[发明专利]输配协同的主动配电网分布式鲁棒扩展规划系统及方法

权利要求书

1.输配协同的主动配电网分布式鲁棒扩展规划方法，其特征在于，包括：

基于配电网正常运行情况下的典型运行场景，依据置信度水平设定不确定集中光伏出力、风电出力、负荷的变化范围，以此不确定集为基础建立配电网子问题两阶段鲁棒优化模型；

配电网子问题建模为两阶段鲁棒优化模型，模型中不确定集为典型场景下风光出力及配电网负荷的变化范围，第一阶段决策变量为配电网各备选线路建设变量，第二阶段决策变量为配电网在各场景下的运行变量，包括节点电压、线路潮流、变电站输出功率，问题可以被表述为如下所示：

min f_dis,p＝C_inv,p+C_pen,p+C_ope,p (4)

s.t.

V^min≤V_i,p,s≤V^max (26)

式中，Be为配电网中备选线路集合；Ne为配电网节点集合；Di为配电网集合；Se为场景集合；Tc为备选传输线类型集合；Ns为配电网中变电站节点集合；Ndg为配电网中分布式电源节点集合；C_inv,p、C_pen,p、C_ope,p分别代表p号配电网投资成本、惩罚项、运行成本；Cn_c、Cc_c分别代表新建、扩建单位长度c类型馈线的成本；v_p,s、w_p,s为拉格朗日项、增广拉格朗日项的系数向量，在ATC算法迭代过程中不断更新；r_p,s为响应变量，由与输电网相连接的变电站节点处有功功率、无功功率、电压幅值组成；t_p,s为目标变量，由输电网子问题计算获得，在配电网子问题中为常量；Φ为max问题中的不确定集；n_s为场景s在一年中出现的小时数，其和为8760；概率C_s为单位购电成本；b_i、c_i为分布式电源成本系数；κ表示设备的年投资成本折算系数；r表示年利率；T表示设备年限；

V_i,p,s表示配电网p中节点i在场景s下的电压幅值，下述变量中下标p、s均分别代表p号配电网、s号场景，不再赘述；V_ref为参考节点电压值，通常取1；分别表示线路ij处流过c类型馈线的有功、无功功率；分别表示节点i处变电站发出的有功、无功功率；分别表示节点i处分布式电源发出的有功、无功功率；分别表示节点i处光伏电站发出的有功、无功功率；分别表示节点i处风电机组发出的有功、无功功率；分别表示节点i的有功、无功负荷；表示变电站容量上限；表示c类型备选馈线容量上限；表示节点i处分布式电源发出的有功功率上限；V^max、V^min分别表示节点电压最大值与最小值；b_ij,p,s为松弛变量；分别为单位容量光伏、风电在场景s中的基准输出功率，为场景s下的归一化负荷，均为k-means聚类的结果；由归一化负荷经过k-means聚类产生；分别表示节点i处光伏装机容量、风电装机容量、负荷最大值；r_c、x_c分别表示c类型导线的单位长度电阻值、电抗值；L_ij表示线路ij的长度；为0-1变量，表示规划后配电网线路ij处是否存在c类型馈线；均为0-1变量，分别表示配电网线路ij处是否存在新建的、扩建的、原有的c类型馈线；为已知常量，当规划前配电网线路ij处存在c类型馈线时值为1，反之为零；为已知常量，当节点i处存在变电站时为1，否则为零；为非负连续辅助变量；

以发电机发电成本、向配电网售电获得的利润及惩罚项三部分作为目标函数，以输电网潮流约束、节点电压上下限约束、输电线路电流约束、发电机容量约束为约束条件，建立输电网子问题SOCP模型；

储能系统优化配置的优化目标为在配电网最恶劣故障场景下最小化储能系统投资费用和年综合负荷损失费用；

s.t.

式中，Bt为输电网线路集合；Nt为输电网节点集合；Di为配电网序号集合；分别代表场景s下的发电机发电成本、输电网向配电网输电获得的利润、惩罚项；n_h为场景s在一年中出现的小时数；C_s为输电网向配电网售电时的单位电价；a_i'、b_i'、c_i'为输电网节点i处发电机的成本系数；v_p,s、w_p,s为拉格朗日项、增广拉格朗日项的系数向量，在ATC算法迭代过程中不断更新；r_p,s为响应变量，由配电网子问题计算获得，在输电网子问题中为常量；t_p,s为目标变量，由与配电网p相连接的输电网节点处有功功率、无功功率、电压平方组成；分别代表场景s中输电网节点i处发电机发出的有功、无功功率；分别代表场景s中输电网节点i处向配电网输送的有功、无功功率；代表场景s中输电网节点i处电压幅值的平方；R_ij,s、T_ij,s为辅助变量，与电压幅值、相角间的关系为R_ij,s＝U_i,sU_j,scosδ_ij,s、T_ij,s＝U_i,sU_j,ssinδ_ij,s，若有需要可通过该关系是求取电压幅值、相角，本模型无需求解；G_ij、B_ij为输电网导纳矩阵中元素的实部、虚部；V_max、V_min分别代表节点电压上下限；I_ij,max表示线路ij允许流过的电流上限；表示节点i处发电机发出有功功率的上下限；表示与输电网节点i相连的配电网变压器容量上限；

基于ATC和CCG算法的分布式框架方法迭代求解配电网子问题两阶段鲁棒优化模型与输电网子问题SOCP模型，直至模型收敛，获得多配电网规划方案。