[发明专利]一种配电台区柔性互联规划方法

权利要求书

1.一种配电台区柔性互联规划方法，所述方法包括步骤：

S1：针对分布式光伏高渗透率下配电台区的源、荷特性，提出一种基于VSC的台区柔性互联模式；

S2：根据上述互联模式，分析互联运行时的台区功率流动情况并建立数学模型；

S3：在上述运行模型的基础上，以提高配电系统运行效率为目标建立配电台区柔性互联双层规划模型；

S4：采用基于模拟退火和二阶锥规划的混合算法，对规划模型进行求解。

2.根据权利要求1中所述的配电台区柔性互联规划方法，提出一种基于VSC的台区柔性互联模式。其特征在于，所述步骤A、B中，针对配电台区独立运行时台区内源、荷时序特性不匹配引发的系统安全稳定运行问题及额外网损问题，综合考虑成本、运行效率和控制能力等因素，提出一种以VSC为主要装置的台区柔性互联结构：台区内部由VSC划分出交、直流两个区域，台区内的交、直流负荷及分布式光伏分区域接入对应的母线，通过VSC实现两个区域之间的功率流动；互联台区的直流母线由直流联络线相连，台区间通过联络线完成负荷转供及分布式光伏跨区消纳。在此基础上，得到互联运行状态下VSC的功率流动数学模型，模型公式如下：

(1)端口功率平衡约束

其中，为t时刻VSC端口与台区交流区域交换的有功功率，为VSC端口与直流区域交换的有功功率。K_VSC为VSC的功率损耗系数。

(2)端口容量约束

其中，为t时刻VSC流向交流区域的有功、无功功率；S_i,VSC为台区安装的VSC容量；

(3)台区功率约束

式中：为t时刻直流分区流向VSC的功率；P_i,PV(t)为t时刻分布式光伏的出力；P_i,LDC(t)为t时刻台区直流负荷；P_ij(t)为t时刻台区i经联络线流向台区j的功率；π(i)代表与台区i相连的所有台区的集合。

3.根据权利要求1中所述的配电台区柔性互联规划方法，提出一种配电网VSC和互联方案的双层规划模型。其特征在于，所述步骤C中，从规划和运行两个层面考虑台区柔性互联对配电网综合成本和运行效率的优化能力，并顾及互联距离对互联台区直流母线电压稳定的影响，建立配电网VSC选址定容和台区柔性互联方案的双层规划模型。

(1)上层规划模型决策VSC和台区互联方案

上层规划模型从经济性角度出发，目标函数为年综合费用最小，数学表达式为：

minC＝C_I+C_OM+C_buy (5)

年综合费用包括年化投资费用、运维费用和购电费用。式(6)中，C_I年化投资安装费用；S_i,VSC和为台区i安装的VSC容量及单位容量投资安装成本；l_ij为互联台区i、j的距离；为单位长度直流联络线路投资安装成本；y_VSC、y_line分别为VSC和直流线路的经济使用年限；r为贴现率；N为配网节点数；B为配网所有节点集合；x_ij为0-1变量，表示台区i、j是否相连，y_i同为0-1变量，表示台区i是否安装换流器，对于y_i，有：

式(7)中，C_OM为VSC的年运行维护费用；为VSC的单位容量维护成本。式(8)中C_buy为配网年购电费用；c(t)为t时刻的电价；P_i(t)为t时刻注入节点i的功率。

上层规划模型的约束条件包括台区VSC接入容量约束和互联台区选择约束。其中，VSC接入容量约束为：

其中，为台区i的VSC最大安装容量。由于直流联络线上的功率传输会引起电压降落，从而引起台区直流母线的电压波动，为将这种波动控制在合理范围内，需要从距离上对相联的配电台区进行约束。因此对于0-1变量x_ij，存在约束：

其中，dis(i,j)表示台区i和台区j之间的距离，dis^max表示互联台区联可传输的最远距离。

(2)下层模型实现配网优化运行

下层优化运行模型是在上层决策方案的基础上，满足配电网各类约束条件并达到配电网网损费用最小，目标函数如下：

VSC的运行约束式(1)-(4)外，下层优化模型还需要考虑下述约束条件。

1)潮流约束

式中：T为运行周期；U_i(t)、U_j(t)和θ_ij(t)分别为t时刻节点i、j的电压幅值和相角差；P_i(t)、Q_i(t)分别为节点i的注入有功和无功功率；δ(i)表示与节点i相连的节点合集；G_ij、B_ij、G_ii、B_ii分别为节点的互电导、互电纳、自电导和自电纳；P_i,LAC(t)、Q_i,LAC(t)分别为t时刻台区i的交流有功、无功负荷；P_i,LDC(t)为t时刻台区i的直流负荷；P_i,PV(t)为t时刻台区i的分布式光伏实际出力。

2)节点电压约束

式中和分别为节点i电压幅值的上下限。

3)台区变压器容量约束及倒送电约束

P_i(t)≤0 (17)

式中S_i,T为台区i的变压器容量。

4)光伏出力约束

式中为t时刻分布式光伏的最大出力。

5)联络线功率约束及交换平衡约束

式中，P_ij(t)为t时刻台区i经联络线流向台区j的功率；为联络线最大传输功率。