含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法及装置与流程

1.本发明属于配电系统运行规划技术领域，特别涉及一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法及装置。


背景技术：

2.目前，以新能源为主体的新型电力系统建设进程不断加速，配电系统中分布式电源渗透率快速提升，源荷侧随机波动性增强，双向潮流、电压越限、网络阻塞和网络损耗增加等一系列问题越来越严重。传统的配电系统调控方式有限，缺乏灵活性，不能有效应对高渗透率分布式电源带来的挑战。软开关(soft open point, sop)和分布式储能(distributed energy storage system, dess)可分别在空间和时间两个维度上实现潮流的灵活调节，可有效缓解配电网源荷波动带来的功率时空波动，降低配电网的网络损耗和改善电压波动水平，进而提高配电网的运行稳定性，且提升分布式光伏消纳能力。
3.随着分布式电源在配电网中渗透率不断提高，运行控制问题变得越来越复杂。然而，目前针对雪花配电网结构的配电网，同时考虑软开关和分布式储能联合优化运行的研究较少。


技术实现要素：

4.本发明提出一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法及装置，可以充分应对分布式电源出力和负荷需求的不确定性，可改善电压波动水平、降低网络损耗，且引入二阶锥模型以降低求解难度，提高配电网优化调度模型的求解速度。
5.针对上述问题，本发明采用如下技术方案：第一方面，提供一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。该方法包括：获取基础数据，基础数据包括雪花配电网的组成成分、组成结构、设备参数、经济性参数；建立含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化模型，雪花配电网运行优化模型以降低雪花配电网的网络损耗和改善电压波动水平为目标的目标函数；确定雪花配电网运行优化模型的约束条件，约束条件包括系统潮流约束条件、运行电压电流约束条件、节点功率平衡约束条件、软开关运行约束条件、储能运行约束条件；基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型；输出求解结果，求解结果用于制定使得雪花配电网的网络损耗和电压偏差最小的日前调度策略，日前调度策略包括与市电网络之间的交互功率、雪花配电网各时段的最低和最高节点电压分布情况以及目标函数值。
6.可选地，目标函数为：(1)
(2)(3)其中，n为雪花配电网的总节点数；为雪花配电网中所有支路的集合，t为时间段总数；为支路ij在t时刻的电流幅值；为支路ij的电阻；为节点i在t时刻的电压幅值；为雪花配电网的网络损耗的权重系数，为雪花配电网的电压偏差的权重系数，+=1；为雪花配电网的网络损耗；为雪花配电网的电压偏差；为目标函数最小值。
7.可选地，任意时刻下，对于雪花配电网中的任一节点j，系统潮流约束条件满足：(4)(5)(6)其中，表示以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，表示以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，和分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率，和分别为支路ij的电阻和电抗；为支路ij的电流幅值；为节点i的电压幅值，为节点j的有功功率，为节点j流向节点k的有功功率，为节点j的无功功率，为节点j流向节点k的无功功率，为节点j的电压幅值，为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合中的第k个末端节点。
8.可选地，节点功率平衡约束条件满足：(7)其中，和分别为节点j在t时刻的有功功率和无功功率的净注入值；为节点j上接入的分布式光伏在t时刻的有功功率；和为节点j上接入的负荷在t时刻的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的软开关在t时刻传输的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的分布式储能
在t时刻的放电功率和充电功率。
9.可选地，运行电压电流约束条件满足：(8)其中，和分别为节点i允许的电压上限和电压下限；为支路ij允许的最大电流。
10.可选地，储能运行约束条件满足：(12)其中，，，分别表示节点i在t时刻ess的电量、充电功率、放电功率，和分别为ess的充电效率、放电效率；为节点i储能的额定功率，为节点i储能的额定容量，为t时刻ess的充电状态，为t时刻ess的放电状态，充电时为1，放电时为1，空闲时为0，和分别为t时刻ess荷电状态的最值。
11.可选地，软开关运行约束条件满足：(13)(14)其中，和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的有功功率；和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的无功功率；为节点i、j之间的软开关的投建容量。
12.可选地，基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型，包括：将公式（14）转化为如下二阶锥约束式：
(15)基于公式（15）求解雪花配电网运行优化模型。
13.第二方面，提供一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置。该装置包括：获取基础数据，基础数据包括雪花配电网的组成成分、组成结构、设备参数、经济性参数；建立含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化模型，雪花配电网运行优化模型以降低雪花配电网的网络损耗和改善电压波动水平为目标的目标函数；确定雪花配电网运行优化模型的约束条件，约束条件包括系统潮流约束条件、运行电压电流约束条件、节点功率平衡约束条件、软开关运行约束条件、储能运行约束条件；基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型；输出求解结果，求解结果用于制定使得雪花配电网的网络损耗和电压偏差最小的日前调度策略，日前调度策略包括与市电网络之间的交互功率、雪花配电网各时段的最低和最高节点电压分布情况以及目标函数值。
14.可选地，目标函数为：(1)(2)(3)其中，n为雪花配电网的总节点数；为雪花配电网中所有支路的集合，t为时间段总数；为支路ij在t时刻的电流幅值；为支路ij的电阻；为节点i在t时刻的电压幅值；为雪花配电网的网络损耗的权重系数，为雪花配电网的电压偏差的权重系数，+=1；为雪花配电网的网络损耗；为雪花配电网的电压偏差；为目标函数最小值。
15.可选地，任意时刻下，对于雪花配电网中的任一节点j，系统潮流约束条件满足：(4)(5)
(6)其中，表示以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，表示以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，和分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率，和分别为支路ij的电阻和电抗；为支路ij的电流幅值；为节点i的电压幅值，为节点j的有功功率，为节点j流向节点k的有功功率，为节点j的无功功率，为节点j流向节点k的无功功率，为节点j的电压幅值，为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合中的第k个末端节点。
16.可选地，节点功率平衡约束条件满足：(7)其中，和分别为节点j在t时刻的有功功率和无功功率的净注入值；为节点j上接入的分布式光伏在t时刻的有功功率；和为节点j上接入的负荷在t时刻的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的软开关在t时刻传输的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的分布式储能在t时刻的放电功率和充电功率。
17.可选地，运行电压电流约束条件满足：(8)其中，和分别为节点i允许的电压上限和电压下限；为支路ij允许的最大电流。
18.可选地，储能运行约束条件满足：
(12)其中，，，分别表示节点i在t时刻ess的电量、充电功率、放电功率，和分别为ess的充电效率、放电效率；为节点i储能的额定功率，为节点i储能的额定容量，为t时刻ess的充电状态，为t时刻ess的放电状态，充电时为1，放电时为1，空闲时为0，和分别为t时刻ess荷电状态的最值。
19.可选地，软开关运行约束条件满足：(13)(14)其中，和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的有功功率；和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的无功功率；为节点i、j之间的软开关的投建容量。
20.可选地，求解模块，还用于将公式（14）转化为如下二阶锥约束式，并基于公式（15）求解雪花配电网运行优化模型：(15)。
21.第三方面，提供另一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，包括：处理器，处理器与存储器耦合；其中，处理器，用于读取并执行存储器存储的程序或指令，使得装置执行第一方面所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。
22.第四方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有程序或指令，当计算机读取并执行程序或指令时，使得计算机执行第一方面所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。
23.基于本发明提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法及装置，可以建立以降低系统网络损耗和改善电压水平为综合目标函数的含软开关与分布式储能的雪花电网运行优化模型，引入包括各时刻储能充放电功率、sop注入的有功、无功功率作为决策变量，并以系统潮流约束、节点功率平衡约束、运行电压和支路电流约束、sop运行约束、储能运行约束等为约束条件，以解决当前分布式电源快速发展带来的网络损耗和电压越限等问题。
24.进一步地，含软开关与分布式储能的雪花电网运行优化模型在数学上是混合整数非线性规划问题，可以将改模型转化为二阶锥约束的凸规划模型，如采用诸如gurobi、cplex等成熟的数学软件直接求解，以降低求解难度，提高求解效率。
25.与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明提出的雪花电网运行优化方法及装置，能够充分应对分布式电源出力和负荷需求的不确定性，起到改善雪花配电网的电压波动水平和降低系统网络损耗等作用。进一步地，可以采用distflow二阶锥模型对区域电力系统进行建模，并采取数学规划方法对模型进行求解，以降低求解难度，提高区域配电系统日前优化调度模型的求解速度。
26.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例提供的雪花配电网中两条分支组成的手拉手结构配电网络的结构示意图；图2为本发明实施例提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法的流程示意图；图3为本发明实施例提供的典型日负荷、光伏出力的示意图；图4为本发明实施例提供的变电站a与市电网络之间的交互功率的示意图；图5为本发明实施例提供的变电站b与市电网络之间交互功率的示意图；图6为本发明实施例提供的场景1和场景2的最大最小电压的示意图；图7为本发明实施例提供的场景2和场景3的最大最小电压的示意图；图8为本发明实施例提供的另一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置的结构示意图；图9为本发明实施例提供的又一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.首先结合图1，详细说明本发明实施例提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网。
31.示例性地，图1为本发明实施例提供的雪花配电网中两条分支组成的手拉手结构配电网络示意图。如图1所示，考虑对称性，可以软开关代替联络开关连接两条分支。
32.下面结合图2-图7，详细说明本发明实施例提供本发明实施例提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。
33.示例性地，图2为本发明实施例提供的一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：s201，获取基础数据。
34.其中，基础数据包括雪花配电网的组成成分、组成结构、设备参数、经济性参数。
35.对于雪花配电网中节点负荷的有功功率和无功功率、节点电压允许的最大值和最小值以及支路阻抗值的具体示例，请参见下述表1和表2；光伏、软开关、分布式储能设备详细参数请参见表3。
36.示例性地，图3为本发明实施例提供的典型日负荷、光伏出力的示意图。如图额所示，以1小时为时间间隔，利用负荷预测方法来模拟负荷曲线，光伏出力曲线处理方式相似，各支路的电流限值为500a；设置配电网的基准电压为12.66kv、基准功率为10mva。
37.表1
节点编号有功负荷(kw)无功负荷(kvar)电压允许最大值(p.u.)电压允许最小值(p.u.)1001.10.92100601.10.9390401.10.94120801.10.9560301.10.9660201.10.972001001.10.982001001.10.9960201.10.91060201.10.91145301.10.91260351.10.91360351.10.914120801.10.91560101.10.91660201.10.91760201.10.91890401.10.9
19001.10.920100601.10.92190401.10.922120801.10.92360301.10.92460201.10.9252001001.10.9262001001.10.92760201.10.92860201.10.92945301.10.93060351.10.93160351.10.932120801.10.9
表2首节点末节点电阻(ω)电抗(ω)120.09220.0470230.49300.2511340.36600.1864450.38110.1941560.81900.7070670.18720.6188780.71140.2351891.03000.74009101.04400.740010110.19660.065011120.37440.123812131.46801.155013140.54160.712914150.59100.526015160.74630.545016171.28901.721017180.73200.574019200.09220.047020210.49300.251121220.36600.186422230.38110.194123240.81900.707024250.18720.618825260.71140.2351
26271.03000.740027281.04400.740028290.19660.065029300.37440.123830311.46801.155031320.54160.7129表3
38.s202，建立含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化模型，雪花配电网运行优化模型以降低雪花配电网的网络损耗和改善电压波动水平为目标的目标函数。
39.可选地，目标函数为：(1)(2)(3)其中，n为雪花配电网的总节点数；为雪花配电网中所有支路的集合，t为时间段总数；为支路ij在t时刻的电流幅值；为支路ij的电阻；为节点i在t时刻的电压幅值；为雪花配电网的网络损耗的权重系数，为雪花配电网的电压偏差的权重系数，+=1；为雪花配电网的网络损耗；为雪花配电网的电压偏差；为目标函数最小值。例如，本发明实施例中，权重系数ω1、ω2可以分别为0.8333和0.167。
40.s203，确定雪花配电网运行优化模型的约束条件。
41.其中，约束条件包括系统潮流约束条件、运行电压电流约束条件、节点功率平衡约束条件、软开关运行约束条件、储能运行约束条件。
42.可选地，任意时刻下，对于雪花配电网中的任一节点j，系统潮流约束条件满足：(4)(5)
(6)其中，表示以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，表示以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，和分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率，和分别为支路ij的电阻和电抗；为支路ij的电流幅值；为节点i的电压幅值，为节点j的有功功率，为节点j流向节点k的有功功率，为节点j的无功功率，为节点j流向节点k的无功功率，为节点j的电压幅值，为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合中的第k个末端节点。
43.可选地，节点功率平衡约束条件满足：(7)其中，和分别为节点j在t时刻的有功功率和无功功率的净注入值；为节点j上接入的分布式光伏在t时刻的有功功率；和为节点j上接入的负荷在t时刻的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的软开关在t时刻传输的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的分布式储能在t时刻的放电功率和充电功率。
44.可选地，运行电压电流约束条件满足：(8)其中，和分别为节点i允许的电压上限和电压下限；为支路ij允许的最大电流。
45.在满足目标函数是的严格增函数等条件下，可将式（6）做如下变形：（9）令，将公式(5)所示的支路视在功率二次约束松弛为锥形约束：（10）节点电压和支路电流的约束可以表示为：
（11）可选地，储能运行约束条件满足：(12)其中，，，分别表示节点i在t时刻ess的电量、充电功率、放电功率，和分别为ess的充电效率、放电效率，本实施例中均取90%；为节点i储能的额定功率，为节点i储能的额定容量，为t时刻ess的充电状态，为t时刻ess的放电状态，充电时为1，放电时为1，空闲时为0，和分别为t时刻ess荷电状态的最值。
46.可选地，软开关运行约束条件满足：(13)(14)其中，和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的有功功率；和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的无功功率；为节点i、j之间的软开关的投建容量。
47.s204，基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型；可选地，基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型，包括：将公式（14）转化为如下二阶锥约束式：(15)
基于公式（15）求解雪花配电网运行优化模型。
48.具体地，可以针对所建立的基于软开关与分布式储能系统联合的雪花配电网运行优化模型，在matlab 2022a平台上通过yalmip优化工具箱编程，并调用ibm ilog cplex算法包进行求解。
49.对于本实施例，可以选取以下三个场景进行对比分析，场景1（case1）为不接入sop和ess；场景2（case2）为只接入ess；场景3（case3）为接入ess和sop。
50.s205，输出求解结果。
51.其中，求解结果包括不同情景下的系统网络损耗和电压偏差、两变电站与市电网络交互功率、sop和ess的日运行策略等结果，可以用于制定使得雪花配电网的网络损耗和电压偏差最小的日前调度策略，日前调度策略包括与市电网络之间的交互功率、雪花配电网各时段的最低和最高节点电压分布情况以及目标函数值。
52.上述三种场景下的网络损耗和电压偏差如表4所示。
53.表4情景系统网损（kw
·
h）电压偏差（p.u.）case174822.97case256820.11case339010.41从表4可以看出，场景1、2、3的网络损耗和电压偏差逐渐减小，说明同时接入sop和ess更有助于降低网络损耗和电压偏差，从而提高配电网的运行效率和稳定性。
54.不同场景下两变电站（变电站a和变电站b）与市电网络交互功率如图4和图5所示。与场景1相比，场景2中由于在节点12接入了分布式储能，可以实现削峰填谷，从而有效减少变电站a的返送功率；反之，由于变电站b馈线中没有接入储能，与市电网络交互功率没有变化。
55.进一步地，与场景2相比，在配置有sop和分布式储能的基础上，场景3由于节点18和节点32间配置了sop软开关，两馈线可实现功率交互，在10:00-14:00时，光伏出力大，分布式光伏产生的电能既可以通过变电站a的馈线来消纳，也可通过变电站b的馈线消纳，所以变电站a不需要向市电网络返送功率，即实现全部消纳，变电站b向市电网络的购电功率有一定程度的减小。
56.不同场景下整个配电网在各时段的最低和最高节点电压分布情况如图6和图7所示。场景2与场景1相比，ess的优化运行，通过统筹各时段分布式光伏的出力情况以及负荷的用电需求，来实现削峰填谷，有助于降低网络损耗；使得节点电压变化范围明显缩小，有效改善了整个配电网的供电质量，且可以有效缓解负荷较重时的电压偏低问题和分布式光伏接入后的节点电压升高问题，从而进一步提高配电网对分布式光伏的接纳能力。与场景2相比，场景3中的sop可以缓解馈线负载不均衡条件，减小网络损耗，且可以有效缓解电压与标准值之间的偏差，改善电压水平曲线。
57.基于本发明提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，可以建立以降低系统网络损耗和改善电压水平为综合目标函数的含软开关与分布式储能的雪花电网运行优化模型，引入包括各时刻储能充放电功率、sop注入的有功、无功功率作为决策变量，并以系统潮流约束、节点功率平衡约束、运行电压和支路电流约束、sop运行约束、储能
运行约束等为约束条件，以解决当前分布式电源快速发展带来的网络损耗和电压越限等问题。
58.进一步地，含软开关与分布式储能的雪花电网运行优化模型在数学上是混合整数非线性规划问题，可以将改模型转化为二阶锥约束的凸规划模型，如采用诸如gurobi、cplex等成熟的数学软件直接求解，以降低求解难度，提高求解效率。
59.与现有技术相比，本发明提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法有以下有益效果：基于本发明提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，能够充分应对分布式电源出力和负荷需求的不确定性，起到改善雪花配电网的电压波动水平和降低系统网络损耗等作用。进一步地，采用distflow二阶锥模型对区域电力系统进行建模，并采取数学规划方法对模型进行求解，以降低求解难度，提高区域配电系统日前优化调度模型的求解速度。
60.上面结合图2-图7详细说明了本发明实施例提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，下面结合图8和图9说明本发明实施例提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置。
61.示例性地，图8为本发明实施例提供的一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置的结构示意图。该装置可以执行上述方法实施例提供的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。
62.如图8所示，该装置800包括：获取模块801、建立模块802、确定模块803、求解模块804；其中，获取模块801，用于获取基础数据，基础数据包括雪花配电网的组成成分、组成结构、设备参数、经济性参数；建立模块802，用于建立含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化模型，雪花配电网运行优化模型以降低雪花配电网的网络损耗和改善电压波动水平为目标的目标函数；确定模块803，用于确定雪花配电网运行优化模型的约束条件，约束条件包括系统潮流约束条件、运行电压电流约束条件、节点功率平衡约束条件、软开关运行约束条件、储能运行约束条件；求解模块804，用于基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型；求解模块804，还用于输出求解结果，求解结果用于制定使得雪花配电网的网络损耗和电压偏差最小的日前调度策略，日前调度策略包括与市电网络之间的交互功率、雪花配电网各时段的最低和最高节点电压分布情况以及目标函数值。
63.可选地，目标函数为：(1)(2)
(3)其中，n为雪花配电网的总节点数；为雪花配电网中所有支路的集合，t为时间段总数；为支路ij在t时刻的电流幅值；为支路ij的电阻；为节点i在t时刻的电压幅值；为雪花配电网的网络损耗的权重系数，为雪花配电网的电压偏差的权重系数，+=1；为雪花配电网的网络损耗；为雪花配电网的电压偏差；为目标函数最小值。
64.可选地，任意时刻下，对于雪花配电网中的任一节点j，系统潮流约束条件满足：(4)(5)(6)其中，表示以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，表示以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，和分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率，和分别为支路ij的电阻和电抗；为支路ij的电流幅值；为节点i的电压幅值，为节点j的有功功率，为节点j流向节点k的有功功率，为节点j的无功功率，为节点j流向节点k的无功功率，为节点j的电压幅值，为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合中的第k个末端节点。
65.可选地，节点功率平衡约束条件满足：(7)其中，和分别为节点j在t时刻的有功功率和无功功率的净注入值；为节点j上接入的分布式光伏在t时刻的有功功率；和为节点j上接入的负荷在t时刻的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的软开关在t时刻传输的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的分布式储能在t时刻的放电功率和充电功率。
66.可选地，运行电压电流约束条件满足：
(8)其中，和分别为节点i允许的电压上限和电压下限；为支路ij允许的最大电流。
67.可选地，储能运行约束条件满足：(12)其中，，，分别表示节点i在t时刻ess的电量、充电功率、放电功率，和分别为ess的充电效率、放电效率；为节点i储能的额定功率，为节点i储能的额定容量，为t时刻ess的充电状态，为t时刻ess的放电状态，充电时为1，放电时为1，空闲时为0，和分别为t时刻ess荷电状态的最值。
68.可选地，软开关运行约束条件满足：(13)(14)其中，和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的有功功率；和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的无功功率；为节点i、j之间的软开关的投建容量。
69.可选地，可选地，求解模块804，还用于将公式（14）转化为如下二阶锥约束式，并基于公式（15）求解雪花配电网运行优化模型：
(15)。
70.示例性地，图9为本发明实施例提供的又一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置的结构示意图。
71.如图9所示，该装置900包括：处理器901，处理器901与存储器902耦合；其中，处理器901，用于读取并执行存储器902存储的程序或指令，使得该装置900执行上述方法实施例所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。
72.可选地，装置900还可以包括收发器903，用于装置900与其他装置通信。
73.需要说明的是，为了便于说明，图8和图9仅示出了含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置的主要部件。实际应用中，含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置还可能包括图中未示出的部件或组件。
74.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该介质存储有程序或指令，当计算机读取并执行程序或指令时，使得计算机执行上述方法实施例所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。
75.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取基础数据，所述基础数据包括雪花配电网的组成成分、组成结构、设备参数、经济性参数；建立含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化模型，所述雪花配电网运行优化模型以降低所述雪花配电网的网络损耗和改善电压波动水平为目标的目标函数；确定所述雪花配电网运行优化模型的约束条件，所述约束条件包括系统潮流约束条件、运行电压电流约束条件、节点功率平衡约束条件、软开关运行约束条件、储能运行约束条件；基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型；输出求解结果，所述求解结果用于制定使得所述雪花配电网的网络损耗和电压偏差最小的日前调度策略，所述日前调度策略包括与市电网络之间的交互功率、所述雪花配电网各时段的最低和最高节点电压分布情况以及目标函数值。2.根据权利要求1所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述目标函数为：(1)(2)(3)其中，n为所述雪花配电网的总节点数；为所述雪花配电网中所有支路的集合，t为时间段总数；为支路ij在t时刻的电流幅值；为支路ij的电阻；为节点i在t时刻的电压幅值；为所述雪花配电网的网络损耗的权重系数，为所述雪花配电网的电压偏差的权重系数，+=1；为所述雪花配电网的网络损耗；为所述雪花配电网的电压偏差；为所述目标函数最小值。3.根据权利要求1所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，任意时刻下，对于所述雪花配电网中的任一节点j，所述系统潮流约束条件满足：(4)(5)
(6)其中，表示以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，表示以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，和分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率，和分别为支路ij的电阻和电抗；为支路ij的电流幅值；为节点i的电压幅值，为节点j的有功功率，为节点j流向节点k的有功功率，为节点j的无功功率，为节点j流向节点k的无功功率，为节点j的电压幅值，为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合中的第k个末端节点。4.根据权利要求1所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述节点功率平衡约束条件满足：(7)其中，和分别为节点j在t时刻的有功功率和无功功率的净注入值；为节点j上接入的分布式光伏在t时刻的有功功率；和为节点j上接入的负荷在t时刻的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的软开关在t时刻传输的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的分布式储能在t时刻的放电功率和充电功率。5.根据权利要求1所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述运行电压电流约束条件满足：(8)其中，和分别为节点i允许的电压上限和电压下限；为支路ij允许的最大电流。6.根据权利要求1所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述储能运行约束条件满足：
(12)其中，，，分别表示节点i在t时刻ess的电量、充电功率、放电功率，和分别为ess的充电效率、放电效率；为节点i储能的额定功率，为节点i储能的额定容量，为t时刻ess的充电状态，为t时刻ess的放电状态，充电时为1，放电时为1，空闲时为0，和分别为t时刻ess荷电状态的最值。7.根据权利要求1所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述软开关运行约束条件满足：(13)(14)其中，和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的有功功率；和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的无功功率；为节点i、j之间的软开关的投建容量。8.根据权利要求1-7中任一项所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法，其特征在于，所述基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型，包括：将公式（14）转化为如下二阶锥约束式：(15)基于公式（15）求解所述雪花配电网运行优化模型。9.一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、建立模块、确定模块、求解模块；其中，
所述获取模块，用于获取基础数据，所述基础数据包括雪花配电网的组成成分、组成结构、设备参数、经济性参数；所述建立模块，用于建立含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化模型，所述雪花配电网运行优化模型以降低所述雪花配电网的网络损耗和改善电压波动水平为目标的目标函数；所述确定模块，用于确定所述雪花配电网运行优化模型的约束条件，所述约束条件包括系统潮流约束条件、运行电压电流约束条件、节点功率平衡约束条件、软开关运行约束条件、储能运行约束条件；所述求解模块，用于基于cplex求解器求解雪花配电网运行优化模型；所述求解模块，还用于输出求解结果，所述求解结果用于制定使得所述雪花配电网的网络损耗和电压偏差最小的日前调度策略，所述日前调度策略包括与市电网络之间的交互功率、所述雪花配电网各时段的最低和最高节点电压分布情况以及目标函数值。10.根据权利要求9所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述目标函数为：(1)(2)(3)其中，n为所述雪花配电网的总节点数；为所述雪花配电网中所有支路的集合，t为时间段总数；为支路ij在t时刻的电流幅值；为支路ij的电阻；为节点i在t时刻的电压幅值；为所述雪花配电网的网络损耗的权重系数，为所述雪花配电网的电压偏差的权重系数，+=1；为所述雪花配电网的网络损耗；为所述雪花配电网的电压偏差；为所述目标函数最小值。11.根据权利要求9所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，任意时刻下，对于所述雪花配电网中的任一节点j，所述系统潮流约束条件满足：(4)(5)(6)
其中，表示以节点j为末端节点的支路的首端节点集合，表示以节点j为首端节点的支路的末端节点集合，和分别为节点i流向节点j的有功功率和无功功率，和分别为支路ij的电阻和电抗；为支路ij的电流幅值；为节点i的电压幅值，为节点j的有功功率，为节点j流向节点k的有功功率，为节点j的无功功率，为节点j流向节点k的无功功率，为节点j的电压幅值，为以节点j为首端节点的支路的末端节点集合中的第k个末端节点。12.根据权利要求9所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述节点功率平衡约束条件满足：(7)其中，和分别为节点j在t时刻的有功功率和无功功率的净注入值；为节点j上接入的分布式光伏在t时刻的有功功率；和为节点j上接入的负荷在t时刻的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的软开关在t时刻传输的有功功率和无功功率；和为节点j上接入的分布式储能在t时刻的放电功率和充电功率。13.根据权利要求9所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述运行电压电流约束条件满足：(8)其中，和分别为节点i允许的电压上限和电压下限；为支路ij允许的最大电流。14.根据权利要求9所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述储能运行约束条件满足：(12)
其中，，，分别表示节点i在t时刻ess的电量、充电功率、放电功率，和分别为ess的充电效率、放电效率；为节点i储能的额定功率，为节点i储能的额定容量，为t时刻ess的充电状态，为t时刻ess的放电状态，充电时为1，放电时为1，空闲时为0，和分别为t时刻ess荷电状态的最值。15.根据权利要求9所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述软开关运行约束条件满足：(13)(14)其中，和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的有功功率；和分别为节点i和节点j处的软开关在t时刻注入的无功功率；为节点i、j之间的软开关的投建容量。16.根据权利要求9-15中任一项所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，所述求解模块，还用于将公式（14）转化为如下二阶锥约束式：(15)所述求解模块，还用于基于公式（15）求解所述雪花配电网运行优化模型。17.一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化装置，其特征在于，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合；其中，所述处理器，用于读取并执行所述存储器存储的程序或指令，使得所述装置执行如权利要求1-8中任一项所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有程序或指令，当计算机读取并执行所述程序或指令时，使得所述计算机执行如权利要求1-8中任一项所述的含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法。

技术总结
本发明提出一种含软开关与分布式储能的雪花配电网运行优化方法及装置，适用于配电网调控技术领域。该方法包括：建立以降低系统网络损耗和改善电压水平为综合目标函数的含软开关与分布式储能的雪花电网运行优化模型，引入包括各时刻储能充放电功率、SOP注入的有功、无功功率作为决策变量，并以系统潮流约束、节点功率平衡约束、运行电压和支路电流约束、SOP运行约束、储能运行约束等为约束条件，充分应对分布式电源出力和负荷需求的不确定性，可改善电压波动水平，降低网络损耗，且引入二阶锥模型以降低求解难度，提高配电网优化调度模型的求解速度。的求解速度。的求解速度。


技术研发人员：王哲 段佳莉 罗凤章 王斌 姚宗强 张章 吴璇 张雪菲 葛楠 王海波 张梁 王楠 赵长伟 刘畅 施晓辰 张思涵 李浩 王冬阳 范中林 马瑞
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/9/20