【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及配電網(wǎng)規(guī)劃，尤其是涉及一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法。
技術(shù)介紹
1、光伏發(fā)電的隨機(jī)性和間歇性導(dǎo)致資源利用率低，儲(chǔ)能具備控制靈活、響應(yīng)快速的特性，是當(dāng)前解決光伏并網(wǎng)和提高消納的有效手段之一，分布式光伏儲(chǔ)能配置方案則是提高光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性和能源利用效率的關(guān)鍵。
2、在配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，現(xiàn)有研究大多集中于單一場(chǎng)景下的分布式電源選址與定容問(wèn)題，未能充分考慮分布式光伏發(fā)電的時(shí)序變化和季節(jié)性波動(dòng)，忽略了實(shí)際應(yīng)用中電網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)雜性，導(dǎo)致所得方案在實(shí)際應(yīng)用中存在實(shí)施難度。且現(xiàn)有研究在探討分布式光伏集成時(shí)，往往未對(duì)儲(chǔ)能設(shè)施的配置進(jìn)行同步優(yōu)化，從而可能引起系統(tǒng)內(nèi)部的能源損耗。
3、此外，在算法應(yīng)用方面，粒子群優(yōu)化(particle?swarm?optimization，pso)算法因其快速的收斂特性而被廣泛采用。然而，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和模型復(fù)雜度的提升，pso算法易于陷入局部最優(yōu)，且其性能受到粒子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響，對(duì)算法的初始設(shè)定較為敏感，導(dǎo)致無(wú)法快速、準(zhǔn)確求解得到優(yōu)化結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，綜合考慮光伏發(fā)電的時(shí)序特性和季節(jié)性變化，以構(gòu)建得到分布式光伏與儲(chǔ)能配置優(yōu)化模型，再采用遺傳算法進(jìn)行求解計(jì)算，能夠低成本、快速準(zhǔn)確獲得最優(yōu)配置優(yōu)化結(jié)果。
2、本專(zhuān)利技術(shù)的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種考慮時(shí)序特性的分布式光
3、s1、構(gòu)造時(shí)序特性下的分布式光伏與儲(chǔ)能配置優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型以系統(tǒng)總成本最少作為優(yōu)化目標(biāo)；
4、s2、采用遺傳算法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，輸出得到最優(yōu)光伏和儲(chǔ)能配置方案。
5、進(jìn)一步地，所述步驟s1中優(yōu)化模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，所述目標(biāo)函數(shù)包括分布式光伏與儲(chǔ)能的投資及運(yùn)維成本、電力系統(tǒng)運(yùn)行成本；
6、所述約束條件包括節(jié)點(diǎn)電壓約束、潮流約束、光伏安裝容量約束和儲(chǔ)能安裝容量約束。
7、進(jìn)一步地，所述電力系統(tǒng)運(yùn)行成本包括網(wǎng)上成本、主網(wǎng)購(gòu)電成本和棄光成本。
8、進(jìn)一步地，所述目標(biāo)函數(shù)具體為：
9、
10、其中，totalcost為系統(tǒng)總成本，npv和ness分別指pv(photovoltaic，光伏)和ess(energy?storage?system，儲(chǔ)能系統(tǒng))的數(shù)量，epv、eess、epvloss、eext和enetloss分別為pv發(fā)電量、ess發(fā)電量、棄光電量、外部購(gòu)電量和網(wǎng)損電量，pele和pnetloss分別指pv安裝單位價(jià)格、ess安裝單位價(jià)格、pv單位發(fā)電量運(yùn)維成本、ess單位發(fā)電量運(yùn)維成本、單位棄光成本、主網(wǎng)購(gòu)電單位成本和單位網(wǎng)損成本。
11、進(jìn)一步地，所述光伏(photovoltaic，pv)安裝容量約束具體為：
12、
13、其中，為節(jié)點(diǎn)i處pv安裝數(shù)量，為pv安裝最大數(shù)量，lpv為pv安裝待選節(jié)點(diǎn)。
14、進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能(energy?storage?system，ess)安裝容量約束具體為：
15、
16、其中，為節(jié)點(diǎn)i處ess安裝數(shù)量，為ess安裝最大數(shù)量，less為ess安裝待選節(jié)點(diǎn)。
17、進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)電壓約束具體為：
18、
19、其中，為節(jié)點(diǎn)i處允許的電壓最小值，為節(jié)點(diǎn)i處允許的電壓最大值，ui為節(jié)點(diǎn)i處的電壓。
20、進(jìn)一步地，所述潮流約束具體為：
21、
22、其中，pis和qis分別為節(jié)點(diǎn)i和j的有功注入和無(wú)功注入，ui是節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值，aij是節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的鄰接矩陣的第i行第j列的元素，gij和bij是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的實(shí)部和虛部，即為支路的電阻與電抗，θij是節(jié)點(diǎn)i和j之間的相角差。
23、進(jìn)一步地，所述步驟s2包括以下過(guò)程：
24、s21、收集全年的輻射照度數(shù)據(jù)；
25、s22、利用k-means算法對(duì)輻射照度數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)，得到4個(gè)典型場(chǎng)景，分別對(duì)應(yīng)春夏秋冬四個(gè)季度的輻射照度；
26、s23、設(shè)置種群數(shù)量、變異率、精英策略保留數(shù)量、最大迭代次數(shù)以及最優(yōu)解最大連續(xù)不變次數(shù)終止條件；
27、s24、生成初始群體，群體中每個(gè)個(gè)體對(duì)應(yīng)為一個(gè)光伏與儲(chǔ)能配置方案，并以數(shù)組的形式儲(chǔ)存，數(shù)組中的元素分別對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的pv安裝數(shù)量和ess安裝數(shù)量；
28、s25、檢驗(yàn)循環(huán)條件：迭代次數(shù)小于等于最大迭代次數(shù)且最優(yōu)解連續(xù)不變次數(shù)小于最大次數(shù)，若是，則執(zhí)行步驟s26，否則執(zhí)行步驟s29；
29、s26、針對(duì)群體中的每個(gè)個(gè)體在4個(gè)典型場(chǎng)景下每個(gè)時(shí)刻進(jìn)行約束條件檢驗(yàn)，若不滿(mǎn)足約束，則淘汰該個(gè)體；
30、s27、計(jì)算所有存活個(gè)體的適應(yīng)度值，根據(jù)精英法則，保留適應(yīng)度值最高的部分個(gè)體；
31、s28、進(jìn)行交叉與變異操作，生成新群體，之后重復(fù)步驟s25～s27；
32、s29、輸出群體中適應(yīng)度值最高的個(gè)體。
33、進(jìn)一步地，所述步驟s22中4個(gè)典型場(chǎng)景的共性特點(diǎn)為峰值出現(xiàn)在12時(shí)、0-5時(shí)與20-23時(shí)輻射照度接近于0，不同點(diǎn)在于峰值的數(shù)值存在顯著差異，且四個(gè)場(chǎng)景輻射照度出現(xiàn)顯著不為0的最早時(shí)間與消失的最晚時(shí)間存在差異。
34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
35、本專(zhuān)利技術(shù)首先構(gòu)建得到分布式光伏與儲(chǔ)能配置優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型以系統(tǒng)總成本最小作為優(yōu)化目標(biāo)，其中，系統(tǒng)總成本主要由兩部分構(gòu)成，第一部分為分布式光伏與儲(chǔ)能的投資與運(yùn)維成本，第二部分為電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的成本，由網(wǎng)損成本、主網(wǎng)購(gòu)電成本和棄光成本構(gòu)成；此外，設(shè)置約束條件包括節(jié)點(diǎn)電壓約束、潮流約束，分布式光伏與儲(chǔ)能安裝容量約束。之后綜合考慮光伏發(fā)電的時(shí)序特性和季節(jié)性變化，利用k-means算法對(duì)輻射照度數(shù)據(jù)聚類(lèi)得出4個(gè)典型場(chǎng)景，再使用遺傳算法來(lái)求解優(yōu)化模型，能夠有效降低計(jì)算成本，并且克服pso算法在處理復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題時(shí)的局限性、避免陷入局部?jī)?yōu)解，提高優(yōu)化結(jié)果的實(shí)用性和有效性。
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1.一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述步驟S1中優(yōu)化模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，所述目標(biāo)函數(shù)包括分布式光伏與儲(chǔ)能的投資及運(yùn)維成本、電力系統(tǒng)運(yùn)行成本；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng)運(yùn)行成本包括網(wǎng)上成本、主網(wǎng)購(gòu)電成本和棄光成本。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述光伏PV安裝容量約束具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能ESS安裝容量約束具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)電壓約
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述潮流約束具體為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下過(guò)程：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述步驟S22中4個(gè)典型場(chǎng)景的共性特點(diǎn)為峰值出現(xiàn)在12時(shí)、0-5時(shí)與20-23時(shí)輻射照度接近于0，不同點(diǎn)在于峰值的數(shù)值存在顯著差異，且四個(gè)場(chǎng)景輻射照度出現(xiàn)顯著不為0的最早時(shí)間與消失的最晚時(shí)間存在差異。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述步驟s1中優(yōu)化模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，所述目標(biāo)函數(shù)包括分布式光伏與儲(chǔ)能的投資及運(yùn)維成本、電力系統(tǒng)運(yùn)行成本；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng)運(yùn)行成本包括網(wǎng)上成本、主網(wǎng)購(gòu)電成本和棄光成本。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特性的分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述光伏pv安裝容量約束具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮時(shí)序特...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：祝燕萍，徐嚴(yán)儼，徐呈程，花成，馮思源，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)上海市電力公司，
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