一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，根據(jù)電網(wǎng)運行條件，建立了含DG配電網(wǎng)機(jī)會約束規(guī)劃模型。模型中包含了投資、運行成本等組成部分，并采用柔性約束的方式約束規(guī)劃。針對負(fù)荷點分配問題，提出了基于Voronoi圖的貪心算法，該算法采用每一次迭代都尋找局部極小值的方法來逼近最優(yōu)值。本發(fā)明的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法采用遺傳算法，優(yōu)化前將變電站的位置進(jìn)行編碼，并在每一次尋優(yōu)過程中驗證機(jī)會約束的滿足。
【專利說明】一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及配電網(wǎng)規(guī)劃中對DG的處理，以及基于 Voronoi圖的負(fù)荷點分配算法，尤其涉及一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)中距離用戶最近的部分，它的規(guī)劃建設(shè)水平直接影響到今后用 戶的用電質(zhì)量。隨著分布式電源（DG)的蓬勃發(fā)展，越來越多的用戶自發(fā)的將風(fēng)機(jī)、光伏、燃 氣機(jī)組等DG接入配電網(wǎng)。接入DG之后的配電網(wǎng)規(guī)劃問題，需要解決以往的變電站選址定 容、線路優(yōu)化等傳統(tǒng)問題，同時應(yīng)考慮DG出力的不確定性。這需要構(gòu)建合理的規(guī)劃模型，同 時選取適宜的算法來解決復(fù)雜的規(guī)劃問題。
[0003] 目前學(xué)術(shù)界還鮮有關(guān)于含DG配電網(wǎng)規(guī)劃的研究。總體而言，現(xiàn)有研究主要針對配 電網(wǎng)的網(wǎng)架建模，對于負(fù)荷點與變電站的帶約束的分配問題缺乏相關(guān)論述。負(fù)荷點與變電 站的分配是一個動態(tài)規(guī)劃問題，并在很大程度上影響了總體的規(guī)劃投資成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，通過對含DG 配電網(wǎng)規(guī)劃的建模，采用柔性規(guī)劃理論將DG出力不確定性納入到規(guī)劃模型之中；采用遺傳 算法來建立規(guī)劃的主流程，并將機(jī)會約束的驗證嵌入到巡游過程之中；通過基于Voronoi 圖的貪心算法，解決了變電站分配負(fù)荷點尋優(yōu)困難的問題。
[0005] 實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，包括 下列步驟：
[0006] 步驟si,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，所述數(shù)據(jù)包括待選變電站點、負(fù)荷點、負(fù)荷點容量、線路成本、 變電站成本、線損成本和失負(fù)荷成本；
[0007] 步驟S2,通過遺傳算法種群操作完成變電站的選取，被選中的變電站簡稱選中點， 得到選中點集合；
[0008] 步驟S3,米用基于Voronoi圖的貪心算法對所述負(fù)荷點進(jìn)行分配，并使用基于蒙 特卡洛的區(qū)間估計來計算線路電流信息和變電站容量信息；
[0009] 步驟S4,判斷計算結(jié)果是否滿足約束條件，若是，進(jìn)入步驟S5;若否，返回步驟 S2 ；
[0010] 步驟S5,計算目標(biāo)函數(shù)，并將其放入計算結(jié)果庫中，并檢驗是否達(dá)到停止標(biāo)準(zhǔn)，若 是，進(jìn)入步驟S6 ;若否，返回步驟S2 ;所述目標(biāo)函數(shù)計算公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其特征在于，包括下列步驟： 步驟S1，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，所述數(shù)據(jù)包括待選變電站點、負(fù)荷點、負(fù)荷點容量、線路成本、變電 站成本、線損成本和失負(fù)荷成本； 步驟S2,通過遺傳算法種群操作完成變電站的選取，被選中的變電站簡稱選中點，得到 選中點集合； 步驟S3,采用基于Voronoi圖的貪心算法對所述負(fù)荷點進(jìn)行分配，并使用基于蒙特卡 洛的區(qū)間估計來計算線路電流信息和變電站容量信息； 步驟S4,判斷計算結(jié)果是否滿足約束條件，若是，進(jìn)入步驟S5 ;若否，返回步驟S2 ; 步驟S5,計算目標(biāo)函數(shù)，并將其放入計算結(jié)果庫中，并檢驗是否達(dá)到停止標(biāo)準(zhǔn)，若是，進(jìn) 入步驟S6 ;若否，返回步驟S2 ;所述目標(biāo)函數(shù)計算公式如下： min ^ SN l) LN l)t i〇 -t- ^ (.'始:(,） K:Nf ^Ln Nf^Ns ( 1 ) + ωρΤ^Ε( X -^-^η/Ιη )+ω'>ΤΕ'-(0,) N^NS 其中，Nji = 1, 2, ···,]!)為待選變電站點，CNi(i = 1, 2, ···,]!)為待選變電站點的規(guī)劃 容量，Ns為選中點集合，Dk(k = 1, 2, ^111)為負(fù)荷點，PDk(k = 1, 2, ^111)為負(fù)荷點容量， e Ns)為選中點與負(fù)荷點之間連接的線路，LNiDk為選中點與負(fù)荷點之間連接的線路 長度，L Ni為選中點隊(隊e Ns)下的總線路； 將規(guī)劃期內(nèi)的總成本作為最小化的目標(biāo)函數(shù)，所述總成本中只考慮電網(wǎng)投資方的投資 成本，所述總成本包括線路成本、線損成本、變電站成本、失負(fù)荷成本，其中： 所述線路成本與線路長度、線路橫截面積成正比，設(shè)單位長度、單位橫截面積的線路的 造價ω、設(shè)橫截面積的為SK導(dǎo)線耐流量為I，P為電阻率； 所述變電站成本與變電站容量成正比，設(shè)單位變電站容量成本為ωτ ; 所述線損成本與線路阻抗、線路電流有關(guān)，Τ為規(guī)劃周期，Ε為規(guī)劃周期Τ內(nèi)線損量，設(shè) 單位線損電量成本ωρ，線路電流為INiDk ; 所述失負(fù)荷成本是用戶的失負(fù)荷電量期望乘以單位電量成本，設(shè)E^s(Dk)為每個負(fù) 荷點的失負(fù)荷功率期望，則規(guī)劃周期內(nèi)的電力不足期望為TE^s(Dk)，單位電量停電成本為 ωΒ； 步驟S6,尋優(yōu)結(jié)束，輸出結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其特征在于，所述 步驟S3中所述采用基于Voronoi圖的貪心算法對所述負(fù)荷點進(jìn)行分配包括下列步驟： 步驟S31，根據(jù)所述步驟S2中的所述選中點形成Vorono i圖，并給出每個選中點的最大 可接納負(fù)荷數(shù)目以及每個選中點的需分配負(fù)荷點，所述每個選中點的最大可接納負(fù)荷數(shù)目 初始值為3 ; 步驟S32,根據(jù)所述Voronoi圖分配負(fù)荷點給選中點，并判斷每個選中點的接入負(fù)荷點 與最大可接納負(fù)荷數(shù)目的關(guān)系，分為三種結(jié)果： 當(dāng)接入負(fù)荷點等于最大可接納負(fù)荷數(shù)目，標(biāo)示為〇,進(jìn)入步驟S33 ; 當(dāng)接入負(fù)荷點大于最大可接納負(fù)荷數(shù)目，標(biāo)示為1，進(jìn)入步驟S34 ; 當(dāng)接入負(fù)荷點小于最大可接納負(fù)荷數(shù)目，標(biāo)示為-1，進(jìn)入步驟S35 ; 步驟S33,生成樣本，進(jìn)入步驟S37 ; 步驟S34,找出超出最大可接納負(fù)荷數(shù)目的最遠(yuǎn)負(fù)荷點，進(jìn)入步驟S36 ; 步驟S35,計算出每個選中點再可接納負(fù)荷點數(shù)，進(jìn)入步驟S36 ; 步驟S36,判斷是否將全部負(fù)荷點分配完畢，若是，進(jìn)入步驟S37 ;若否，進(jìn)入步驟S38 ; 步驟S37,形成負(fù)荷點的最終分配結(jié)果； 步驟S38,將標(biāo)示為-1的選中點作為新的選中點，并更新可接納負(fù)荷點數(shù)，標(biāo)示為1的 多出負(fù)荷點作為新的待分配負(fù)荷點，回到步驟S31。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其特征在于，所述 步驟S4中，所述約束條件包含公式（2)-(10): S-t· ^min - ^Dk - ^niax (2) 1 彡 〇 min 1 ^ a + ^ a min (3) 1. emin 1 > emin (4) Pr{I^<INA\INA<〇}>a (5) P, {/,.,</；Τ；?/,, >°!^ (6) -v,Da=￡'' (?) 'J! Σ (廠久 ~.)之I O ()) 2 β NtD^L·· ?Ν,1\ (8) CKi =max{C；_,|Q( |} ⑶ i (10) 其中： 公式（2)約束節(jié)點電壓不越線； 公式（3)中α +為線路電流的正向置信度，cT為線路電流的負(fù)向置信度，amin為線路 電流的最小置信度； 公式⑷中β+為變電站容量的正向容量置信度，『為變電站容量的負(fù)向容量置信度， β min為變電站容量的最小置信度； 公式（5)與公式（6)表征了線路電流的機(jī)會約束； 公式（7)與公式（8)表征了變電站容量的機(jī)會約束； 公式（9)表示變電站容量取正向容量與反向容量絕對值中較大者； 公式（10)表示線路橫截面積與機(jī)會約束區(qū)間電流正相關(guān)，同時最大電流取正向最大 電流與反向最大電流絕對值的較大者。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其特征在于，所述 步驟S5中，LNiDk為選中點與負(fù)荷點之間的幾何距離，不考慮地理信息對含DG配電網(wǎng)規(guī)劃的 影響；將規(guī)劃周期T內(nèi)的線損期望值作為規(guī)劃周期T內(nèi)線損量E。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Voronoi圖的含DG配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其特征在于，所述 負(fù)荷點中包括負(fù)荷、光伏和風(fēng)機(jī)。
【文檔編號】G06F17/50GK104268336SQ201410493544
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】蘇衛(wèi)華, 周江昕, 劉歡, 高賜威 申請人:國網(wǎng)上海市電力公司, 東南大學(xué)