài)重構(gòu)方案為決策變量，對自身經(jīng)濟效益和配電網(wǎng)線路負荷均衡度進行優(yōu)化，提升安全可靠性；

農(nóng)灌園區(qū)優(yōu)化目標包括用電成本和農(nóng)戶灌溉滿意度指標，以灌溉用水方案、用電量為決策變量，優(yōu)化制定自身的用能方案；

配電網(wǎng)優(yōu)化決策目標函數(shù)為：

min J＝λ_1,1F_up+λ_1,2B_trans+λ_1,3D_p-v,total

式中：λ_1,1、λ_1,2、λ_1,3為各目標權(quán)重系數(shù)；F_up為整個灌溉周期內(nèi)10kV配電網(wǎng)的經(jīng)濟效益指標；B_trans為110/10kV變壓器下所帶負載的均衡度指標；D_p-v,total為配電網(wǎng)農(nóng)灌節(jié)點的總體負荷峰谷差指標；

綜合運行成本指標：

F_up＝F_loss+F_switch+F_buy-F_sell

式中，F(xiàn)_loss為10kV網(wǎng)絡損耗成本，為單位網(wǎng)損成本；F_swich為開關(guān)操作成本，為開關(guān)動作單位成本，E^SW表示重構(gòu)區(qū)域的各類聯(lián)絡開關(guān)支路集合，分別為開關(guān)分支ij在時間周期t的運行狀態(tài)變化，為二進制變量，為“1”則是由斷開狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)，為“1”則是由閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)；F_buy為向上級網(wǎng)絡購電成本，為向上級的購電總量，為其固定電價；F_sell為向下級網(wǎng)絡售電收益，為向下級的售電總量；

變壓器負載均衡指標：

式中，分別為變電站節(jié)點j在時間周期t處的有功功率、負載率、變壓器負載平衡指數(shù)；N_sub為變電站總數(shù)，N_trans,j為連接到變電站節(jié)點j處的變壓器數(shù)量；α(j,f)為變電站節(jié)點j處變壓器f的饋線組；

變壓器負載平衡指數(shù)表示所有變電站變壓器負荷的均方誤差，均方誤差表達式是非線性方程，在編程仿真中放寬為二階錐表達式：

農(nóng)灌節(jié)點負荷峰谷差指標：

下層農(nóng)灌園區(qū)用電的波動幅度也是配電網(wǎng)的優(yōu)化目標之一，在目標函數(shù)中采用凈負荷曲線標準差最小的方式進行等效；

式中，D_p-v,m為第m農(nóng)灌節(jié)點在總灌溉時段內(nèi)負荷曲線的標準差，為在t時段內(nèi)的負荷值，為總灌溉時段內(nèi)負荷平均值；

農(nóng)灌園區(qū)灌溉決策模型目標函數(shù)為：

min f＝λ_2,1F_down-λ_2,2S_down

式中：λ_2,1、λ_2,2為各目標權(quán)重系數(shù)；F_down為整個灌溉周期內(nèi)，所有農(nóng)灌園區(qū)的總用電成本；S_down為農(nóng)戶滿意度指標；

農(nóng)灌園區(qū)的總用電成本：

F_down＝F_grid+F_pv+F_bat

式中，F(xiàn)_grid為所有農(nóng)灌園區(qū)的總購電費用；F_pv為光伏系統(tǒng)總運維成本，為m號農(nóng)灌園區(qū)內(nèi)所配置的光伏實際出力，C_pv為光伏系統(tǒng)單位運營成本；F_bat為電儲能系統(tǒng)總運維成本，分別為蓄電池在t時間段內(nèi)充、放電功率，為儲能系統(tǒng)充、放電單位成本；

農(nóng)戶滿意度指標：

農(nóng)戶滿意度指標依據(jù)農(nóng)戶的工作時間和工作強度設定，用于表征農(nóng)戶的工作意向；

式中，S_m,n為每一片農(nóng)田灌溉工作者的滿意度；s^t為單位時間的滿意度系數(shù)，取經(jīng)驗值系數(shù)越高則表示該時段內(nèi)農(nóng)戶進行灌溉作業(yè)的滿意度越高。