基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网协调规划方法
发布时间：2022-01-13 11:47
输配电网间的交互愈加紧密,因此在规划中考虑两者间的协调关系是十分必要的。对此,提出了一种基于交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM）及最优潮流（OPF）的输配电网协调规划方法。该方法首先通过计及网络最优潮流,以输配电网连结处的传输功率作为耦合变量建立输配电网协调规划模型,并将耦合变量作为共享变量,利用ADMM算法求解模型得到电网规划初步方案。然后提出划分子算法对配电网侧规划初步方案中的各变电站所带供电网络进行独立划分得到配电网侧规划最终方案,据此优化输电网侧规划初步方案。最后将两侧电网规划最终方案加以整合。通过对IEEE-14节点输电网与54节点配电网的耦合系统进行仿真分析,并对比不考虑输配电网协调关系时的电网规划方案,验证了该方法的合理性和有效性。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(16)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
待规划配电网拓扑结构图
鞴婊?椒?-23-(33)，则可分两种情况讨论：DP0(36)1)若该变电站是待建变电站，则该变电站无需建设。可在电网规划初步方案中将该变电站及与其直接相连的线路删除。2)若该变电站为已建变电站，则其所带供电网络的结构即为原结构，无需新增线路。可将与该变电站及与该变电站所带原供电网络直接相连的线路删除。Step3：若某一变电站计算得到的DP值不满足式(33)，则需划分边界供电线路及相关负荷，如图3所示。其中实线表示已建线路，虚线表示求解得到的电网规划初步方案中确定要建设的待建线路。图3供电网络结构分层示意图Fig.3Schematicdiagramofhierarchicalnetworkstructure本文将已建线路与待建线路的交点称为边界节点，首先根据式(37)计算变电站所带供电网络中各边界节点的外送功率outP并剔除值小于0的边界节点，比较剩下各边界节点outP值的大小，从中选出值最大的边界节点并记为maxN。,outkkllOLPP(37)式中：kOL为与边界节点k相连且不与其他变电站已建线路相连的待建线路集合；lP为待建线路上的传输功率，功率正方向为以边界节点k为起始节点指向线路另一端的方向。outP值越小则其所对应的边界节点越独立。然后选出与节点maxN相连且传输功率值为正的线路中末端节点所带负荷值最接近该变电站DP值且负荷值位于区间D0,2P的待建线路，并将其划入该变电站所带供电网络，若不存在满足该条件的线路，则将当前变电站所带供电网络独立划分出来即可。接着将新划入线路视为已建线路，更新边界节点，重复前述划分方法，直至不存在满足条件的线路为止。以图3(a)情况为例进行说明。选取节点S、2和4作为边界节点并计算其outP值，假
-24-电力系统保护与控制图4IEEE-14节点输电网拓扑图Fig.4TopologyofIEEE-14bussystem忍上限pridual0.01。最优潮流计算时输配电网侧分别选取节点1和节点S1为平衡节点。由于配电网侧变电站S1和S2有已建供电网络，所以在规划时这两个变电站处的等效电源出力下限为其各自已建供电网络中负荷总和，出力上限为配电网侧负荷总值减去其余变电站已建供电网络中负荷总和，经计算得变电站S1、S2、S3和S4处等效电源出力下限值分别为16.4MW、6MW、0MW和0MW，出力上限值分别为34.4MW、24MW、18MW和18MW，从而选取共享变量的初始值为1TDP186.87.87.8。基于上述参数对输配电网的耦合系统进行协调规划，得到初步规划方案如图5和图6所示。红色线段表示新建线路方案，可见在配电网侧规划初步方案中各变电站间是相互连通的。输电网与配电网两侧的共享变量和新增线路投资成本的最优值如表1所示。输电网与配电网两侧的共享变量收敛曲线如图7所示，图中各条收敛曲线均较为平缓，迭代至第28次时满足收敛判据停止计算。图5输电网侧规划初步方案Fig.5Preliminaryplanningschemeoftransmissionnetwork图6配电网侧规划初步方案Fig.6Preliminaryplanningschemeofdistributionnetwork表1输配电网协调规划模型求解结果Table1Resultsofcoordinationplanningmodeloftransmissionanddistributionnetwork节点编号共享变量值/MW运行成本/美元线路投资成本/美元总成本/美元1016.61117.73136.14输电网149.921.7852×1074.383×1051.829×107S116.61S27.73S36.14配电网S49.921.6207×1071.006×1061.7207×107
【参考文献】：
期刊论文
[1]变电站布点规划研究[J]. 严星,刘全,李祥生,王树民,肖博文,周凡,周子恒,李坤. 智慧电力. 2018(10)
[2]基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法[J]. 谢仕炜,胡志坚,王珏莹,罗福玲. 电工技术学报. 2019(05)
[3]基于改进TOPSIS法和德尔菲——熵权综合权重法的电网规划方案综合决策方法[J]. 朱天曈,丁坚勇,郑旭. 电力系统保护与控制. 2018(12)
[4]考虑供需互动和分布式电源运行特性的主动配电网网架规划[J]. 张光亚,赵莉莉,边小军,高鹏. 智慧电力. 2018(06)
[5]一种分布式光伏选线定容的二阶锥规划方法[J]. 李滨,梁宇帆,祝靖,舒晴川,陈碧云. 电力系统保护与控制. 2018(10)
[6]基于耐受渗透比的10 kV配电网分布式电源规划[J]. 张勇军,林晓明,张紫珩,赵维兴,姚璐. 电力系统保护与控制. 2018(09)
[7]基于交替方向乘子法的源网协同多适应规划[J]. 李婷,叶希,唐权,王云玲,瞿小斌,文云峰. 电力建设. 2017(11)
[8]输配电协调的网架规划方法[J]. 叶诚明,张焰,华月申. 水电能源科学. 2016(09)
[9]基于不确定理论的输电网规划[J]. 张立波,程浩忠,曾平良,周勤勇,柳璐. 电力系统自动化. 2016(16)
[10]应用于输电网中长期规划的混合性规划模型[J]. 王一哲,汤涌,董朝阳,顾卓远. 电网技术. 2016(07)
博士论文
[1]基于GIS的农村电网规划方法的研究[D]. 汤红卫.中国农业大学 2001
本文编号：3586364
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(16)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
待规划配电网拓扑结构图
鞴婊?椒?-23-(33)，则可分两种情况讨论：DP0(36)1)若该变电站是待建变电站，则该变电站无需建设。可在电网规划初步方案中将该变电站及与其直接相连的线路删除。2)若该变电站为已建变电站，则其所带供电网络的结构即为原结构，无需新增线路。可将与该变电站及与该变电站所带原供电网络直接相连的线路删除。Step3：若某一变电站计算得到的DP值不满足式(33)，则需划分边界供电线路及相关负荷，如图3所示。其中实线表示已建线路，虚线表示求解得到的电网规划初步方案中确定要建设的待建线路。图3供电网络结构分层示意图Fig.3Schematicdiagramofhierarchicalnetworkstructure本文将已建线路与待建线路的交点称为边界节点，首先根据式(37)计算变电站所带供电网络中各边界节点的外送功率outP并剔除值小于0的边界节点，比较剩下各边界节点outP值的大小，从中选出值最大的边界节点并记为maxN。,outkkllOLPP(37)式中：kOL为与边界节点k相连且不与其他变电站已建线路相连的待建线路集合；lP为待建线路上的传输功率，功率正方向为以边界节点k为起始节点指向线路另一端的方向。outP值越小则其所对应的边界节点越独立。然后选出与节点maxN相连且传输功率值为正的线路中末端节点所带负荷值最接近该变电站DP值且负荷值位于区间D0,2P的待建线路，并将其划入该变电站所带供电网络，若不存在满足该条件的线路，则将当前变电站所带供电网络独立划分出来即可。接着将新划入线路视为已建线路，更新边界节点，重复前述划分方法，直至不存在满足条件的线路为止。以图3(a)情况为例进行说明。选取节点S、2和4作为边界节点并计算其outP值，假
-24-电力系统保护与控制图4IEEE-14节点输电网拓扑图Fig.4TopologyofIEEE-14bussystem忍上限pridual0.01。最优潮流计算时输配电网侧分别选取节点1和节点S1为平衡节点。由于配电网侧变电站S1和S2有已建供电网络，所以在规划时这两个变电站处的等效电源出力下限为其各自已建供电网络中负荷总和，出力上限为配电网侧负荷总值减去其余变电站已建供电网络中负荷总和，经计算得变电站S1、S2、S3和S4处等效电源出力下限值分别为16.4MW、6MW、0MW和0MW，出力上限值分别为34.4MW、24MW、18MW和18MW，从而选取共享变量的初始值为1TDP186.87.87.8。基于上述参数对输配电网的耦合系统进行协调规划，得到初步规划方案如图5和图6所示。红色线段表示新建线路方案，可见在配电网侧规划初步方案中各变电站间是相互连通的。输电网与配电网两侧的共享变量和新增线路投资成本的最优值如表1所示。输电网与配电网两侧的共享变量收敛曲线如图7所示，图中各条收敛曲线均较为平缓，迭代至第28次时满足收敛判据停止计算。图5输电网侧规划初步方案Fig.5Preliminaryplanningschemeoftransmissionnetwork图6配电网侧规划初步方案Fig.6Preliminaryplanningschemeofdistributionnetwork表1输配电网协调规划模型求解结果Table1Resultsofcoordinationplanningmodeloftransmissionanddistributionnetwork节点编号共享变量值/MW运行成本/美元线路投资成本/美元总成本/美元1016.61117.73136.14输电网149.921.7852×1074.383×1051.829×107S116.61S27.73S36.14配电网S49.921.6207×1071.006×1061.7207×107
【参考文献】：
期刊论文
[1]变电站布点规划研究[J]. 严星,刘全,李祥生,王树民,肖博文,周凡,周子恒,李坤. 智慧电力. 2018(10)
[2]基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法[J]. 谢仕炜,胡志坚,王珏莹,罗福玲. 电工技术学报. 2019(05)
[3]基于改进TOPSIS法和德尔菲——熵权综合权重法的电网规划方案综合决策方法[J]. 朱天曈,丁坚勇,郑旭. 电力系统保护与控制. 2018(12)
[4]考虑供需互动和分布式电源运行特性的主动配电网网架规划[J]. 张光亚,赵莉莉,边小军,高鹏. 智慧电力. 2018(06)
[5]一种分布式光伏选线定容的二阶锥规划方法[J]. 李滨,梁宇帆,祝靖,舒晴川,陈碧云. 电力系统保护与控制. 2018(10)
[6]基于耐受渗透比的10 kV配电网分布式电源规划[J]. 张勇军,林晓明,张紫珩,赵维兴,姚璐. 电力系统保护与控制. 2018(09)
[7]基于交替方向乘子法的源网协同多适应规划[J]. 李婷,叶希,唐权,王云玲,瞿小斌,文云峰. 电力建设. 2017(11)
[8]输配电协调的网架规划方法[J]. 叶诚明,张焰,华月申. 水电能源科学. 2016(09)
[9]基于不确定理论的输电网规划[J]. 张立波,程浩忠,曾平良,周勤勇,柳璐. 电力系统自动化. 2016(16)
[10]应用于输电网中长期规划的混合性规划模型[J]. 王一哲,汤涌,董朝阳,顾卓远. 电网技术. 2016(07)
博士论文
[1]基于GIS的农村电网规划方法的研究[D]. 汤红卫.中国农业大学 2001
本文编号：3586364
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3586364.html
