一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法及装置与流程

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1.本发明涉及电网经济调度技术领域，尤其涉及一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法及装置。

背景技术：

2.太阳能发电作为可再生能源应用的重要领域，随着发电成本的降低，开发利用规模将持续扩大，我国以光伏发电为主的新能源年发电量占比将大幅提高，分布式光伏发电相比于集中式光伏发电具有空间不受限、前期投入资金少等优势，但是分布式光伏发电具有随机性，大规模并网可能会对系统运行性能带来负面影响，且现有的分布式光伏发电接入电网大多将配电网划分成包含分布式光伏与节点的分布式光伏发电集，以分布式光伏发电集为单位对分布式光伏电源进行调度和控制，但现有的集划分方式不能够适应分布式光伏发电与配电网动态变化的问题。

技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法及装置，以解决现有的集划分方式不能够适应分布式光伏发电与配电网动态变化的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法及装置，包括以下步骤：
5.步骤一：建立上层规划模型的目标函数及约束条件；
6.步骤二：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集划分的集运行性能评价指标；
7.步骤三：建立下层规划模型的目标函数及约束条件；
8.步骤四：将步骤二中的集运行性能评价指标代入上层规划模型并输出优化结果，将优化结果输入至下层规划模型；
9.步骤五：将步骤四中的集内各节点初始化为一个单独的集；
10.步骤六：对于任意节点i，从其他节点中随机选择节点j与其分别在分布式光伏发电和配电网层面组合成新的集c
pv
(i,j)、c
p
(i,j)，利用电气距离初步判断节点i和节点j所在分布式光伏发电以及配电网层面集是否存在直接连接，若存在直接连接，两个集合并，若不存在，需要重新选择节点；
11.步骤七：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标，计算合并前后的优化目标变化，并记录下优化目标变化最大值分别对应的分布式光伏发电和配电网层面集编号；若大于0，则节点i选择加入对应的节点j所在的分布式光伏发电和配电网集，否则保持不变；
12.步骤八：重复步骤六和步骤七，直至所有节点所属分布式光伏发电集和配电网集不再发生变化；
13.步骤九：对步骤八中分布式光伏发电和配电网集结构分别压缩，将形成的集
看作一个新节点；
14.步骤十：返回步骤六，直至整个分布式光伏发电和配电网的优化目标不再发生变化，集划分过程停止，得到分布式光伏发电的最优集划分结果；
15.步骤十一：重复步骤五至步骤九，得到配电网的最优集划分结果，并输出双层选址定容优化结果；
16.步骤十二：根据下层规划模型中集划分信息，更新上层规划模型的目标函数值，使其达到最优解。
17.优选的，所述步骤一中，上层规划模型的目标函数表达式如下:
18.min c
t
＝ca+c
w-cb+c
p
19.式中：c
t
为配电网的年综合成本；ca为分布式光伏的等年值安装成本；cw为系统年运行维护成本；cb为光伏年发电补贴，c
p
为主网购电成本；
20.所述分布式光伏的等年值安装成本ca表达式如下：
[0021][0022]
式中：λ为贴现率；nc为集个数；y
pv
为分布式光伏发电的使用年限；c1为分布式光伏发电单位容量投资成本；p
pv,j
为接入集j的分布式光伏发电额定功率；
[0023]
所述系统年运行维护成本cw表达式如下：
[0024][0025]
式中：co为分布式光伏单位发电量；p
pv,j,t
为t时刻集j的分布式光伏发电出力，可表示为：
[0026][0027]
式中：l
t
、t
h,t
为t时刻实际光照强度、分布式光伏表面温度；ls、ts为标准测试条件下的光照强度、环境温度；χ为功率温度系数；
[0028]
光伏年发电补贴cb表达式如下：
[0029][0030]
式中：ib为分布式光伏单位发电量；
[0031]
主网购电成本c
p
表达式如下：
[0032][0033]
式中：n
cp
为主网联络支路数；为t时刻主网实时电价；p
p,l,t
为t时刻通过主网联络支路l的功率。
[0034]
优选的，所述步骤一中的约束条件如下：
[0035]
(1)集j允许安装的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：
[0036][0037]
式中：nj为集j内的节点数；为集j内节点i允许安装的分布式光伏容量；
[0038]
(2)功率平衡取值范围的约束表达式如下：
[0039][0040]
式中：p
f,i,t
为t时刻节点i的负荷有功功率；n
l
为配电网支路数；p
l,l,t
为t时刻支路l的网损；
[0041]
(3)主网联络支路倒送功率取值范围的约束表达式如下：
[0042][0043]
式中，为主网联络支路l允许通过的最大倒送功率；
[0044]
(4)间交互支路功率取值范围的约束表达式如下：
[0045][0046]
式中，为间交互支路l允许通过的最大功率；n
cl
为间交互支路总数；
[0047]
(5)分布式光伏发电有功功率约束
[0048]
分布式光伏发电输出功率的取值范围的约束表达式如下：
[0049][0050]
优选的，所述步骤二中，分布式光伏发电和配电网层面集划分的集运行性能评价指标如下：
[0051]
(1)模块度指标：
[0052][0053]
将节点i移动到集n中获得的模块度增量δζ为：
[0054][0055]
式中：a
ij
为节点i与节点j之间边的权重；ni、nj分别为节点i与节点j所在的集；δ(ni,nj)为判断集ni、nj是否属于同一集，若属于同一集则值为1，否则为0；∑in为集n中所有的边的权重之和；∑tot为与集n中的节点相连的边的权重之和；ki、kj分别为入射到节点i与节点j的链路的权重之和；k
i,in
为从节点i到集n中节点相连的边的权重之和；m为网络中所有的边的权重之和；
[0056]
(2)无功平衡度指标：
[0057][0058]
式中：nc为集个数；q
s,n
、q
x,n
分别为集n中无功的供应值和需求量；
[0059]
(3)有功平衡度指标：
[0060][0061]
式中：n
cl
为集间交互支路数量；t为一年8760小时；p
j,l,t
为t时刻流经间支路l的交互功率值；
[0062]
(4)集调频灵活性响应速度指标：
[0063][0064]
式中：nc为总的集的个数；t为研究周期；μc(t)为研究周期内第c个集的响应速度；max{μc(t)}为在研究周期内，第c个集的响应速度的最大值；
[0065]
(5)综合性能指标：
[0066]
ζ＝ε1ζ1+εqζq+ε
p
ζ
p
+εsζs[0067]
式中：ε1、εq、ε
p
、εs分别为模块度、无功平衡度、有功平衡度和集调频灵活性响应速度的权重，需要满足0≤ε1,εq,ε
p
,εs≤1且ε1+εq+ε
p
+εs＝1。
[0068]
优选的，所述步骤三中，下层规划模型的目标函数表达式如下：
[0069][0070]
式中：p
nl
为配电系统网损。
[0071]
下层规划模型的目标函数的约束条件如下：
[0072]
集内各节点上接入的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：
[0073][0074]
式中：p
pv,i,j
为集内节点i上接入的分布式光伏容量；
[0075]
节点i允许安装的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：
[0076][0077]
配电网潮流约束：
[0078][0079]
式中：pi、qi分别为节点i的有功、无功注入功率；ui、uj分别为节点i、j的电压幅值；gij
、b
ij
、θ
ij
分别为节点i、j的支路导纳和电压相角差；
[0080]
节点i电压取值范围的约束表达式如下：
[0081][0082]
式中：分别为集内节点i电压幅值的上限和下限；
[0083]
优选的，所述步骤五中，节点与集的关系为：节点编号为：i1,i2,
…
,in；将各节点重新编号为集编号：n1,n2,
…
,nc。
[0084]
优选的，所述步骤六中，电气距离表达式如下：：
[0085]
(1)牛顿—拉夫逊法潮流计算修正方程：
[0086][0087]
式中：δp、δq分别为节点注入有功、无功功率增量；δδ、δv分别为节点电压相角和幅值增量，其中用h代替；用n代替；用k代替；用l代替；
[0088]
(2)电压幅值/无功功率灵敏度矩阵：
[0089][0090]
(3)基于节点电压灵敏度的欧氏距离表达式如下：
[0091][0092]
式中：maxj{s
ij
}为灵敏度矩阵中第j列中数据的最大值；
[0093]
(4)节点i、j间的电气距离表达式如下：
[0094][0095]
式中：n表示电力系统网络的总节点数；x
ik-x
jk
表示节点i与节点j间的欧氏距离；
[0096]dij
组成矩阵d：
[0097][0098]
式中：nb表示节点数量；矩阵d表示以行向量为坐标，将节点映射到nb维空间，其i行j列元素d
ij
，表示节点i在nb维空间中第j维空间的坐标；
[0099]
节点i、j间的空间电气距离如下：
[0100][0101]
优选的，所述步骤七中，分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标表达式如下：
[0102][0103][0104]
式中：ρ
pv,im
、ρ
p,im
分别为分布式光伏发电和配电网的集划分优化目标；ζ1为模块度指标；α
pv
、α
p
分别为分布式光伏发电和配电网供需匹配度的权重系数；分别为分布式光伏发电和配电网的供需匹配度，表达式如下：
[0105][0106][0107][0108]
式中：表示t时刻第j个集的光伏发电功率匹配度指标；δt为光伏传输的时间延迟；t为调度周期；nc为集个数；pv
n,t+δt
为t+δt时刻集所需光照；pvc为集内能提供的光照最大值；ηc为分布式光伏发电的发电效率；η
l
为光损失率；pc为集内能提供的电能最大值；
[0109][0110][0111]
式中：表示t时刻第j个集的提供的电功率与需求之间的匹配度指标；p
n,t
为t时刻集所需电负荷。
[0112]
一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的装置，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序用于被处理器加载时执行一种划分分布式光伏发电集的配电网双层规划模型的方法。
[0113]
一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序适用于被处理器加载时执行一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法。
[0114]
本发明通过以分布式光伏发电集的划分方法与结果为基础，在分布式光伏发电规划阶段考虑配电网的运行指标和控制分区，降低配电网系统的运行网损，采用上下层迭
代寻优的方式，提出一种基于分布式光伏发电集划分方法的配电网双层规划模型，克服了集划分不能够适应分布式光伏发电与配电网动态变化的问题，能够为分布式电源和储能系统的选址定容并网规划提供一种系统、有效地解决方案。
附图说明
[0115]
图1为本发明一种划分分布式光伏发电集的配电网双层规划模型的方法框架图；
[0116]
图2为基于louvain算法的分区方法流程图；
[0117]
图3为各集优化前后运行费用对比图。
具体实施方式
[0118]
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0119]
本发明的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，由图1至图3所示，包括以下步骤：
[0120]
步骤一：建立上层规划模型的目标函数及约束条件，上层规划模型的目标函数表达式如下：
[0121]
min c
t
＝ca+c
w-cb+c
p
[0122]
式中：c
t
为配电网的年综合成本；ca为分布式光伏的等年值安装成本；cw为系统年运行维护成本；cb为光伏年发电补贴，c
p
为主网购电成本；
[0123]
分布式光伏的等年值安装成本ca表达式如下：
[0124][0125]
式中：λ为贴现率；nc为集个数；y
pv
为分布式光伏发电的使用年限；c1为分布式光伏发电单位容量投资成本；p
pv,j
为接入集j的分布式光伏发电额定功率；
[0126]
系统年运行维护成本cw表达式如下：
[0127][0128]
式中：co为分布式光伏单位发电量；p
pv,j,t
为t时刻集j的分布式光伏发电出力，可表示为：
[0129][0130]
式中：l
t
、t
h,t
为t时刻实际光照强度、分布式光伏表面温度；ls、ts为标准测试条件下的光照强度、环境温度；χ为功率温度系数；
[0131]
光伏年发电补贴cb表达式如下：
[0132]
[0133]
式中：ib为分布式光伏单位发电量；
[0134]
主网购电成本c
p
表达式如下：
[0135][0136]
式中：n
cp
为主网联络支路数；为t时刻主网实时电价；p
p,l,t
为t时刻通过主网联络支路l的功率。
[0137]
上层规划模型的目标函数的约束条件如下：
[0138]
(1)集j允许安装的分布式光伏容量约束：
[0139][0140]
式中：nj为集j内的节点数；为集j内节点i允许安装的分布式光伏容量；
[0141]
(2)功率平衡约束：
[0142][0143]
式中：p
f,i,t
为t时刻节点i的负荷有功功率；n
l
为配电网支路数；p
l,l,t
为t时刻支路l的网损，由下层的潮流计算得到；
[0144]
(3)主网联络支路倒送功率约束：
[0145][0146]
式中，为主网联络支路l允许通过的最大倒送功率；
[0147]
(4)间交互支路功率约束：
[0148][0149]
式中，p
q,l,t
为t时刻节点，间交互支路的功率，为间交互支路l允许通过的最大功率；n
cl
为间交互支路总数；
[0150]
(5)分布式光伏发电有功功率约束
[0151]
分布式光伏发电输出功率的表达式如下：
[0152][0153]
步骤二：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集划分的集运行性能评价指标，集运行性能评价指标如下：
[0154]
(1)模块度指标ζ1表达式如下：
[0155][0156]
将节点i移动到集n中获得的模块度增量δζ表达式如下：
[0157][0158]
式中：a
ij
为节点i与节点j之间边的权重；ni、nj分别为节点i与节点j所在的集；δ(ni,nj)为判断集ni、nj是否属于同一集，若属于同一集则值为1，否则为0；∑in为集n中所有的边的权重之和；∑tot为与集n中的节点相连的边的权重之和；ki、kj分别为入射到节点i与节点j的链路的权重之和；k
i,in
为从节点i到集n中节点相连的边的权重之和；m为网络中所有的边的权重之和；
[0159]
(2)无功平衡度指标ζq表达式如下：
[0160][0161]
式中：nc为集个数；q
s,n
、q
x,n
分别为集n中无功的供应值和需求量；
[0162]
(3)有功平衡度指标ζ
p
表达式如下：
[0163][0164]
式中：n
cl
为集间交互支路数量；t为一年8760小时；p
j,l,t
为t时刻流经间支路l的交互功率值；
[0165]
(4)集调频灵活性响应速度指标ζs表达式如下：
[0166][0167]
式中：nc为总的集的个数；t为研究周期；μc(t)为研究周期内第c个集的响应速度；max{μc(t)}为在研究周期内，第c个集的响应速度的最大值；
[0168]
(5)综合性能指标ζ表达式如下：
[0169]
ζ＝ε1ζ1+εqζq+ε
p
ζ
p
+εsζs[0170]
式中：ε1、εq、ε
p
、εs分别为模块度、无功平衡度、有功平衡度和集调频灵活性响应速度的权重，需要满足0≤ε1,εq,ε
p
,εs≤1且ε1+εq+ε
p
+εs＝1。
[0171]
步骤三：建立下层规划模型的目标函数及约束条件，下层规划模型的目标函数表达式如下：
[0172][0173]
式中：p
nl
为配电系统网损；
[0174]
下层规划模型的目标函数的约束条件如下：
[0175]
集内各节点上接入的分布式光伏容量约束：
[0176]
[0177]
式中：p
pv,i,j
为集内节点i上接入的分布式光伏容量；
[0178]
节点i允许安装的分布式光伏容量约束：
[0179][0180]
配电网潮流约束：
[0181][0182]
式中：pi、qi分别为节点i的有功、无功注入功率；ui、uj分别为节点i、j的电压幅值；g
ij
、b
ij
、θ
ij
分别为节点i、j的支路导纳和电压相角差；
[0183]
节点i电压约束：
[0184][0185]
式中：分别为集内节点i电压幅值的上限和下限；
[0186]
步骤四：将步骤二中的初始分布式光伏发电和配电网层面集运行性能评价指标代入上层规划模型并输出优化结果，将优化结果输入至下层规划模型；
[0187]
步骤五：将步骤四中的集内各节点初始化为一个单独的集，即集数等于节点数，节点与集的关系为：节点编号为：i1,i2,
…
,in；将各节点重新编号为集编号：n1,n2,
…
,nc；
[0188]
步骤六：基于louvain算法，对于任意节点i，从其他节点中随机选择节点j与其分别在分布式光伏发电和配电网层面组合成新的集c
pv
(i,j)、c
p
(i,j)，为保证集划分结果的逻辑性，利用电气距离初步判断节点i和节点j所在分布式光伏发电以及配电网层面集是否存在直接连接，具有至少一个直接联系的2个集才有机会合并，若不存在，需要重新选择节点，其中电气距离表达式为：
[0189]
(1)牛顿—拉夫逊法潮流计算修正方程：
[0190][0191]
式中：δp、δq分别为节点注入有功、无功功率增量；δδ、δv分别为节点电压相角和幅值增量，其中用h代替；用n代替；用k代替；用l代替；
[0192]
(2)电压幅值/无功功率灵敏度矩阵：
[0193][0194]
(3)基于节点电压灵敏度的欧氏距离表达式为：
[0195][0196]
式中：maxj{s
ij
}为灵敏度矩阵中第j列中数据的最大值；
[0197]
(4)节点i、j间的电气距离表达式为：
[0198][0199]
式中：n表示电力系统网络的总节点数；x
ik-x
jk
表示节点i与节点j间的欧氏距离；
[0200]dij
组成矩阵d：
[0201][0202]
式中：nb表示节点数量；矩阵d表示以行向量为坐标，将节点映射到nb维空间，其i行j列元素d
ij
，表示节点i在nb维空间中第j维空间的坐标；
[0203]
节点i、j间的空间电气距离为：
[0204][0205]
步骤七：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标ρ
pv,im
和ρ
p,im
，计算合并前后的优化目标变化δρ
pv,im
和δρ
p,im
，并记录下maxδρ
pv,im
和maxδρ
p,im
分别对应的分布式光伏发电和电网层面集编号；若maxδρ
pv,im
＞0(maxδρ
p,im
＞0)，则节点i选择加入maxδρ
pv,im
(maxδρ
p,im
)对应的节点j所在的分布式光伏发电(配电网)集，否则保持不变，其中分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标表达式如下：
[0206][0207][0208]
式中：ρ
pv,im
、ρ
p,im
分别为分布式光伏发电和配电网的集划分优化目标；ζ1为模块度指标；α
pv
、α
p
分别为分布式光伏发电和配电网供需匹配度的权重系数；分别为分布式光伏发电和配电网的供需匹配度，表达式如下：
[0209][0210][0211]
[0212]
式中：表示t时刻第j个集的光伏发电功率匹配度指标；δt为光伏传输的时间延迟；t为调度周期；nc为集个数；pv
n,t+δt
为t+δt时刻集所需光照；pvc为集内能提供的光照最大值；ηc为分布式光伏发电的发电效率；η
l
为光损失率；pc为集内能提供的电能最大值；
[0213][0214][0215]
式中：表示t时刻第j个集的提供的电功率与需求之间的匹配度指标；p
n,t
为t时刻集所需电负荷。
[0216]
步骤八：重复步骤六和步骤七，直至所有节点所属分布式光伏发电集和配电网集不再发生变化；
[0217]
步骤九：对步骤八中分布式光伏发电和配电网集结构分别压缩，将形成的集看作一个新节点；
[0218]
步骤十：返回步骤六，直至整个分布式光伏发电和配电网的优化目标不再发生变化，集划分过程停止，得到分布式光伏发电的最优集划分结果；
[0219]
步骤十一：重复步骤五至步骤九，得到配电网的最优集划分结果，并输出双层选址定容优化结果；
[0220]
步骤十二：根据下层规划模型中集划分信息，更新上层规划模型的目标函数值，使其达到最优解。
[0221]
一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的装置，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，计算机程序用于被处理器加载时执行一种划分分布式光伏发电集的配电网双层规划模型的方法。
[0222]
一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有计算机程序，计算机程序适用于被处理器加载时执行一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法。
[0223]
本发明通过以分布式光伏发电集的划分方法与结果为基础，在分布式光伏发电规划阶段考虑配电网的运行指标和控制分区，降低配电网系统的运行网损，采用上下层迭代寻优的方式，提出一种基于分布式光伏发电集划分方法的配电网双层规划模型，克服了集划分不能够适应分布式光伏发电与配电网动态变化的问题，降低了配电网系统的运行网损、提高了节点电压最小值、减小了电压越下限的可能性，这种分布式发电集规划方法能够为分布式电源和储能系统的选址定容并网规划提供一种系统、有效地解决方案。
[0224]
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

技术特征：

1.一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立上层规划模型的目标函数及约束条件；步骤二：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集划分的集运行性能评价指标；步骤三：建立下层规划模型的目标函数及约束条件；步骤四：将步骤二中的集运行性能评价指标代入上层规划模型并输出优化结果，将优化结果输入至下层规划模型；步骤五：将步骤四中的集内各节点初始化为一个单独的集；步骤六：对于任意节点i，从其他节点中随机选择节点j与其分别在分布式光伏发电和配电网层面组合成新的集c
pv
(i,j)、c
p
(i,j)，利用电气距离初步判断节点i和节点j所在分布式光伏发电以及配电网层面集是否存在直接连接，若存在直接连接，两个集合并，若不存在，需要重新选择节点；步骤七：构建初始分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标，计算合并前后的优化目标变化，并记录下优化目标变化最大值分别对应的分布式光伏发电和配电网层面集编号；若大于0，则节点i选择加入对应的节点j所在的分布式光伏发电和配电网集，否则保持不变；步骤八：重复步骤六和步骤七，直至所有节点所属分布式光伏发电集和配电网集不再发生变化；步骤九：对步骤八中分布式光伏发电和配电网集结构分别压缩，将形成的集看作一个新节点；步骤十：返回步骤六，直至整个分布式光伏发电和配电网的优化目标不再发生变化，集划分过程停止，得到分布式光伏发电的最优集划分结果；步骤十一：重复步骤五至步骤九，得到配电网的最优集划分结果，并输出双层选址定容优化结果；步骤十二：根据下层规划模型中集划分信息，更新上层规划模型的目标函数值，使其达到最优解。2.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤一中，上层规划模型的目标函数表达式如下:min c
t
＝c
a
+c
w-c
b
+c
p
式中：c
t
为配电网的年综合成本；c
a
为分布式光伏的等年值安装成本；c
w
为系统年运行维护成本；c
b
为光伏年发电补贴，c
p
为主网购电成本；所述分布式光伏的等年值安装成本c
a
表达式如下：式中：λ为贴现率；n
c
为集个数；y
pv
为分布式光伏发电的使用年限；c1为分布式光伏发电单位容量投资成本；p
pv,j
为接入集j的分布式光伏发电额定功率；所述系统年运行维护成本c
w
表达式如下：
式中：c
o
为分布式光伏单位发电量；p
pv,j,t
为t时刻集j的分布式光伏发电出力，可表示为：式中：l
t
、t
h,t
为t时刻实际光照强度、分布式光伏表面温度；l
s
、t
s
为标准测试条件下的光照强度、环境温度；χ为功率温度系数；光伏年发电补贴c
b
表达式如下：式中：i
b
为分布式光伏单位发电量；主网购电成本c
p
表达式如下：式中：n
cp
为主网联络支路总数；为t时刻主网实时电价；p
p,l,t
为t时刻通过主网联络支路l的功率。3.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤一中的约束条件如下：(1)集j允许安装的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：式中：n
j
为集j内的节点数；为集j内节点i允许安装的分布式光伏容量；(2)功率平衡的约束表达式如下：式中：p
f,i,t
为t时刻节点i的负荷有功功率；n
l
为配电网支路数；p
l,l,t
为t时刻支路l的网损；(3)主网联络支路倒送功率的取值范围的约束表达式如下：式中，为主网联络支路l允许通过的最大倒送功率；(4)间交互支路功率取值范围的约束表达式如下：式中，为间交互支路l允许通过的最大功率；n
cl
为间交互支路总数；(5)分布式光伏发电有功功率取值范围约束分布式光伏发电输出功率的取值范围约束表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤二中，分布式光伏发电和配电网层面集划分的集运行性能评价指标如下：(1)模块度指标：将节点i移动到集n中获得的模块度增量δζ为：式中：a
ij
为节点i与节点j之间边的权重；n
i
、n
j
分别为节点i与节点j所在的集；δ(n
i
,n
j
)为判断集n
i
、n
j
是否属于同一集，若属于同一集则值为1，否则为0；∑in为集n中所有的边的权重之和；∑tot为与集n中的节点相连的边的权重之和；k
i
、k
j
分别为入射到节点i与节点j的链路的权重之和；k
i,in
为从节点i到集n中节点相连的边的权重之和；m为网络中所有的边的权重之和；(2)无功平衡度指标：式中：n
c
为集个数；q
s,n
、q
x,n
分别为集n中无功的供应值和需求量；(3)有功平衡度指标：式中：n
cl
为集间交互支路数量；t为一年8760小时；p
j,l,t
为t时刻流经间支路l的交互功率值；(4)集调频灵活性响应速度指标：式中：n
c
为总的集的个数；t为研究周期；μ
c
(t)为研究周期内第c个集的响应速度；max{μ
c
(t)}为在研究周期内，第c个集的响应速度的最大值；(5)综合性能指标：ζ＝ε1ζ1+ε
q
ζ
q
+ε
p
ζ
p
+ε
s
ζ
s
式中：ε1、ε
q
、ε
p
、ε
s
分别为模块度、无功平衡度、有功平衡度和集调频灵活性响应速度的权重，需要满足0≤ε1,ε
q
,ε
p
,ε
s
≤1且ε1+ε
q
+ε
p
+ε
s
＝1。5.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特
征在于，所述步骤三中，下层规划模型的目标函数表达式如下：式中：p
nl
为配电系统网损；下层规划模型的目标函数约束条件如下：集内各节点上接入的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：式中：p
pv,i,j
为集内节点i上接入的分布式光伏容量；节点i允许安装的分布式光伏容量取值范围的约束表达式如下：配电网潮流约束：式中：p
i
、q
i
分别为节点i的有功、无功注入功率；u
i
、u
j
分别为节点i、j的电压幅值；g
ij
、b
ij
、θ
ij
分别为节点i、j的支路导纳和电压相角差；节点i电压取值范围的约束表达式如下：式中：分别为集内节点i电压幅值的上限和下限。6.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤五中，节点与集的关系为：节点编号为：i1,i2,
…
,i
n
；将各节点重新编号为集编号：n1,n2,
…
,n
c
。7.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤六中，电气距离表达式如下：(1)牛顿—拉夫逊法潮流计算修正方程表达式如下：式中：δp、δq分别为节点注入有功、无功功率增量；δδ、δv分别为节点电压相角和幅值增量，其中用h代替；用n代替；用k代替；用l代替；(2)电压幅值/无功功率灵敏度矩阵表达式如下：
(3)基于节点电压灵敏度的欧氏距离表达式如下：式中：max
j
{s
ij
}为灵敏度矩阵中第j列中数据的最大值；(4)节点i、j间的电气距离表达式如下：式中：n表示电力系统网络的总节点数；x
ik-x
jk
表示节点i与节点j间的欧氏距离；d
ij
组成矩阵d：式中：n
b
表示节点数量；矩阵d表示以行向量为坐标，将节点映射到n
b
维空间，其i行j列元素d
ij
，表示节点i在n
b
维空间中第j维空间的坐标；节点i、j间的空间电气距离表达式如下：8.根据权利要求1所述的一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的方法，其特征在于，所述步骤七中，分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标表达式如下：征在于，所述步骤七中，分布式光伏发电和配电网层面集划分的优化目标表达式如下：式中：ρ
pv,im
、ρ
p,im
分别为分布式光伏发电和配电网的集划分优化目标；ζ1为模块度指标；α
pv
、α
p
分别为分布式光伏发电和配电网供需匹配度的权重系数；分别为分布式光伏发电和配电网的供需匹配度，表达式如下：光伏发电和配电网的供需匹配度，表达式如下：
式中：表示t时刻第j个集的光伏发电功率匹配度指标；δt为光伏传输的时间延迟；t为调度周期；n
c
为集个数；pv
n,t+δt
为t+δt时刻集所需光照；pv
c
为集内能提供的光照最大值；η
c
为分布式光伏发电的发电效率；η
l
为光损失率；p
c
为集内能提供的电能最大值；最大值；式中：表示t时刻第j个集的提供的电功率与需求之间的匹配度指标；p
n,t
为t时刻集所需电负荷。9.一种划分光伏发电集配电网的双层规划模型的装置，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序用于被处理器加载时执行权利要求1-8任意一种所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序适用于被处理器加载时执行权利要求1-8任意一种所述的方法。

技术总结

本发明公开了一种划分分布式光伏发电集的配电网双层规划模型的方法，通过采用分层规划策略和研究框架，建立了双层规划模型，上层模型以集结构为基本操作单元，将单个集视为等效节点，对接入各集的分布式光伏发电总容量和功率进行协调规划；下层模型以节点为基本研究对象，对内各节点上接入的分布式光伏发电分容量进行优化规划。同时，在分层规划策略的基础上，采用Louvain算法进行配电网和分布式光伏发电两个层面的集划分，提高了分布式发电集的自平衡度和配电网集控制的能力，在保证集内部结构强度和供应能力的前提下，充分发挥集内节点功率互补特性和调节能力，优化集的功率特性，避免产生不必要的成本，实现系统的经济运行。实现系统的经济运行。实现系统的经济运行。