一种配电网线路扩展规划方法及其规划结果评价方法与流程

技术特征：
1.一种配电网线路扩展规划方法，其特征在于，包括以下步骤：11)配电网基础数据的获取：获取配电网中新型数字基础设施的元素和元素的负荷特性，元素的负荷特性包含负荷的变化趋势、负荷数量级和与其在配网中的数量、配置地点；12)新典型日负荷曲线的生成：采集配电网各负荷实际运行数据，以此为基础生成配网的典型日负荷曲线，将其可平移高峰负荷移至次日低谷时段，以此生成新典型日负荷曲线；13)配电网未来负荷预测：以新典型日负荷曲线和配电网基础数据为基础，采用配电网预测模型，预测配电网未来负荷预测值；14)配电网线路扩展规划结果的获得：基于配电网的规划模型与负荷预测值，得到配电网线路扩展规划结果。2.根据权利要求1所述的一种配电网线路扩展规划方法，其特征在于，所述新典型日负荷曲线的生成包括以下步骤：21)采集配电网各负荷实际运行数据，以年负荷数据为基础，按季节将一年中的负荷曲线以k-means聚类方法分为四个聚类，每个聚类中取一个典型日作为代表，并对该四个典型日的负荷进行分析，以此为基础生成配网的典型日负荷曲线；22)由于电网中包含灵活性资源，在电网处于负荷高峰期或低谷期时发挥其灵活性，使得负荷在时间或空间上进行平移；以可延迟负荷为基础，在负荷处于日内峰值时，将其可平移负荷移至次日低谷时段，通过该特点生成新的典型日负荷曲线。3.根据权利要求1所述的一种配电网线路扩展规划方法，其特征在于，所述配电网未来负荷预测包括以下步骤：31)建立arma预测模型，设定arma(p,q)模型预测数学表达式如下：y
t
＝c φ1y
t-1
φ2y
t-2
... φ
p
y
t-p
θ1ε
t-1
θ2ε
t-2
... θ
q
ε
t-q
ε
t
，其中，c为常数项，φ为自相关系数，y为当前值，t、p、q为阶数，θ为系数，ε为白噪音过程；引入算子l，写成：φ(l)y
t
＝c θ(l)ε
t
，其中φ(l)＝1-φ1l-φ2l
2-...-φ
p
l
p
，θ(l)＝1 θ1l θ2l2 ... θ
q
l
q
；32)检验arma模型的平稳性，arma过程的平稳性取决于它的自回归部分，若关于z的方程：1-φ1z-φ2z
2-...-φ
p
z
p
＝0的根全部落在单位圆以外时，arma(p,q)是一个平稳过程；33)为数据建立ar模型；取自回归阶数的上界这里用表示时间节点数n的整数部分，采用aic定阶方法得到的ar模型的阶数p和自回归系数的估计(a'1,a'2,...a'
p
)，计算残差得：其中：t＝p' 1,p' 2,
…
,n，之后得到近似的arma(p,q)模型：
这里，l＝max(p’,p,q),a、b是待定参数，将自相关系数以及滑动平均系数代入该式，即由已知的历史数据预测未来的数据。4.根据权利要求1所述的一种配电网线路扩展规划方法，其特征在于，所述配电网线路扩展规划结果的获得包括以下步骤：41)提出配电网规划的目标函数：设定规划的目标为电网公司在规划过程中的线路投资与运营成本最低，故将目标函数定义为网损支出与线路投资之和最小，即为：minc＝min(c
loss
c
line
)，其中，c为总成本，c
loss
为网损成本，c
line
为线路成本，在十年的规划周期中，该成本需在每一年达到当年的最小，并假设所扩建的线路与初始存在的线路不会因为寿命衰退而退出运行；42)提出配电网规划的约束条件：421)系统潮流约束设定为：421)系统潮流约束设定为：其中，p
j
为节点j注入有功功率，p
ij
为线路ij间的有功功率，为线路ij间的电流平方值，r
ij
为线路ij间的电阻，g
j
为线路ij间的电导，为节点j的电压平方，q
j
为节点j注入无功功率，q
ij
为线路ij间的无功功率；422)二阶锥约束为：423)电压平衡公式为：424)节点电压约束与线路电流约束表达式为：424)节点电压约束与线路电流约束表达式为：425)节点功率平衡为；p
5g
p
dc-p
j
＝p
buy
；其中，p
5g
为节点5g基站有功功率，p
dc
为节点数据中心有功功率，p
buy
为节点购电量；43)提出新型数字基础设施的运行模型：
431)5g基站的运行模型其中，p
s
为基础电路功耗，β为5g基站自身参数，p
d
为信号发射功耗；432)数据中心的运行模型p
dc
＝p
w
f(p
w
)p
w
＝p
work
p
delay
其中，p
w
为数据中心工作负载，f(p
w
)为数据中心制冷负载，p
work
为数据中心即时处理的负载，p
delay
为数据中心延迟处理的负载，k1,k2为制冷负荷参数，p0为数据中心制冷方式选择临界值；44)计算规划结果：根据配电网结构与新型数字基础设施的运行模型，在matlab2020b上通过gurobi求解器进行求解，得到配电网的线路规划结果。5.根据权利要求1所述的一种配电网线路扩展规划结果评价方法，其特征在于，包括以下步骤：51)将全寿命周期的资本性投入阶段成本、运维阶段成本、检修阶段成本、退役报废阶段成本分别记作a、b、c、d；对于资本性投入阶段成本的分析，记系统资本性投入阶段成本为a，则有：a＝c
sj
c
inv
c
sg
，其中，c
sj
为设计费用，c
inv
为设备投资成本，c
sg
为施工成本；对于运维阶段成本的分析，记系统每年的运维阶段成本为b，则有：b＝c
h
c
m
c
r
cv，其中，c
h
为系统运行每年的总购电费用，c
r
为系统运行每年的人工费用，cv为每年给线路扩容的成本，c
m
为年其他成本；对于检修阶段成本的分析，记系统每年的检修阶段成本为c，则有：c＝0.22c
jy
，其中c
jy
为系统运行每年的经营成本；对于退役报废阶段成本的分析，记系统每年的退役报废阶段成本为d，则有：d＝0.25c
inv
，得到a、b、c、d后，采用净现值法来表示系统的全寿命周期投资运营成本，即把全寿命周期各个阶段的成本通过折现并叠加后，转化为现阶段的成本；全寿命周期投资运营成本lcc模型如下：其中：a在第一年支出，不用折现，b和c在设备运行的t年期间，每一年都有支出需分别
折现t次，最后一年的d只需折现一次；52)针对规划问题，提出四种方案进行经济性评价，分别是：方案一：将电网中所有负荷视为不可调负荷，且不设置光伏本方案结果将作为后续三种方案的对照参考；方案二：在电网中引入光伏的建设，负荷仍视为不可调；方案三：将电网中的数据中心与电动汽车视为可调负荷，但不进行光伏的建设；方案四：在电网中同时配置可调负荷与光伏电站；53)进行各方案经济性对比：54)对四个规划方案在使用lcc和不使用lcc下，分别进行测算，得到评价结果。

技术总结
本发明涉及一种配电网线路扩展规划方法及其规划结果评价方法，与现有技术相比解决了配电网规划考虑不全的缺陷。本发明包括以下步骤：配电网基础数据的获取；新典型日负荷曲线的生成；配电网未来负荷预测；配电网线路扩展规划结果的获得。本发明充分考虑了新型数字基础设施负荷中可调负荷与不可调负荷的比例，在电网高峰时段将可调负荷移至次日低谷时段以削减峰谷差，保证了在配电网执行分时电价的情况下，在高峰时段电网购电开销的减少，同时避免了在传统线路规划方法中为应对最大负荷而铺设的多余线路。铺设的多余线路。铺设的多余线路。


技术研发人员：荣秀婷 吴润东 张辉 胡俊杰 马浩天 朱刘柱 沈玉明 凌孺 郭汶璋 程啸 赵迎迎
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/2/8