一种基于DG接入的配电网优化调度方法与流程

一种基于dg接入的配电网优化调度方法
技术领域
1.本发明涉及配电网优化技术领域，尤其是一种基于dg接入的配电网优化调度方法。


背景技术：

2.近年来，dg(分布式电源)的调控技术在配电网建设中极其重要，接入有dg的配电网的优化调度仍是当前的技术难题，能量调控不合理会导致运行中产生各种问题；由于dg的接入必然会对配电网损耗产生影响，故在配电网优化过程中需考虑损耗影响，但是单独考虑损耗影响可能会导致电能质量的下降或者成本的上升，故综合考虑dg的能源利用率和成本的影响，保证电力系统的安全和稳定。
3.在中国专利文献上公开的“一种基于蜻蜓算法的含分布式电源的配电网无功优化方法”，其公开号为cn114386322a，涉及一种基于蜻蜓算法的含分布式电源的配电网无功优化方法。包括：步骤1.考虑分布式电源对配电网无功优化的影响，建立配电网无功优化数学模型；步骤2.获取配电网系统的节点数据，选取分布式电源放置的节点位置，设置控制变量的个数及取值范围；步骤3.初始化参数；步骤4.对种群内每个蜻蜓个体进行相关计算，并自适应的调整各项行为的权重系数；步骤5.调整每个蜻蜓个体的位置更新范围；步骤6.蜻蜓适应度计算；步骤7.终止条件判断；步骤8.停止迭代，输出最终的最优无功补偿量和最优值。其采用蜻蜓算法进行配电网无功优化，计算过程复杂，随能够解决配电网在运行中的线损过高的问题，但并未考虑能源利用率情况。


技术实现要素：

4.本发明解决了目前接入有dg的配电网的优化未同时考虑配电网损耗和能源利用率的影响的问题，提出一种基于dg接入的配电网优化调度方法，对配电网进行拓扑分析，对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合分别设置权重，获取配电网最佳优化调度结果；本发明的方法同时考虑配电网损耗和能源利用率，尽可能提高能源利用率的同时，降低dg的成本，实现对接入有dg的配电网的优化调度，保证电力系统的稳定。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于dg接入的配电网优化调度方法，包括以下步骤：s1，建立配电网网络的拓扑结构并进行分析，获取节点信息并且划分成若干个配电网子单元；s2，计算各个节点以及dg的功率，得到配电网总损耗并进行优化；s3，建立配电网最优目标函数，该目标函数以dg的总成本及能源利用率综合最优为目标；s4，对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合设置权重，得到配电网最佳优化调度结果。
6.本发明中，首先建立基于配电网网络的拓扑结构，随后对拓扑结构进行分析处理，并获取相关的节点信息以及将配电网划分成多个配电网子单元；计算节点的功率以及dg的
功率，根据功率以及阻抗信息计算出配电网总损耗，求对其进行优化；之后建立以dg的总成本及能源利用率综合最优为目标的函数，求出最优解；最后对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合分别设置权重，根据权重进行再调整，获取配电网最佳优化调度结果，根据该结果进行及时的优化调度，保证电力系统的安全和稳定。
7.作为优选，所述步骤s1包括以下步骤：s11，根据拓扑结构获取配电网的节点信息，节点信息包括节点参数和可配置信息，可配置信息为包含有dg的节点；s12，根据拓扑结构以及相应的节点信息进行配电网子单元的划分，划分依据为独立分支原则；s13，将节点信息和划分后的配电网子单元信息分别进行存储，存储节点信息的数据库与配电网子单元信息数据库单向传输。
8.本发明中，对于步骤s1的具体过程，首先建立拓扑结构，随后获取节点信息，节点信息中包括节点参数和可配置信息，节点参数包括节点位置信息和带电信息，随后根据节点信息并依据独立分支原则进行配电网子单元划分，在节点信息获取以及配电网子单元划分之后将数据存储至各自的数据库。
9.作为优选，所述步骤s2包括以下步骤：s21，确定各个节点以及dg的有功功率和无功功率后，分别计算dg接入前后的损耗；s22，根据dg接入前后的损耗计算出配电网总损耗，设置以配电网总损耗最小为目标的优化函数，结合约束条件求出最小的配电网总损耗。
10.本发明中，在步骤s2的过程中，首先计算出节点的有功功率和无功功率以及dg的有功功率和无功功率，并结合阻抗信息，配电网总损耗为dg接入前后的损耗之差；随后建立以配电网总损耗最小的目标函数，结合约束条件得到最小的配电网总损耗。
11.作为优选，所述以配电网总损耗最小为目标的优化函数表示为：作为优选，所述以配电网总损耗最小为目标的优化函数表示为：其中，pi表示为节点i的功率，n表示节点个数，a2和a1分别表示为dg接入之前和dg接入之后的损耗，pd和qd分别表示为dg有功功率和无功功率，p
x
和q
x
分别表示为配电网节点的有功功率和无功功率，u表示为配电网的输出电压，k表示dg接入后所在节点与上级电网之间的线路距离与上级电网到节点距离的百分比，r+jx表示配电网的总阻抗，δr表示为dg接入前后配电网的线路热量损耗。
12.本发明中，配电网总损耗为dg接入之前和dg接入之后的损耗之差，具体由dg有功功率和无功功率，配电网节点的有功功率和无功功率，配电网的总阻抗以及线路热量损耗计算得到，随后以配电网总损耗最小为目标并配合约束条件进行求解。
13.作为优选，所述配电网最优目标函数表示为：b＝pc+y*dc
其中，pc表示为配电网馈线与上级电网之间的有功交换功率，dc表示为所有dg的总成本，y表示为调节dg的总成本和能源利用率的相对系数，表示为第i个dg的有功功率，ci表示为第i个dg的单位有功功率成本。
14.本发明中，pc的结果能够反映配电网对dg能源利用率，其结果越大则说明其与上级电网的功率交换越大，说明对于馈线接入的dg利用效率越低；此外，新能源发电单位有功功率成本相较于传统能源发电单元要低，dc的结果能够反映分布式发电中对于可再生能源的利用比例，其结果越大说明分布式发电中新能源的利用比越低。
15.作为优选，所述约束条件为：其中，j表示为配电网网络配置dg的节点数，e表示为配电网的总输入，ph表示为第h个配置dg的节点的注入功率。
16.本发明中，配合约束条件求出最优解后，对dg的配置进行优化，使其得到较为合理的配置，在降低配电网总损耗的前提下，保证配电网的稳定和安全运行。
17.作为优选，所述步骤s4包括：根据求出的最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合，分别设置权重，根据权重对求出的最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合进行再调整，获取配电网最佳优化调度结果。
18.本发明中，最小配电网总损耗的权重比接入的dg的总成本及能源利用率综合的权重大，在确定权重之后，对最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合进行再调整，调整的范围不应过大，最后得到配电网最佳优化调度结果，该结果一般与步骤s2和s3求出的结果波动范围在10％之内。
19.作为优选，所述独立分支原则包括：将配电网网络主路上的每个支路划分为单个的配电网子单元，在划分完成的配电网子单元中，至少包括一个已接入的dg或者能够接入的dg。
20.本发明中，对于配电网子单元划分的依据，满足划分后的每个子单元中至少接入或者待接入有一个dg，每个配电网子单元能够进行独立统计计算，最后将每个配电网子单元进行叠加处理。
21.本发明的有益效果是：1、本发明提出的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，对配电网进行拓扑分析，对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合分别设置权重，获取配电网最佳优化调度结果，保证电力系统的稳定；2、本发明的方法同时考虑配电网损耗和能源利用率，尽可能提高能源利用率的同时，降低dg的成本，实现对接入有dg的配电网的优化调度。
附图说明
22.图1是本发明一种基于dg接入的配电网优化调度方法的流程图；图2是本发明一种基于dg接入的配电网优化调度方法的配电网网子单元划分示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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。
24.实施例1：本实施例提出一种基于dg接入的配电网优化调度方法，参考图1，包括以下多个步骤。
25.步骤s1，建立配电网网络的拓扑结构并进行分析，获取节点信息并且划分成若干个配电网子单元；具体的，配电网子单元的个数根据整个配电网的规模并结合预期dg接入的规模而确定；步骤s1包括以下多个子步骤。
26.步骤s11，根据拓扑结构获取配电网的节点信息，节点信息包括节点参数和可配置信息，可配置信息为包含有dg的节点；具体的，可配置信息还包括符合条件但没接入dg的节点。
27.步骤s12，根据拓扑结构以及相应的节点信息进行配电网子单元的划分，划分依据为独立分支原则；具体的，根据独立分支原则进行配电网子单元的划分，利用每个配电网子单元进行单独计算，计算完成之后进行叠加。
28.独立分支原则包括：将配电网网络主路上的每个支路划分为单个的配电网子单元，在划分完成的配电网子单元中，至少包括一个已接入的dg或者能够接入的dg。结合图2，每个黑点表示为节点，每个矩形框表示为单个的配电网子单元，可知每个矩形框至少包括有一个已接入或者待接入的dg。
29.步骤s13，将节点信息和划分后的配电网子单元信息分别进行存储，存储节点信息的数据库与配电网子单元信息数据库单向传输；具体的，由于节点信息的获取和配电网子单元的划分有先后顺序，配电网子单元的划分需要结合节点信息来确定，故存储两者的数据库单相传输，即只有存储节点信息的数据库才能将数据传输至配电网自动纳元信息数据库，反向则无法进行传输。
30.步骤s2，计算各个节点以及dg的功率，得到配电网总损耗并进行优化；具体的，步骤s2包括以下两个子步骤。
31.步骤s21，确定各个节点以及dg的有功功率和无功功率后，分别计算dg接入前后的损耗；具体的，即确定a1和a2的值，对于dg接入之后的损耗a1，具体表示为：对于dg接入之前的损耗a2，具体表示为：
32.步骤s22，根据dg接入前后的损耗计算出配电网总损耗，设置以配电网总损耗最小为目标的优化函数，结合约束条件求出最小的配电网总损耗。
33.具体的，以配电网总损耗最小为目标的优化函数表示为：具体的，以配电网总损耗最小为目标的优化函数表示为：在上述的式子中，pi表示为节点i的功率，n表示节点个数，a2和a1分别表示为dg接入之前和dg接入之后的损耗，pd和qd分别表示为dg有功功率和无功功率，p
x
和q
x
分别表示为配电网节点的有功功率和无功功率，u表示为配电网的输出电压，k表示dg接入后所在节点与上级电网之间的线路距离与上级电网到节点距离的百分比，r+jx表示配电网的总阻抗，δr表示为dg接入前后配电网的线路热量损耗。
34.具体的，约束条件为：其中，j表示为配电网网络配置dg的节点数，e表示为配电网的总输入，ph表示为第h个配置dg的节点的注入功率。本实施例中，配合约束条件求出最优解后，对dg的配置进行优化，使其得到较为合理的配置，在降低配电网总损耗的前提下，保证配电网的稳定和安全运行。
35.步骤s3，建立配电网最优目标函数，该目标函数以dg的总成本及能源利用率综合最优为目标；具体的，配电网最优目标函数表示为：b＝pc+y*dc其中，pc表示为配电网馈线与上级电网之间的有功交换功率，dc表示为所有dg的总成本，y表示为调节dg的总成本和能源利用率的相对系数，表示为第i个dg的有功功率，ci表示为第i个dg的单位有功功率成本。具体的，pc的结果能够反映配电网对dg能源利用率，其结果越大则说明其与上级电网的功率交换越大，说明对于馈线接入的dg利用效率越低。
36.此外，新能源发电单位有功功率成本相较于传统能源发电单元要低，dc的结果能够反映分布式发电中对于可再生能源的利用比例，其结果越大说明分布式发电中新能源的利用比越低。
37.步骤s4，对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合设置权重，得到配电网最佳优化调度结果；具体的，该步骤包括：根据求出的最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合，分别设置权重，根据权重对求出的最小配电网总损
耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合进行再调整，获取配电网最佳优化调度结果。具体的，分别设置的权重系统可表示为h1和h2，本实施例中h1往往大于h2。
38.本实施例中，最小配电网总损耗的权重比接入的dg的总成本及能源利用率综合的权重大，在确定权重之后，对最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合进行再调整，调整的范围不应过大，最后得到配电网最佳优化调度结果，该结果一般与步骤s2和s3求出的结果波动范围在10％之内。
39.本实施例中，首先建立基于配电网网络的拓扑结构，随后对拓扑结构进行分析处理，并获取相关的节点信息以及将配电网划分成多个配电网子单元；计算节点的功率以及dg的功率，根据功率以及阻抗信息计算出配电网总损耗，求对其进行优化；之后建立以dg的总成本及能源利用率综合最优为目标的函数，求出最优解；最后对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合分别设置权重，根据权重进行再调整，获取配电网最佳优化调度结果，根据该结果进行及时的优化调度，保证电力系统的安全和稳定。
40.本实施例中，对于步骤s1的具体过程，首先建立拓扑结构，随后获取节点信息，节点信息中包括节点参数和可配置信息，节点参数包括节点位置信息和带电信息，随后根据节点信息并依据独立分支原则进行配电网子单元划分，在节点信息获取以及配电网子单元划分之后将数据存储至各自的数据库。
41.本实施例中，在步骤s2的过程中，首先计算出节点的有功功率和无功功率以及dg的有功功率和无功功率，并结合阻抗信息，配电网总损耗为dg接入前后的损耗之差；随后建立以配电网总损耗最小的目标函数，结合约束条件得到最小的配电网总损耗。
42.本实施例中，配电网总损耗为dg接入之前和dg接入之后的损耗之差，具体由dg有功功率和无功功率，配电网节点的有功功率和无功功率，配电网的总阻抗以及线路热量损耗计算得到，随后以配电网总损耗最小为目标并配合约束条件进行求解。
43.本实施例中，对于配电网子单元划分的依据，满足划分后的每个子单元中至少接入或者待接入有一个dg，每个配电网子单元能够进行独立统计计算，最后将每个配电网子单元进行叠加处理。
44.实施例2在其他步骤与实施例1相同的情况下，在步骤s4中，相比于实施例1，本实施例中无需分别设置权重，仅对接入的dg的总成本及能源利用率综合设置相对权重，即相对于最小配电网总损耗的权重系数，同样能够获取配电网最佳优化调度结果，且效果相同。
45.实施例3在其他部分步骤与实施例相同的情况下，在步骤s2中无需考虑dg接入前后配电网的线路热量损耗δr，在实际的分析计算中，若不考虑δr，能够节省大量计算步骤，效果虽然不如实施例1，但同样能够达到目的；此外，一般的，δr为可预测的，也可以直接取预测值代入至计算公式进行计算。
46.以上所述之具体实施方式为本发明一种基于新能源消纳的区域电网优化方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，建立配电网网络的拓扑结构并进行分析，获取节点信息并且划分成若干个配电网子单元；s2，计算各个节点以及dg的功率，得到配电网总损耗并进行优化；s3，建立配电网最优目标函数，该目标函数以dg的总成本及能源利用率综合最优为目标；s4，对优化后的配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合设置权重，得到配电网最佳优化调度结果。2.根据权利要求1所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：s11，根据拓扑结构获取配电网的节点信息，节点信息包括节点参数和可配置信息，可配置信息为包含有dg的节点；s12，根据拓扑结构以及相应的节点信息进行配电网子单元的划分，划分依据为独立分支原则；s13，将节点信息和划分后的配电网子单元信息分别进行存储，存储节点信息的数据库与配电网子单元信息数据库单向传输。3.根据权利要求1或2所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：s21，确定各个节点以及dg的有功功率和无功功率后，分别计算dg接入前后的损耗；s22，根据dg接入前后的损耗计算出配电网总损耗，设置以配电网总损耗最小为目标的优化函数，结合约束条件求出最小的配电网总损耗。4.根据权利要求3所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述以配电网总损耗最小为目标的优化函数表示为：配电网总损耗最小为目标的优化函数表示为：其中，p
i
表示为节点i的功率，n表示节点个数，a2和a1分别表示为dg接入之前和dg接入之后的损耗，p
d
和q
d
分别表示为dg有功功率和无功功率，p
x
和q
x
分别表示为配电网节点的有功功率和无功功率，u表示为配电网的输出电压，k表示dg接入后所在节点与上级电网之间的线路距离与上级电网到节点距离的百分比，r+jx表示配电网的总阻抗，δr表示为dg接入前后配电网的线路热量损耗。5.根据权利要求1所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述配电网最优目标函数表示为：b＝p
c
+y*dc
其中，p
c
表示为配电网馈线与上级电网之间的有功交换功率，dc表示为所有dg的总成本，y表示为调节dg的总成本和能源利用率的相对系数，表示为第i个dg的有功功率，c
i
表示为第i个dg的单位有功功率成本。6.根据权利要求3所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述约束条件为：其中，j表示为配电网网络配置dg的节点数，e表示为配电网的总输入，p
h
表示为第h个配置dg的节点的注入功率。7.根据权利要求4所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述步骤s4包括：根据求出的最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合，分别设置权重，根据权重对求出的最小配电网总损耗和接入的dg的总成本及能源利用率综合进行再调整，获取配电网最佳优化调度结果。8.根据权利要求2所述的一种基于dg接入的配电网优化调度方法，其特征在于，所述独立分支原则包括：将配电网网络主路上的每个支路划分为单个的配电网子单元，在划分完成的配电网子单元中，至少包括一个已接入的dg或者能够接入的dg。

技术总结
本发明公开了一种基于DG接入的配电网优化调度方法，包括以下步骤：S1，建立配电网网络的拓扑结构并进行分析，获取节点信息并且划分成若干个配电网子单元；S2，计算各个节点以及DG的功率，得到配电网总损耗并进行优化；S3，建立配电网最优目标函数，该目标函数以DG的总成本及能源利用率综合最优为目标；S4，对优化后的配电网总损耗和接入的DG的总成本及能源利用率综合设置权重，得到配电网最佳优化调度结果。解决了目前接入有DG的配电网的优化未同时考虑配电网损耗和能源利用率的影响的问题；本发明的方法同时考虑配电网损耗和能源利用率，尽可能提高能源利用率的同时，降低DG的成本，实现对接入有DG的配电网的优化调度，保证电力系统的稳定。系统的稳定。系统的稳定。


技术研发人员：龚利武 沈红峰 陈超 杨强 吴韬 张炜 钱伟杰 赵飞卫 徐克 胡雷剑 顾强杰 李子涵 黄悦华 于正平 钱金跃
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 平湖市通用电气安装有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/7/20