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    重庆时时彩1700平台: 一种含分布式电源及储能的微电网优化规划方法及系统.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410166845.8

    申请日:

    2014.04.23

    公开号:

    CN103903073A

    公开日:

    2014.07.02

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 10/04申请日:20140423|||公开
    IPC分类号: G06Q10/04(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q10/04
    申请人: 河海大学; 江苏省电力公司南京供电公司; 南京工程学院; 江苏科能电力工程咨询有限公司
    发明人: 钱君霞; 马洲俊; 张惠刚; 陈志飞; 吴峰; 郭贤; 张小辰; 王冠青; 王亮; 胡煜; 宁玉宝; 赵盛杰; 陈建峰; 罗兴
    地址: 210098 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
    优先权:
    专利代理机构: 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 代理人: 王玉梅
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410166845.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.03.08|||2014.07.30|||2014.07.02

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种基于智能优化算法的含分布式电源及储能的微电网优化规划方法及系统,本发明对含分布式电源及储能的微电网的优化,包括为规划设计方案提供基础数据,对待规划区域进行建模及潮流计算;确定适合待规划区域微电网接线模式;确定多类型分布式电源的待选站址;建立布点定容模型并对含多种分布式电源及储能的微电网网架进行规划设计;形成确定投资主体下的联合规划方案联合规划???;并对联合规划方案输出评价。本发明基于分布式电源和微电网的基本特性研究,系统研究含光伏的微电网优化规划问题,合理配置指定规划区域内微电网中各种分布式电源的位置、容量及网架结构,建立完整有效、整合性强、紧密结合工程实际的微电网优化规划方案。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种含分布式电源及储能的微电网优化规划方法,其特征是,包括步骤:
    1)确定参考基础数据,参考基础数据包括待规划区域的负荷参数、输电线路参数,待选DG的造价、运行维护费用,各种类发电技术对应的污染物排放参数、典型污染气体的环境价值标准及??畋曜疾问?;
    2)利用上述参数基础数据建立各种类发电技术的出力模型,并选择适合待规划区域的微电网潮流算法,对待规划区域进行潮流计算,得到潮流计算结果;
    3)以微电网容量大小为约束条件,建立微电网划分策略;并基于等效网损微增率、电压稳定度、负荷的重要程度的综合指标,确定分布式电源的类型、最佳容量大小及其相应的待选站址;
    4)利用参考基础数据分析得到适合待规划区域的微电网容量大小、接入电压等级以及微电网渗透率;并基于改进最小路法进行可靠性分析,从而得到适合微电网的接线模式,确定所规划区域的边界条件;
    5)基于参考基础数据、待规划区域的接线模式和边界条件,以及潮流计算结果,参考分布式电源安装运行费用、网络损耗费用和环境效益因素,建立布点定容的模型;并基于智能优化算法,对含多种分布式电源及储能的微电网网架进行规划设计,得到微电网网架规划设计的结果;所述智能优化算法为用于DG布点规划时的离散粒子群优化算法DPSO和微电网网架规划时的改进遗传算法GA;
    6)基于微电网网架规划设计结果和微电网划分策略、分布式电源的类型、最佳容量大小及其相应的待选站址,在确定了分布式电源及储能的投资主体基础上,建立分布式电源选址定容与微电网网架联合规划模型;将分布式电源选址定容计算??楹臀⒌缤芄婊?槭涑龅挠呕峁惶娴?,形成确定投资主体下的联合规划方案;
    7)对上述联合规划方案计算评价结果。

    2.  一种含分布式电源及储能的微电网优化规划系统,其特征是,包括:
    输入???,配置用于接收包括:既定的负荷参数、输电线路参数、待选DG的造价、运行维护费用、各种类发电技术对应的污染物排放参数、典型污染气体的环境价值标准及??畋曜疾问牟慰蓟∈?;
    建模及潮流计算???,连接输入??橐曰袢∩鲜霾慰蓟∈?,利用参考基础数据建立各种类发电技术的出力模型,并选择适合待规划区域的微电网潮流算法,对待规划区域进行潮流计算,得到潮流计算结果;
    分布式电源选址定容计算???,连接输入??橐约敖<俺绷骷扑隳?榈氖涑龆?,以获取参考基础数据以及潮流计算结果;然后以微电网容量大小为约束条件,建立微电网划分策略;并基于等效网损微增率、电压稳定度、负荷的重要程度的综合指标,确定分布式电源的类型、最佳容量大小及其相应的待选站址;
    微电网接线模式选择???,连接输入??橐曰袢〔慰蓟∈?,利用参考基础数据分析得到适合待规划区域的微电网容量大小、接入电压等级以及微电网渗透率;并基于改进最小路法进行可靠性分析,从而得到适合微电网的接线模式,确定所规划区域的边界条件;
    微电网网架规划???,连接输入???、微电网接线模式选择???,以及建模及潮流计算??榈氖涑龆?,以分别获取参考基础数据、待规划区域的接线模式和边界条件,以及潮流计算结果;然后参考分布式电源安装运行费用、网络损耗费用和环境效益因素,建立布点定容的模型;并基于智能优化算法,对含多种分布式电源及储能的微电网网架进行规划设计,得 到微电网网架规划设计的结果;所述智能优化算法为用于DG布点规划时的离散粒子群优化算法DPSO和微电网网架规划时的改进遗传算法GA;
    确定投资主体下的联合规划???,连接微电网网架规划??橐约胺植际降缭囱≈范ㄈ菁扑隳?榈氖涑龆?,以分别获取微电网网架规划设计结果和微电网划分策略、分布式电源的类型、最佳容量大小及其相应的待选站址;在确定了分布式电源及储能的投资主体基础上,建立分布式电源选址定容与微电网网架联合规划模型;将分布式电源选址定容计算??楹臀⒌缤芄婊?槭涑龅挠呕峁惶娴?,形成确定投资主体下的的联合规划方案;
    规划输出评价???,根据接收到的联合规划方案计算方案的评价结果。

    3.  根据权利要求2所述的含分布式电源及储能的微电网优化规划系统,其特征是,建模及潮流计算??榻⒌某隽δP桶ㄎ⑿腿计只?、风力发电机和光伏发电相应的出力模型;其中:
    建立的微型燃气轮机的出力模型在微电网潮流计算中,可以等效为发电机节点,即PV节点,节点功率变化要求如下:
    Pout,mi,min≤Pout≤Pout,mi,max
    ΔPout,mi≤ΔPout,mi,limit
    其中,ΔPout,mi是功率的变化量,ΔPout,mi,limit是功率变化量的限制;
    建立的风力发电机出力模型在微电网潮流计算中,风速符合如下的威布尔Weibull分布:
    f(v)=kc*(vc)k-1*exp[-(vc)k]]]>
    其中,v为风速(m/s),f(v)为威布尔函数,k和c分别为威布尔形状系数和尺度系数,对应的分布函数为:
    F(v)=p(vV)=1-exp[-(vc)k]]]>
    风能的功率与风速大小、叶片受风面积等因素影响为:
    Pm=0.5ρSv3Cp
    其中,ρ为空气密度(km/m3),S为风力机的扫掠面积(m2),Cp为风力机的风能利用系数,风力发电机的功率输出模型表示为:
    PWT=0v<vci,v&GreaterEqual;vcoav+bvciv<vrPNvrv<vco]]>
    其中,PWT为风力发电机的输出功率;PN为额定功率;vci为切入风速;vco为切出风速; vr为额定风速;v为实际风速;
    建立的光伏发电出力模型为:
    P=ηmodAItiltηwrηpcηmod=fm[1-β(Tcell-28)ηsd]Tcell=0.032Itilt+TenItilt=IhironzontalR]]>
    其中,P为输出功率,ηmod为该小时环境温度下的??樾?,A为光照总表面积,ηwr为配线效率系数,ηpc为功率调节系统的效率,Itilt为倾斜面的光照,Ihironzontal为水平面的光照,R为从Ihironzontal到Itilt的折算系数,ηsd为??榈谋曜夹?,fm为匹配系数,β为效率改变的温度系数,Tcell为光伏电池的温度,Ten为环境温度;上述公式均是基于固定的倾斜平面,若是要计算一年中总的最大输出功率,倾斜角即为所在位置的纬度。

    4.  根据权利要求2或3所述的含分布式电源及储能的微电网优化规划系统,其特征是,微电网潮流算法的算法流程包括以下步骤:

    4.  1)获取参考基础数据,将各DG等效为相应的节点,并形成节点导纳矩阵,

    4.  2)给定各节点的电压初值及风机节点转差率的初值w为代表发电机的节点,

    4.  3)计算各类节点的有功功率的不平衡量和无功功率的不平衡量电压不平衡量

    4.  4)判断各类节点的不平衡量是否满足收敛条件:
    max{|ΔPi(k),ΔQi(k),ΔVi2(k),ΔPe(k)|<&epsiv;]]>
    如满足,则计算各线路潮流和平衡节点的功率,并输出结果;
    若不满足收敛条件,则计算雅可比矩阵,求出修正量,然后重复步骤(3.3)至步骤(3.4),至满足收敛条件,并输出结果。

    5.  根据权利要求2所述的含分布式电源及储能的微电网优化规划系统,其特征是,分布式电源选址定容计算??樵诳悸锹愀汉晒┑缧枨蟮那疤嵯?,以DG建设及维护费用,以及 电网线路损耗费用最小为目标,并考虑DG的环境效益和网络的可靠性水平,进而求得满足负荷供电需求和网络运行安全的最优DG布置方案;
    DG布点定容的目标函数为:
    minZcost=CI+COM+Cf+CL+CP+CCom+CT-CE
    其中包括分量:DG的年投资费用CI、DG的年运行维护费用COM、DG的燃料成本Cf、网络损耗费用CL、DG的环境成本CP、用户停电损失费用CCom、网络购电成本CT和环保补贴CE;
    以ω为折算系数将以上各分量转化为同一数量级,则目标函数转化为:minZ′cost=ωICI+ωOMCOM+ωfCf+ωLCL+ωPCP+ωComCCom+ωTCT-ωECE
    DG布点定容的约束条件有:
    a.节点功率平衡约束:
    Σj&Element;LS(j)=i[Pj-L(Pj)-Pj]+Σj&Element;Le(j)=i[Pj-L(Pj)-Pj]=PLiΣj&Element;LS(j)=i[Qj-L(Qj)-Qj]+Σj&Element;Le(j)=i[Qj-L(Qj)-Qj]=QLi]]>
    其中,S(j)=i和e(j)=i分别表示以i为起点和终点的所有线路集,Pj(Qj)、P'j(Q'j)分别表示线路j上正、反向潮流;
    b.节点电压约束:
    KV(Vi)=KV(Vimin-Vi)Vi<ViminKV(Vi-Vimax)Vi>Vimax0ViminViVimax]]>
    其中,Vi为节点i的电压,Vimax、Vimin为节点i所允许的最大电压值与最小电压值,KV为节点电压偏离运行极限的惩罚因子,一般取一个很大的数值,在电压未越限时取0;
    c.支路潮流约束:
    KS(Sj)=KS(Sj-Sjmax)Sj>Sjmax0SjSjmax]]>
    其中,Sj为通过支路j的视在功率,Sjmax为支路传输容量极限,通常取热稳定极限值,KS为线路电流越限惩罚因子,在支路潮流没越限时取0;
    d.系统容量约束:
    对分布式电源容量加以约束,要求DG的最小出力可以满足不间断供电时重要负荷的需求,即:
    Σi&Element;NDGGi(t)&GreaterEqual;Σj&Element;NILj(t),t=1,2,...,8760]]>
    其中,Gi表示第i个节点所接DG在t时刻的出力(kW),Lj(t)表示第j个节点所接重要负荷的大小(kW),NDG为所有DG接入的节点,NI为所有接入重要负荷的节点;
    e.DG安装容量约束:
    对风机、光伏的安装容量限制为:
    Gw,iGw,i(max)Gpv,iGpv,i(max)]]>
    其中,Gw,i、Gw,i(max)分别为节点i实际接入和允许接入风机容量,Gpv,i、Gpv,i(max)分别为节点i实际接入和允许接入的光伏容量;
    f.可靠性水平约束
    定义可靠性约束为系统的供电不足期望值则:
    S~T<S~T(max)]]>
    KEIR(EIR)=KEIR(S~T-S~T(max))S~T&GreaterEqual;S~T(max)0S~T<S~T(max)]]>
    其中,为系统可靠性水平的指标,为系统应满足的可靠性水平的最低要求,KEIR为可靠性水平的惩罚因子,的计算公式如下:
    S~T=Σj=1mPjΣi=1WFij]]>
    其中,Fij为第j条线路发生断线故障时,节点i处的供电不足量的期望值(kWh),pj为第j条线路单位年度发生故障的次数;
    DG布点定容算法基于自适应调整策略DPSO,包括以下步骤:

    5.  1)初始化,根据输入??榻邮盏牟慰蓟∈葜形⒌缤脑际?,获取微电网的节点信息和支路信息,确定电压、支路功率上下限,初始化算法参数,即粒子群体的规模Num、最大迭代次数nitermax、惯性权重、学习因子c1、c2,粒子更新的最大速度等;

    5.  2)设定迭代次数niter=0,利用随机数发生器在可行域内生成Num个粒子,各粒子位置为X,同时在一定范围内设定初始速度V,并对初始值进行调整,使其满足DG接入容量的限制,然后计算出适应值最大的粒子,作为全局最优解Pgd和局部最优解Pid;

    5.  3)更新计数器niter=niter+1,更新新惯性权重,重新计算每个粒子的位置xi和速度vi,迭代过程中,若粒子出现越界,则根据边界变异策略处理该粒子,即若vi>vmax则vi=vmax,若vi<-vmax,则vi=-vmax;

    5.  4)重新评估每个粒子的适应值,比较各粒子适应值,找出当前个体最优解Pid,然后将当前最优解与全局最优解比较,若Pid<Pgd,即本代群体最优解小于上代群体最优解,则更新Pgd和最优粒子;

    5.  5)判断niter是否已达到预置的最大迭代次数nitermax,是则转向步骤6),否则转向步 骤3);

    5.  6)输出最优解,即迭代终止时的Pgd。

    6.  根据权利要求2所述的含分布式电源及储能的微电网优化规划系统,其特征是,确定投资主体下的联合规划??榻瞎婊P妥狣G布点定容子问题和微电网网架规划子问题进行交互迭代的方法为:

    6.  1)定义联合规划模型中,Y表示网架方案,X表示DG配置方案;设定交互迭代收敛条件,即相邻迭代所得社会总成本差值的参考值ΔCtotal;

    6.  2)由初始网架Y0计算DG配置方案X1,然后计算得出X1下网架规划的方案Y1,并将X1与Y1作为第1次迭代的方案,计算此方案下的社会总成本Ctotal(1);

    6.  3)由Y1计算X2,将(X2,Y1)作为第二次迭代方案,计算Ctotal(2);

    6.  4)计算Ctotal(1)与Ctotal(2)之间的差值ΔCtotal(1),判断ΔCtotal(1)是否小于ΔCtotal:
    如果是,则迭代终止,以X2与Y1作为最终联合规划方案;
    如果不是,则继续交互迭代,由X2计算Y2,将X2和Y2作为第三次迭代方案,计算Ctotal(3);进而计算Ctotal(2)与Ctotal(3)之间的差值ΔCtotal(2),并判断ΔCtotal(2)是否小于ΔCtotal:
    如果是,则迭代终止,以X2与Y2作为最终联合规划方案;
    如果不是,则继续交互迭代,直至获得方案Xn与Yn,计算Ctotal(2n-1),使得ΔCtotal(2n-2)小于ΔCtotal,迭代终止,以Xn与Yn作为最终联合规划方案;或者获得方案Xn+1与Yn,计算Ctotal(2n),使得ΔCtotal(2n-1)小于ΔCtotal,迭代终止,以Xn+1与Yn作为最终联合规划方案。

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    一种 分布式 电源 电网 优化 规划 方法 系统
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