考虑配电网电压质量和用户侧满意度的优化调度方法及系统与流程

本发明属于配电网，具体涉及一种考虑配电网电压质量和用户侧满意度的优化调度方法及系统。

背景技术：

1、随着大量的分布式电源（distributed generation，dg）和可调度资源接入配电网，改变了传统配电网的单向潮流特性，同时多种无功补偿装置的接入，使系统无功过剩造成电压过高，让线路的损耗增加、供电的经济性下降。因此，在综合考虑配电网稳定经济运行的前提下，协调配电网中众多有功无功调控资源的同时保证对用户供电质量，提高供电可靠性，满足用户的用电需求，是主动配电网运行优化研究中亟待解决的重要课题。

2、需求侧响应（demand response，dr）作为响应电网号召的调度手段，电力用户根据各种激励措施，暂时改变用电行为，通过对柔性负荷的灵活调用，改善供电的可靠性，提升电能质量，实现电力系统安全稳定运行 。但是，dg的大量接入和过高出力，电网往往存在无功欠缺/过剩的问题，进而导致节点电压越限，且部分节点电压越限程度严重。如果在进行配电网优化规划时仅考虑无功补偿装置出力和dr响应的无功功率稳定电压波动，不仅需要安装一定量的无功补偿装置，并且需要时刻对用户侧无功功率进行调度，这虽然在一定程度上保证了电压质量，却忽略的dr侧无功响应时与之耦合的有功调度，不能很好的利用用户侧的柔性负荷的灵活性，也未考虑dr侧有功调度造成的网损成本，同时，频繁的进行dr会使得用户用电舒适度大幅下降，使得用户失去参与调度积极性；而如果将dr的用电舒适度侧重考虑在内，则不能轻易对dr侧功率进行调度，此时为了平衡电压波动，则需要安装大量无功补偿装置，必然会增加初始投资资金，减少使用寿命，使得配电网运行缺乏经济性和安全性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种考虑配电网电压质量和用户侧满意度的优化调度方法及系统，能够使得配电网安全经济运行。

2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种考虑配电网电压质量和用户侧满意度的优化调度方法，包括：

4、获取节点电压越限风险评价指标和评估模型，并计算出各节点的电压越限风险评估结果，所述电压越限风险评估结果用于对需求响应侧无功功率进行调度；

5、获取有功-无功的关联度模型，所述有功-无功的关联度模型用于对需求响应侧有功功率进行调度；

6、获取以无功功率调度后的配电网电压质量、分布式电源的消纳比最高，以及配电网的综合运行管理成本最小为目标的上层优化模型；

7、获取以有功功率调度后用电成本满意度和用电舒适满意度最高为目标的下层优化模型；

8、基于改进的多目标灰狼算法对所述上层优化模型和下层优化模型进行迭代求解，获得无功功率的响应量和有功功率的响应量。

9、结合第一方面，可选地，所述节点电压越限风险评价指标和评估模型通过以下步骤建立获得：

10、根据蒙特卡洛模拟抽样法得到各节点的电压越限概率,为节点在时刻的电压概率分布；

11、基于各节点的电压越限概率，建立各节点的电压越限风险评价指标：

12、；

13、式中，为节点在时刻的电压越限风险评价指标，电压越限风险评价指标越高则表示电压质量越差；为节点在时刻电压越限后影响严重程度，和分别为最大允许电压和最小允许电压；为电压值；

14、利用归一化方法，对各节点的电压越限风险评价指标进行量化表征，得到量化值：

15、；

16、其中，为节点系统的节点总数，与分别代表第个节点的电压越限风险评价指标的安全域上限与安全域下限；

17、利用评估模型计算安全风险等级，所述评估模型的表达式为：

18、；

19、依据电压越限风险评价指标的安全风险等级选择对应的无功功率调节指数，对节点电压进行调节，并按照以下公式进行无功功率调度：

20、；

21、式中，为节点处负荷的初始无功功率；为节点处负荷实际消耗的无功功率；、分别为节点处的实际电压幅值与初始电压幅值；为无功功率调节指数，无功功率调节指数的取值大小由节点的电压越限风险评价指标的安全风险等级决定，电压越限风险评价指标的安全风险等级越高，无功功率调节指数的值越大。

22、结合第一方面，可选地，所述有功-无功的关联度模型的表达式为：

23、；

24、式中，为节点处负荷的初始有功功率；为节点处负荷实际消耗的有功功率；为有功功率调节指数。

25、结合第一方面，可选地，所述上层优化模型的目标函数为：

26、；

27、式中，为光伏消纳比，为风机消纳比，为周期，为时刻需求响应前的可转移负荷功率，为时刻需求响应前的可调节负荷功率，、分别为节点在时刻实际消纳的光伏有功功率和风机有功功率；为与配电网交互成本，为网损成本，为分布式电源运维成本，为无功补偿装置使用成本；为时刻节点系统向配电网的购电电价；为时刻节点系统向配电网购买的电量，为时刻的上网电量，为时刻的上网电价；为优化步长； 为单位网损所需支付的单位价格；为时刻流进支路的电流最大值；为支路的电阻；为配电网支路集合；为分布式电源每天最大利用小时数；为分布式电源单位发电量需要的运行维护成本；为节点处分布式电源的安装容量；为分布式电源安装集合，为节点处的无功补偿装置的全寿命周期成本；，分别表示该节点是否存在无功补偿装置；为年贴现率；为无功补偿装置使用年限，所述分布式电源包括光伏和风机。

28、结合第一方面，可选地，所述上层优化模型的约束条件如下：

29、；

30、；

31、；

32、；

33、式中，和分别为节点在时刻的光伏出力的上限和下限；和分别为节点在时刻的风机出力的上限和下限；为节点的分布式电源安装容量上限。

34、结合第一方面，可选地，所述下层优化模型的目标函数为：

35、；

36、式中，为可转移负荷用户用电满意度，为可调节负荷用户用电满意度；其中：

37、；

38、；

39、式中，为时刻可转移负荷的最大功率；为时刻需求响应前的可转移负荷功率；为时刻需求响应后的可转移负荷功率；、分别为可转移负荷用户用电成本满意度和用电舒适满意度，为可转移负荷响应时间段，为时刻的分时电价；为响应时间内用户侧用电收益；

40、；

41、；

42、式中，、分别为可调节负荷用户用电成本满意度和用电舒适满意度，、分别为削减负荷后用户节省的支出和削减负荷后用户得到的补偿；为时刻可调节负荷的削减负荷功率, 为时刻需求响应前可调节负荷的削减负功率。

43、结合第一方面，可选地，所述下层优化模型的约束条件包括：

44、；

45、；

46、式中，为时刻可调节负荷的削减负荷功率上限。

47、结合第一方面，可选地，所述基于改进的多目标灰狼算法对所述上层优化模型和下层优化模型进行迭代求解，包括以下步骤：

48、在多目标灰狼算法中对种群进行分区，每个分区包含设定数量的个体，在搜索过程中被视为一个子空间；

49、设置种群大小，交叉概率，突变概率，分区数，分区中的变量数，分区中的解的个数，最大迭代次数；

50、设置初始迭代次数，随机生成初始种群，将多目标灰狼算法应用在初始种群；

51、将ga选择算子应用至初始种群，将初始种群划分为个子种群，每个子种群的大小为；

52、对每个子种群应用算术交叉算子，具体包括：随机生成一个常数，两个子代和由上一代和生成，具体表达式为：，和分别表示两个子代上一代的算子；

53、在初始种群中应用ga变异算子；

54、计算初始种群的适应度来评估初始种群中的解，增加迭代次数，重复整个过程，直到找到全局最优解，获得无功功率的响应量和有功功率的响应量。

55、第二方面，本发明提供了一种考虑配电网电压质量和用户侧满意度的优化调度系统，包括：

56、第一模型获取模块，用于获取节点电压越限风险评价指标和评估模型，并计算出各节点的电压越限风险评估结果，所述电压越限风险评估结果用于对需求响应侧无功功率进行调度；

57、第二模型获取模块，用于获取有功-无功的关联度模型，所述有功-无功的关联度模型用于对需求响应侧有功功率进行调度；

58、第三模型获取模块，用于获取以无功功率调度后的配电网电压质量、分布式电源的消纳比最高，以及配电网的综合运行管理成本最小为目标的上层优化模型；

59、第四模型获取模块，用于获取以有功功率调度后用电成本满意度和用电舒适满意度最高为目标的下层优化模型；

60、优化调度模块，用于基于改进的多目标灰狼算法对所述上层优化模型和下层优化模型进行迭代求解，获得无功功率的响应量和有功功率的响应量。

61、第三方面，本发明提供了一种考虑配电网电压质量和用户侧满意度的优化调度系统，包括存储介质和处理器；

62、所述存储介质用于存储指令；

63、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述的方法。

64、与现有技术相比，本发明的有益效果：

65、本发明针对配电网因分布式电源（distributed generation，dg）造成的电压波动，考虑了负荷模型在需求响应时无功功率响应对配电网电压稳定运行的影响，建立节点电压越限风险评价指标和评估模型，依据各节点的电压越限风险评估结果对需求响应侧无功功率进行调度，在上层模型中对dg的不确定性出力进行平抑，并且考虑在进行需求响应后有功调度产生的网损及设备投入资金，实现配电网运行的经济性和安全性；在下层模型中利用上层调度的有功功率计算用户侧的满意度，为了充分激发用户与主动配电网之间的协同控制潜力，将用户满意度分为用电满意度和用电舒适度，在兼顾电压质量和用户侧满意度的同时，最大程度利用用户侧的灵活性，利用改进多目标灰狼算法，引入遗传算法中选择、交叉和变异操作，在约束条件下求解所提出的双层优化调度模型，使得配电网安全、经济运行。