一种源网荷储协调的配电网电压优化方法及相关设备与流程

【】本发明涉及电力系统优化，尤其涉及一种源网荷储协调的配电网电压优化方法及相关设备。

背景技术

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背景技术：

1、随着主动配电网技术的不断进步，配电网电压控制领域迎来了崭新的技术手段。当前的研究与实践主要集中在几个关键方面：传统的电压调节方式、利用光伏发电系统和储能系统进行电压调节、配电网络重构等。然而，传统的电压调节方法，如变压器分接头调压和电容器调压，存在操作成本高、不宜频繁操作等局限性。因此，利用光伏发电系统和储能系统进行电压调节已成为当前的研究热点，这包括调整逆变器的无功和有功输出、利用分布式光伏系统参与电压控制，以及考虑储能系统在负荷高峰时的削峰填谷作用等策略。此外，配电网络重构也被视为一种改善电压分布的新型技术手段。尽管已有部分研究探讨了源网荷储中部分资源的协调配合，但现有方法尚未实现在不同时间尺度的电网调度的协调配合，无法实现可再生能源的高效消纳。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明提供一种源网荷储协调的配电网电压优化方法及相关设备。

2、本发明第一实施例的具体技术方案为：一种源网荷储协调的配电网电压优化方法，所述方法包括：构建配电网的目标函数；所述目标函数包括弃光成本目标函数、储能运行成本目标函数、失负荷成本目标函数和电压偏差成本目标函数；构建配电网的约束模型；所述约束模型包括配电网辐射状网络重构约束、配电网潮流及安全约束、负荷需求约束、光伏发电系统运行约束和储能系统运行约束；利用功效系数法和所述约束模型对所述目标函数进行转换，获得所述配电网的目标优化模型；对所述目标优化模型和所述约束模型进行求解，获得所述配电网的最优参数；所述最优参数包括最优弃光成本、最优储能运行成本、最优失负荷成本和最优电压偏差成本；利用所述最优参数对配电网的电压进行优化。

3、优选的，所述构建配电网的目标函数，包括：根据光伏出力和负荷需求的不同场景的概率、光伏发电系统的弃光成本系数、不同节点的预测有功输出和实际有功输出构建所述弃光成本目标函数；根据光伏出力和负荷需求的不同场景的概率、储能系统的储能成本系数、不同节点的充电功率和不同节点的放电功率构建所述储能运行成本目标函数；根据光伏出力和负荷需求的不同场景的概率、配电系统的有功失负荷成本系数、无功失负荷成本系数、不同节点的有功失负荷和无功失负荷构建所述失负荷成本目标函数；根据光伏出力和负荷需求的不同场景的概率、配电系统的电压偏差成本系数、不同节点的电压值和正常运行情况下的期望电压值构建所述电压偏差成本目标函数。

4、优选的，所述目标函数采用如下公式获得：

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6、其中，cpv为所述弃光成本目标函数，ces为所述储能运行成本目标函数，cload为所述失负荷成本目标函数，cu为所述电压偏差成本目标函数，ωbus为节点集合，ωt为时间周期集合，ωsnr为场景集合，ps为所述光伏出力和负荷需求的不同场景的概率，cpv为弃光成本系数、ces为储能成本系数、cpload为有功失负荷成本系数，cqload为无功失负荷成本系数，cu为电压偏差成本系数，为场景s下时刻t位于节点i的光伏发电系统预测有功输出，为场景s下时刻t位于节点i的光伏发电系统实际有功输出，为场景s下时刻t位于节点i的储能系统充电功率；为场景s下时刻t位于节点i的储能系统放电功率；为场景s下时刻t节点i的有功失负荷；为场景s下时刻t节点i的无功失负荷；ui,t,s为配电系统在场景s下时刻t节点i的电压值；uexp为配电系统正常运行情况下的期望电压值。

7、优选的，所述配电网辐射状网络重构约束包括节点虚拟流注入约束、线路流过虚拟流的限制约束和闭合线路数与根节点数的耦合约束。

8、优选的，所述配电网潮流及安全约束包括节点的有功平衡约束和无功注入平衡约束、线路的有功潮流容量约束和无功潮流容量约束、节点的电压上限约束和下限约束。

9、优选的，所述储能系统运行约束包括储能系统充电功率约束、放电功率约束、充放电行为不同时进行约束、储能电量和充放电功率关系约束、充放电的结束时刻剩余电量和开始时刻的剩余电量相等约束、荷电状态上下限约束和有功功率和无功功率的耦合关系约束。

10、优选的，所述利用功效系数法和所述约束模型对所述目标函数进行转换，获得所述配电网的目标优化模型，包括：获取所述弃光成本目标函数在所述约束模型下的第一功效系数；获取所述储能运行成本目标函数在所述约束模型下的第二功效系数；获取所述失负荷成本目标函数在所述约束模型下的第三功效系数；

11、获取所述电压偏差成本目标函在所述约束模型下的第四功效系数；根据所述第一功效系数、所述第二功效系数、所述第三功效系数和所述所述第四功效系数获得总功效系数；对所述总功效系数进行最大值求解，获得所述目标优化模型。

12、本发明第二实施例的具体技术方案为：一种源网荷储协调的配电网电压优化系统，所述系统包括：目标函数构建模块、约束模块、转换模块、求解模块和优化模块；所述目标函数构建模块用于构建配电网的目标函数；所述目标函数包括弃光成本目标函数、储能运行成本目标函数、失负荷成本目标函数和电压偏差成本目标函数；所述约束模块用于构建配电网的约束模型；所述约束模型包括配电网辐射状网络重构约束、配电网潮流及安全约束、负荷需求约束、光伏发电系统运行约束和储能系统运行约束；所述转换模块用于利用功效系数法和所述约束模型对所述目标函数进行转换，获得所述配电网的目标优化模型；所述求解模块用于对所述目标优化模型和所述约束模型进行求解，获得所述配电网的最优参数；所述最优参数包括最优弃光成本、最优储能运行成本、最优失负荷成本和最优电压偏差成本；所述优化模块用于利用所述最优参数对配电网的电压进行优化。

13、本发明第三实施例的具体技术方案为：一种源网荷储协调的配电网电压优化设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如本申请第一实施例中任一项所述方法的步骤。

14、本发明第四实施例的具体技术方案为：一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如本申请第一实施例中任一项所述方法的步骤。

15、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

16、本发明考虑了光伏出力和负荷需求的不确定性，综合利用弃光成本、储能系统运行成本、失负荷成本和电压偏差成本构建目标函数，通过设置多个约束条件对目标函数进行转换获得目标优化模型，并对目标优化模型进行求解，从而获得适配于配电网的最优参数。利用最优参数对配电网的电压进行优化，能够充分协调利用源网荷储资源，实现了配电网的电压优化和可再生能源的有效消纳。

1.一种源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述构建配电网的目标函数，包括：

3.如权利要求2所述的源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述目标函数采用如下公式获得：

4.如权利要求1所述的源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述配电网辐射状网络重构约束包括节点虚拟流注入约束、线路流过虚拟流的限制约束和闭合线路数与根节点数的耦合约束。

5.如权利要求1所述的源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述配电网潮流及安全约束包括节点的有功平衡约束和无功注入平衡约束、线路的有功潮流容量约束和无功潮流容量约束、节点的电压上限约束和下限约束。

6.如权利要求1所述的源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述储能系统运行约束包括储能系统充电功率约束、放电功率约束、充放电行为不同时进行约束、储能电量和充放电功率关系约束、充放电的结束时刻剩余电量和开始时刻的剩余电量相等约束、荷电状态上下限约束和有功功率和无功功率的耦合关系约束。

7.如权利要求1所述的源网荷储协调的配电网电压优化方法，其特征在于，所述利用功效系数法和所述约束模型对所述目标函数进行转换，获得所述配电网的目标优化模型，包括：

8.一种源网荷储协调的配电网电压优化系统，其特征在于，所述系统包括：目标函数构建模块、约束模块、转换模块、求解模块和优化模块；

9.一种源网荷储协调的配电网电压优化设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。