一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法、系统及存储介质

专利2025-06-20  31


本发明属于资源优化配置,具体涉及一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法、系统及存储介质。


背景技术:

1、在“双碳”目标背景下,以风电和光伏为代表的新能源快速发展。随着系统中新能源渗透率不断提高,系统短路比和惯量水平持续降低,系统电压与频率支撑能力愈显不足。针对系统支撑能力不足的问题,考虑通过增加配置分布式调相机提升系统支撑能力。

2、目前对分布式调相机优化配置问题的研究大多仅考虑其在短路比或惯量单方面的提升作用,缺少综合考虑短路比与惯量水平提升的分布式调相机优化配置方法的研究,存在得到的配置方案不合理或对系统综合支撑效果非最优等问题,从而使得所配置的分布式调相机对系统短路比与惯量水平提升作用未得到充分发挥。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法、系统及存储介质,对同轴飞轮高惯量分布式调相机的布点、容量以及附加飞轮质量块进行优化配置,提升系统短路比与惯量水平。

2、本发明提供了如下的技术方案:

3、第一方面,提供一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,包括:获取目标电网系统的参数数据;

4、根据所述目标电网系统的参数数据构建分布式调相机的布点和容量优化配置模型;

5、求解所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型,得到分布式调相机的最佳布点和容量配置方案;

6、基于所述目标电网系统的参数数据和分布式调相机的最佳布点和容量配置方案,构建分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型;

7、求解所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型,得到分布式调相机的最佳附加飞轮质量块配置方案。

8、作为本发明的一种可选的技术方案,所述目标电网系统的参数数据包括:新能源场站数量、同步机数量以及每个节点的最小新能源多场站短路比和电压幅值的最小值、最大值;所述节点位于新能源场站内,用于配置分布式调相机。

9、作为本发明的一种可选的技术方案,所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型的目标函数包括分布式调相机配置成本最小和系统短路比提升指标值最大;

10、所述分布式调相机配置成本最小表示为:

11、;

12、其中,表示第i个节点是否配置分布式调相机的决策变量,表示该节点配置分布式调相机,表示该节点不配置分布式调相机;表示第i个节点配置分布式调相机的数量,表示单台分布式调相机的容量,表示分布式调相机的单位容量价格,表示单台分布式调相机的固定安装成本,表示第i个节点的分布式调相机布点筛选指标,c表示分布式调相机布点筛选指标惩罚因子,n表示布点总数;

13、所述系统短路比提升指标值最大表示为:

14、;

15、其中,表示系统短路比提升指标值。

16、作为本发明的一种可选的技术方案,所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型的约束条件包括mrscr约束、节点电压安全约束、不同类型机组出力约束、最大配置数量约束和潮流方程约束;

17、所述mrscr约束表示为:

18、;

19、其中,表示第i个节点的新能源多场站短路比,表示第i个节点的最小新能源多场站短路比;

20、所述节点电压安全约束表示为:

21、;

22、其中,表示第i个节点的电压幅值,和分别表示第i个节点的电压幅值最小值和最大值;

23、所述不同类型机组出力约束表示为:

24、;

25、其中,和分别表示第i个节点上的电源当前输出有功和无功,和分别表示第i个节点上电源的输出有功上限和无功上限;

26、所述最大配置数量约束表示为:

27、;

28、其中,表示第i个节点配置分布式调相机的数量,分别表示第i个节点上分布式调相机配置数量上限;

29、所述潮流方程约束表示为:

30、;

31、其中,和分别表示第i个节点上的负荷有功和无功,和分别表示第i个节点和第j个节点的电压幅值,和分别表示第i个节点和第j个节点之间线路的电导和电纳,表示第i个节点和第j个节点之间的电压相角。

32、作为本发明的一种可选的技术方案,所述求解所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型,得到分布式调相机的最佳布点和容量配置方案,包括:

33、采用遗传算法对所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型进行求解,得到分布式调相机布点和容量配置的pareto解集;

34、基于模糊理论从所述分布式调相机布点和容量配置的pareto解集中选择最优折中解,得到分布式调相机的最佳布点和容量配置方案。

35、作为本发明的一种可选的技术方案,所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型的目标函数包括附加飞轮质量块投资成本最小和系统惯量提升最大;

36、所述附加飞轮质量块投资成本最小表示为:

37、;

38、其中,表示所述分布式调相机的最佳布点和容量配置方案中分布式调相机的总数,表示第n台分布式调相机需新增配置附加飞轮质量块的数量,表示附加飞轮质量块的单位价格,表示附加飞轮质量块的固定安装成本;

39、所述系统惯量提升最大表示为:

40、;

41、其中,表示系统惯量提升指标值。

42、作为本发明的一种可选的技术方案,所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型的约束条件包括最小惯量安全约束、附加飞轮质量块最大数量约束和附加飞轮质量块分布均衡度约束;

43、所述最小惯量安全约束表示为:

44、;

45、其中,表示附加飞轮质量块接入后的系统等效惯量,表示系统的最小惯量;

46、所述附加飞轮质量块最大数量约束表示为:

47、;

48、其中,表示第n台分布式调相机附加飞轮质量块的数量上限;

49、所述附加飞轮质量块分布均衡度约束表示为:

50、;

51、其中,表示分布式调相机附加飞轮质量块的数量均值,表示分布式调相机附加飞轮质量块的分布均衡度上限。

52、作为本发明的一种可选的技术方案,所述求解所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型,得到分布式调相机的最佳附加飞轮质量块配置方案,包括:

53、采用遗传算法对所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型进行求解,得到分布式调相机附加飞轮质量块配置的pareto解集;

54、基于模糊理论从所述分布式调相机附加飞轮质量块配置的pareto解集中选择最优折中解,得到分布式调相机的最佳附加飞轮质量块配置方案。

55、第二方面,提供一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置系统,包括:数据获取模块,用于获取目标电网系统的参数数据;

56、第一模型构建模块,用于根据所述目标电网系统的参数数据构建分布式调相机的布点和容量优化配置模型;

57、第一求解模块,用于求解所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型,得到分布式调相机的最佳布点和容量配置方案;

58、第二模型构建模块,用于基于所述目标电网系统的参数数据和分布式调相机的最佳布点和容量配置方案,构建分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型;

59、第二求解模块,用于求解所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型,得到分布式调相机的最佳附加飞轮质量块配置方案。

60、第三方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现第一方面所述同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法的步骤。

61、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

62、本发明提供的一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法对同轴飞轮高惯量分布式调相机的布点、容量以及附加飞轮质量块进行优化配置,实现了以较小的配置成本获得更优的系统短路比与惯量水平的提升效果,为系统短路比和惯量水平提升的支撑资源优化配置提供参考依据。


技术特征:

1.一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述目标电网系统的参数数据包括:新能源场站数量、同步机数量以及每个节点的最小新能源多场站短路比和电压幅值的最小值、最大值;

3.根据权利要求1所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型的目标函数包括分布式调相机配置成本最小和系统短路比提升指标值最大;

4.根据权利要求2所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型的约束条件包括mrscr约束、节点电压安全约束、不同类型机组出力约束、最大配置数量约束和潮流方程约束;

5.根据权利要求1所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述求解所述分布式调相机的布点和容量优化配置模型,得到分布式调相机的最佳布点和容量配置方案,包括:

6.根据权利要求1所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型的目标函数包括附加飞轮质量块投资成本最小和系统惯量提升最大;

7.根据权利要求6所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型的约束条件包括最小惯量安全约束、附加飞轮质量块最大数量约束和附加飞轮质量块分布均衡度约束;

8.根据权利要求1所述的同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法,其特征在于,所述求解所述分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型,得到分布式调相机的最佳附加飞轮质量块配置方案,包括:

9.一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置系统,其特征在于,包括:

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1~8任一项所述同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法的步骤。


技术总结
本发明公开了一种同轴飞轮高惯量分布式调相机的优化配置方法、系统及存储介质,属于资源优化配置技术领域。方法包括获取目标电网系统的参数数据;根据目标电网系统的参数数据构建分布式调相机的布点和容量优化配置模型;求解分布式调相机的布点和容量优化配置模型,得到分布式调相机的最佳布点和容量配置方案;基于目标电网系统的参数数据和分布式调相机的最佳布点和容量配置方案,构建分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型;求解分布式调相机的附加飞轮质量块优化配置模型,得到分布式调相机的最佳附加飞轮质量块配置方案。本发明对同轴飞轮高惯量分布式调相机的布点、容量以及附加飞轮质量块进行优化配置,实现短路比与惯量水平的提升。

技术研发人员:姚良忠,王强强,闻章,邓骏鹏,郑智超,丁坚勇,毛蓓琳
受保护的技术使用者:武汉大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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