本發(fā)明涉及清潔供暖和優(yōu)化運行，尤其涉及一種含分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)優(yōu)化運行方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，電采暖與清潔能源的互動中，研究重點偏向于對風(fēng)電的消納，然而風(fēng)力發(fā)電與電采暖在空間上的匹配性比較差，需要規(guī)劃新的傳輸線路，投資成本比較大。而分布式光伏具有自發(fā)自用、就地消納、清潔等特點，可在一定程度上緩解部分缺電地區(qū)用電緊張的問題，也可緩解用電高峰時的供電壓力，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)能源綠色轉(zhuǎn)型，優(yōu)化能源生產(chǎn)消費模式，實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。另外，在現(xiàn)有研究中大多假設(shè)電采暖設(shè)備的功率為恒定，嚴(yán)重影響了電采暖設(shè)備消納清潔能源的潛力。因此，“光伏+電采暖”系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化運行問題至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種含分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，以得到光伏和溫控負(fù)荷的調(diào)控計劃，實現(xiàn)分布式光伏和電采暖的有序調(diào)控。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種含分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，包括：

3、構(gòu)建電采暖負(fù)荷模型和冷庫模型，其中，所述電采暖負(fù)荷模型所模擬的房間溫變過程由電采暖設(shè)備制熱功率、室外溫度共同決定，并通過集總參數(shù)等值模型進(jìn)行近似表達(dá)；所述冷庫模型采用一階等效熱參數(shù)模型描述冷庫的制冷過程；

4、基于所述電采暖負(fù)荷模型所模擬的房間溫變過程以及所述冷庫模型所模擬的制冷過程，建立分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型，并設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件；其中，所述目標(biāo)函數(shù)為接入分布式光伏的配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)損最小、用戶舒適度最佳和分布式光伏消納最大；所述約束條件包括支路潮流約束條件、光伏運行調(diào)節(jié)約束條件、節(jié)點電壓約束條件、電采暖約束條件和冷庫約束條件；

5、通過二階錐松弛將所述配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型轉(zhuǎn)化為二階錐松弛模型；

6、采用改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法對所述二階錐松弛模型進(jìn)行求解，得到光伏和溫控負(fù)荷的調(diào)控計劃。

7、在一種可選的方式中，所述電采暖設(shè)備的二階模型為：

8、

9、其中，cin、cwall分別為室內(nèi)空氣等效熱容、墻體等效熱容；r1、r2分別為室內(nèi)空氣和墻體內(nèi)側(cè)的等效熱阻、墻體外側(cè)和室外空氣的等效熱阻；θin、θwall和θout分別為室內(nèi)溫度、墻體溫度、室外溫度；pheat為電采暖設(shè)備制熱功率，pheat＝s(t)pn，pn為電采暖設(shè)備的額定功率，s(t)為電采暖設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，關(guān)閉時取0，開啟時取1；θin(t+1)為t+1時刻的室內(nèi)溫度；θwall(t+1)為t+1時刻的墻體溫度；θout(t)為t時刻的室外溫度；δt為優(yōu)化調(diào)度的步長。

10、在一種可選的方式中，所述一階等效熱參數(shù)模型為：

11、tin(t+1)＝tout(t+1)-ηfpf(t)r-(tout(t+1)-ηfpf(t)r-tin(t))e-δt/rc

12、其中，ηf為冷庫的能效比；pf(t)為t時刻冷庫消耗的功率；δt為優(yōu)化調(diào)度的步長；tin(t)和tout(t)分別為t時刻的冷庫內(nèi)溫度和冷庫外溫度，單位均為℃；r為等效熱阻，單位為℃/w；c為等效熱容，單位為j/℃。

13、在一種可選的方式中，所述配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)損的計算公式為：

14、

15、其中，ploss為全天支路有功損耗之和，ij表示節(jié)點i和節(jié)點j之間連接的支路；q為配電網(wǎng)支路集合；t為總調(diào)度時間；rij為支路ij的電阻；t為時段標(biāo)志；iij(t)為在t時刻支路ij的支路電流；

16、所述用戶舒適度的計算公式為：

17、ecomf＝αff+βfmin

18、其中，ecomf為用電舒適性指標(biāo)；ff和fmin分別為溫度效用系數(shù)的方差和溫度效用系數(shù)的最小值；α和β為方差和最小值的權(quán)重分配系數(shù)；

19、所述分布式光伏消納的計算公式為：

20、

21、其中，pv1、pv2...pvn為每個分布式光伏用戶的實際發(fā)電功率。

22、在一種可選的方式中，所述支路潮流約束條件為：

23、

24、其中，i、j分別代表線路首端和末端節(jié)點編號；ui(t)、uj(t)分別為t時刻i、j節(jié)點的電壓；pi(t)、pj(t)分別為t時刻i、j節(jié)點注入的有功功率；qi(t)、qj(t)分別為t時刻i、j節(jié)點注入的無功功率；pij(t)和qij(t)分別為t時刻支路ij的首端有功功率和無功功率；rij為支路ij的電阻；xij為支路ij的電抗；pjk(t)和qjk(t)分別為t時刻支路jk的首端有功功率和無功功率；k:j→k為以節(jié)點j為父節(jié)點的子節(jié)點集合；iij(t)為在t時刻支路ij的支路電流。

25、在一種可選的方式中，所述通過二階錐松弛將所述配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型轉(zhuǎn)化為二階錐松弛模型進(jìn)一步包括：

26、引入t時段內(nèi)節(jié)點i電壓的二次方為變量αi(t)和支路ij電流的二次方為變量βij(t)，其中，ui(t)為t時刻的節(jié)點電壓值，iij(t)為在t時刻支路ij的支路電流；

27、分別對接入分布式光伏的配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)損最小的目標(biāo)函數(shù)、支路潮流約束條件和節(jié)點電壓約束條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型βij(t)；其中，pij(t)和qij(t)分別為t時刻支路ij的首端有功功率和無功功率；

28、利用scor進(jìn)行處理之后再經(jīng)過等價變換后，將所述配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型轉(zhuǎn)化為二階錐松弛模型；所述二階錐松弛模型為：其中，||.||2為二范數(shù)。

29、在一種可選的方式中，所述采用改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法對所述配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型進(jìn)行求解之前，所述方法還包括：

30、根據(jù)當(dāng)前迭代次數(shù)和最大迭代次數(shù)，修改貓鼬的窺視行為；所述貓鼬的窺視行為的計算公式為：其中，it表示當(dāng)前迭代次數(shù)，maxit表示最大迭代次數(shù)；

31、根據(jù)迭代過程中隨機(jī)選擇解和目前的最優(yōu)解，生成新的候選解，所述新的候選解的生成公式為：其中，xk是迭代過程中的隨機(jī)選擇解，xbest是迭代到目前為止得到的最優(yōu)解，xi表示當(dāng)前位置，xi+1為更新以后的新位置。

32、在一種可選的方式中，所述采用改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法對所述二階錐松弛模型進(jìn)行求解進(jìn)一步包括：

33、步驟s41，初始化種群并計算其適應(yīng)度值，建立時間參數(shù)c，其中，所述種群包括采暖和冷庫在各時段的功率；

34、步驟s42，根據(jù)公式選擇種群的雌性首領(lǐng)alpha；

35、步驟s43，根據(jù)新的候選解的生成公式更新下一個位置xi+1；

36、步驟s44，計算下一個位置xi+1的適應(yīng)度值；

37、步驟s45，計算土丘睡眠平均時間；

38、步驟s46，更新時間參數(shù)c＝c+1；

39、步驟s47，判斷c是否大于等于保姆交換參數(shù)l，若c>＝l，則初始化種群并計算其適應(yīng)度值；

40、步驟s48，更新偵察兵群體位置xi+1，更新迭代到目前的最優(yōu)解x*以及最優(yōu)適應(yīng)度值f(x*)；

41、步驟s49，輸出x*和f(x*)，其中，x*表示光伏在各時段的出力、電采暖和冷庫負(fù)荷在各時段的功率的最優(yōu)組合，f(x*)表示最優(yōu)解所對應(yīng)目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值。

42、在一種可選的方式中，所述采用改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法對所述二階錐松弛模型進(jìn)行求解，得到到光伏發(fā)電功率和溫控負(fù)荷功率的優(yōu)化策略之后，所述方法還包括：

43、當(dāng)在某預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的光伏發(fā)電功率比較充足時，增加電采暖和冷庫負(fù)荷的功率，即在居民能接受的舒適溫度區(qū)間內(nèi)，增加室內(nèi)的溫度和適當(dāng)降低冷庫內(nèi)的冷凍、冷藏溫度；若室內(nèi)溫度已達(dá)到居民能接受的最高舒適溫度，并且冷庫也達(dá)到最低溫度，光伏仍有余量時，以余電上網(wǎng)實現(xiàn)光伏的完全消納；

44、當(dāng)在某預(yù)設(shè)時間段內(nèi)光伏發(fā)電功率不充足時，在居民能接受的舒適溫度區(qū)間內(nèi)，減少電采暖和冷庫負(fù)荷的功率，即減小室內(nèi)的溫度和適當(dāng)升高冷庫內(nèi)的溫度。

45、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)優(yōu)化運行裝置，包括：

46、電采暖負(fù)荷和冷庫模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建電采暖負(fù)荷模型和冷庫模型，其中，所述電采暖負(fù)荷模型所模擬的的房間溫變過程由電采暖設(shè)備制熱功率、室外溫度共同決定，并通過集總參數(shù)等值模型進(jìn)行近似表達(dá)；所述冷庫模型采用一階等效熱參數(shù)模型描述冷庫的制冷過程；

47、動態(tài)最優(yōu)潮流模型構(gòu)建模塊，用于基于所述電采暖負(fù)荷模型的房間溫變過程以及所述冷庫模型的制冷過程，建立分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型，并設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件；其中，所述目標(biāo)函數(shù)為接入分布式光伏的配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)損最小、用戶舒適度最佳和分布式光伏消納最大；所述約束條件包括支路潮流約束條件、光伏運行調(diào)節(jié)約束條件、節(jié)點電壓約束條件、電采暖約束條件和冷庫約束條件；

48、最優(yōu)潮流模型轉(zhuǎn)化模塊，用于通過二階錐松弛將所述配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型轉(zhuǎn)化為二階錐松弛模型；

49、最優(yōu)潮流模型求解模塊，用于采用改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法對所述二階錐松弛模型進(jìn)行求解，得到光伏和溫控負(fù)荷的調(diào)控計劃。

50、根據(jù)本發(fā)明提供的方案，構(gòu)建電采暖負(fù)荷模型和冷庫模型，其中，所述電采暖負(fù)荷模型所模擬的的房間溫變過程由電采暖設(shè)備制熱功率、室外溫度共同決定，并通過集總參數(shù)等值模型進(jìn)行近似表達(dá)；所述冷庫模型采用一階等效熱參數(shù)模型描述冷庫的制冷過程；基于所述電采暖負(fù)荷模型的房間溫變過程以及所述冷庫模型的制冷過程，建立分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型，并設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件；其中，所述目標(biāo)函數(shù)為接入分布式光伏的配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)損最小、用戶舒適度最佳和分布式光伏消納最大；所述約束條件包括支路潮流約束條件、光伏運行調(diào)節(jié)約束條件、節(jié)點電壓約束條件、電采暖約束條件和冷庫約束條件；通過二階錐松弛將所述配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型轉(zhuǎn)化為二階錐松弛模型；采用改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法對所述二階錐松弛模型進(jìn)行求解，得到光伏和溫控負(fù)荷的調(diào)控計劃。本發(fā)明基于支路潮流建立含分布式光伏和溫控負(fù)荷的配電網(wǎng)動態(tài)最優(yōu)潮流模型，以網(wǎng)損最小、用戶舒適度最佳和分布式光伏消納最大為目標(biāo)函數(shù)，通過改進(jìn)的矮貓鼬優(yōu)化算法求解從而獲得分布式光伏和溫控負(fù)荷的出力計劃，有效改善光伏出力和負(fù)荷間不平衡問題，實現(xiàn)分布式光伏的高效消納及靈活友好并網(wǎng)，有效提高分布式光伏接入后配電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性、提高用戶供暖的可靠性以及有效降低用戶的采暖費用。針對最優(yōu)潮流模型中的非凸性約束，利用socr將模型轉(zhuǎn)化，將該最優(yōu)潮流模型進(jìn)行二階錐松弛變?yōu)榘麛?shù)變量的二階錐規(guī)劃問題，有效提高求解的速度。針對模型的求解問題，將dmo算法的wi隨迭代線性遞減改進(jìn)為peep值從1非線性遞減至0；并在候選解更新時考慮貓鼬的探索與開發(fā)，既有利于對模型進(jìn)行全局搜索，也有利于對局部信息進(jìn)行搜索，使得候選解更新機(jī)制可增強(qiáng)優(yōu)化算法的搜索能力，以達(dá)到更優(yōu)的尋優(yōu)性能。

51、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。