一種面向電力市場(chǎng)的多目標(biāo)配電網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種面向電力市場(chǎng)的多目標(biāo)配電網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源是安裝在用戶側(cè)的小型發(fā)電裝置，因具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益 而得到快速的發(fā)展，大量分布式電源的接入改變了配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，影響配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行 方式。電力市場(chǎng)環(huán)境下，分布式電源在滿足用戶需求的同時(shí)，還可以向電網(wǎng)供電。供電公司 可以同時(shí)從電力市場(chǎng)和安裝有分布式電源的用戶購(gòu)電，向用戶售電。為獲得最大利潤(rùn)，供電 公司需綜合考慮電廠，用戶與分布式電源的協(xié)調(diào)關(guān)系。
[0003] 配網(wǎng)重構(gòu)是配電網(wǎng)絡(luò)中一種以降低網(wǎng)絡(luò)損耗、均衡負(fù)荷、提高供電可靠性為目的 配網(wǎng)運(yùn)行方式。配網(wǎng)重構(gòu)中基于單時(shí)間斷面的靜態(tài)重構(gòu)，尋優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)是該時(shí)間斷面下 一個(gè)或多個(gè)性能指標(biāo)最優(yōu)，重構(gòu)過(guò)程中認(rèn)為配電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷不會(huì)發(fā)生變化，考慮的約束條 件(包括開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)約束、線路配電能力約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束等)也都是該時(shí)間斷面下的 靜態(tài)約束，而實(shí)際配電系統(tǒng)中分布式電源受環(huán)境因素的影響出力不斷變化，同時(shí)線路上供 應(yīng)的負(fù)荷也動(dòng)態(tài)地隨時(shí)間發(fā)生變化，因此靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)只能應(yīng)用于規(guī)劃領(lǐng)域，很難勝任具 有多個(gè)連續(xù)時(shí)間段落變化特點(diǎn)的運(yùn)行領(lǐng)域。為了在負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中更好地保證配電系 統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，常常需要對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，即需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)重構(gòu)。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的研究中通常都先對(duì)時(shí)間區(qū)段進(jìn)行劃分，并將各個(gè)時(shí)段簡(jiǎn) 化為恒定負(fù)荷的時(shí)段進(jìn)行靜態(tài)重構(gòu)，然后利用解析法優(yōu)化動(dòng)態(tài)重構(gòu)的開(kāi)關(guān)組合狀態(tài)，但需 要的靜態(tài)重構(gòu)次數(shù)較多，耗費(fèi)的計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，難以滿足電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種面向電力市場(chǎng)的多目標(biāo)配電網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重構(gòu) 方法，本方法利用模擬植物培訓(xùn)算法進(jìn)行全局優(yōu)化，同時(shí)從電廠和用戶側(cè)的分布式電源購(gòu) 電，向用戶售電的運(yùn)營(yíng)模式，克服現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法難以適應(yīng)分布式電源出力和線 路負(fù)荷實(shí)時(shí)變化問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的工作原理為:利用預(yù)測(cè)得到分布式電源出力數(shù)據(jù)和負(fù)荷變化數(shù)據(jù)，對(duì)用 戶目標(biāo)周期內(nèi)負(fù)荷曲線和分布式電源出力曲線進(jìn)行區(qū)段劃分，以目標(biāo)周期內(nèi)供電公司的運(yùn) 行效益之和最大為尋優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，利用模擬植物培育算法進(jìn)行區(qū)段內(nèi)的靜態(tài)重構(gòu)和不同 區(qū)段重構(gòu)方案的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，得到整個(gè)重構(gòu)周期內(nèi)各開(kāi)關(guān)的最優(yōu)組合狀態(tài)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種面向電力市場(chǎng)的多目標(biāo)配電網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重構(gòu)方法，包括以下步驟：
[0009] (1)讀取配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、市場(chǎng)電價(jià)、開(kāi)關(guān)動(dòng)作成本和未來(lái)周期內(nèi)負(fù)荷數(shù)據(jù)和 分布式電源出力數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值；
[0010] (2)根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)形成配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得到配電網(wǎng)的環(huán)路信息；
[0011] (3)根據(jù)負(fù)荷變化情況，將最大重構(gòu)次數(shù)作為區(qū)段數(shù)，以保證得到的重構(gòu)方案滿足 最大重構(gòu)次數(shù)的限制條件，進(jìn)行重構(gòu)區(qū)段劃分；
[0012] (4)利用模擬植物培育算法以各區(qū)段內(nèi)供電公司的運(yùn)行效益一致性指標(biāo)最大為目 標(biāo)，在各個(gè)重構(gòu)區(qū)段內(nèi)進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)重構(gòu)；
[0013] (5)利用模擬植物培育算法以目標(biāo)周期內(nèi)供電公司的運(yùn)行效益一致性指標(biāo)值最大 為尋優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)各區(qū)段靜態(tài)重構(gòu)得到的靜態(tài)重構(gòu)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。
[0014] 所述步驟⑶中，具體方法為:將目標(biāo)周期分為多個(gè)時(shí)間間隔相同的自然時(shí)段，若 干自然時(shí)段構(gòu)成一個(gè)重構(gòu)區(qū)段，劃分區(qū)段的目標(biāo)函數(shù)表為:各區(qū)段內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)負(fù)荷變化的 方差之和取最小值。
[0015] 所述步驟(4)中，具體方法為，各區(qū)段內(nèi)供電公司的一致性運(yùn)行效益指標(biāo)值最大值 為區(qū)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)損耗的倒數(shù)、供電公司購(gòu)電成本滿意度指數(shù)、全網(wǎng)電壓均衡指數(shù)和負(fù)荷均衡 率與各自權(quán)重系數(shù)乘積的和。
[0016] 所述步驟(4)中，多目標(biāo)靜態(tài)重構(gòu)的約束需要同時(shí)滿足以下條件：
[0017] (1)配電網(wǎng)絡(luò)輻射狀運(yùn)行條件約束，網(wǎng)絡(luò)中無(wú)環(huán)路和孤島；
[0018] (2)電壓約束:節(jié)點(diǎn)電壓不超過(guò)節(jié)點(diǎn)電壓的上限和下限；
[0019] (3)支路容量約束:支路上的復(fù)功率小于最大允許容量。
[0020] 所述步驟(4)中，多目標(biāo)靜態(tài)重構(gòu)的步驟為：
[0021] (4-1)讀入配電網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0022] (4-2)以配電網(wǎng)分段開(kāi)關(guān)閉合、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為初始狀態(tài)，閉合當(dāng)前的 聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，通過(guò)拓?fù)浞治霁@取該聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)所在環(huán)路的所有支路和節(jié)點(diǎn)，斷開(kāi)該聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，使 網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)初始狀態(tài)，對(duì)其余所有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)完成上述操作，得到配電網(wǎng)的環(huán)路信息；
[0023] (4-3)將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0024] (4-4)以最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為初始狀態(tài)通過(guò)模擬植物培育算法的新枝生長(zhǎng)原則得到一 組新的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；
[0025] (4-5)對(duì)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行潮流計(jì)算，根據(jù)潮流計(jì)算的結(jié)果計(jì)算各個(gè)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 下供電公司的運(yùn)行效益一致性指標(biāo)，從中選出運(yùn)行效益一致性指標(biāo)最大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同已有 的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，若新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效益一致性指標(biāo)值大于原有的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，則將新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并轉(zhuǎn)入步驟(4-3)的操作，否則，將已有的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)作為靜態(tài)重構(gòu)結(jié)果輸出。
[0026] 進(jìn)一步的，所述步驟(4-4)的具體方法包括：
[0027] (i)閉合當(dāng)前環(huán)路斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，分別斷開(kāi)該環(huán)路順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较虻南乱粋€(gè)開(kāi) 關(guān)，判斷得到的新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否存在孤立節(jié)點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)中無(wú)孤立節(jié)點(diǎn)，則將得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)添加到集合中，分別對(duì)各個(gè)環(huán)路進(jìn)行上述操作，將得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)添加到集合中；
[0028] (ii)將網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路兩兩組合，得到所有的組合形式，對(duì)各個(gè)組合中的所有兩個(gè) 環(huán)路執(zhí)行步驟(i)的操作；
[0029] (i i i)將網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路三個(gè)為一組，得到所有的組合形式，對(duì)各個(gè)組合中的所有三 個(gè)環(huán)路執(zhí)行步驟(i)的操作。
[0030] 所述步驟(5)中，具體方法包括以下步驟：
[0031] (5-1)將靜態(tài)重構(gòu)得到的各區(qū)段的解作為動(dòng)態(tài)重構(gòu)各區(qū)段的代表解，表征各區(qū)段 的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，將各區(qū)段代表解的集合作為動(dòng)態(tài)重構(gòu)的最優(yōu)解；
[0032] (5-2)保持其他區(qū)段網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不變，將當(dāng)前區(qū)段的代表解作為新枝，通過(guò)基于植物 培育算法的新枝生長(zhǎng)規(guī)則得到該區(qū)段新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，計(jì)算在當(dāng)前區(qū)段為新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其他 區(qū)段為代表解的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)供電公司目標(biāo)周期內(nèi)的運(yùn)行效益一致性指標(biāo)值，選擇使供電公 司的運(yùn)行效益一致性指標(biāo)值最大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前區(qū)段的代表解；
[0033] (5-3)判斷是否對(duì)所有區(qū)段完成了步驟(5-2)的操作，若是，則進(jìn)入步驟(5-4)，否 貝1J，轉(zhuǎn)入步驟(5-2 )，對(duì)下一個(gè)區(qū)段進(jìn)行操作；
[0034] (5-4)將各區(qū)段代表解構(gòu)成的新解與原有的最優(yōu)解進(jìn)行比較，若新解的運(yùn)行效益 一致性指標(biāo)值更高，則將新解作為最優(yōu)解，并轉(zhuǎn)入步驟(5-2)繼續(xù)迭代，否則，輸出最優(yōu)解， 得到動(dòng)態(tài)重構(gòu)方案。
[0035] 進(jìn)一步的，所述步驟(5-2)中，將當(dāng)前區(qū)段的代表解作為新枝，通過(guò)基于植物培育 算法的新枝生長(zhǎng)規(guī)則得到該區(qū)段新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體步驟包括：
[0036] (I)閉合當(dāng)前環(huán)路斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，分別斷開(kāi)該環(huán)路順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较虻南乱粋€(gè)開(kāi) 關(guān)，判斷得到的新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否存在孤立節(jié)點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)中無(wú)孤立節(jié)點(diǎn)，則將得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)添加到集合中，分別對(duì)各個(gè)環(huán)路進(jìn)行上述操作，將得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)添加到集合中；
[0037] (II)將網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路兩兩組合，得到所有的組合形式，對(duì)各個(gè)組合中的所有兩個(gè) 環(huán)路執(zhí)行步驟(1)的操作；
[0038] (III)將網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路三個(gè)為一組，得到所有的組合形式，對(duì)各個(gè)組合中的所有三 個(gè)環(huán)路執(zhí)行步驟(1)的操作。
[0039] 所述步驟(5-2)中，供電公司目標(biāo)周期內(nèi)的運(yùn)行效益