含分布式电源的交直流混合配电网规划研究

Telecom Power Technology
电源与节能技术
 2023年9月25日第40卷第18期
105 Telecom Power Technology
Sep. 25, 2023, Vol.40 No.18
江 钧，等：含分布式电源的 交直流混合配电网规划研究
式中：a 、b 、c 为损耗系数。

换流器输出电压U c 和直流系统端电压U d 、调制度M 与直流电压利用率μ之间的关系为
c d
2
M
U U µ= （2）交直流混合配电网利用多端柔性直流输电技术进行控制，主要方法包括以下5种：一是定P s 、Q s 控制；二是定P s 、U s 控制；三是定U d 、Q s 控制；四是定U d 、U s 控制；五是定U s 、θs 控制。

考虑系统运行的可靠性，交流系统在向主流系统变换过程中一般会应用定直流电压控制。

基于以上分析，潮流计算环节要对交直流连接位置的电压源换流器接口方程求解加以分析，最终得出交流系统等效注入功率[5]。

此次针对交直流混合配电网规划的分析，交流系统在向直流系统变换期间，电压源换流器应用第3种定U d 、Q s 控制方法；直流系统在向交流系统变换期间，应用第5种定U s 、θs
控制方法。

电压源换流器连接交流系统节点作为此次交流网络平衡节点，并应用前推回代算法，完成交流网络的潮流计算。

2.2　制定交直流混合配电网多目标规划制定分布式电源规划，具体内容包含分布式电源并网类型、具体位置与容量。

明确直流改造线路和新建线路接入位置，判定直流线路。

基于此，对含分布式电源的交直流混合配电网进行多目标规划，依次从目标函数、约束条件、模型求解3个环节展开论述。

2.2.1　目标函数对于系统年经济费用，计算公式为 f C C C C C =++++iom conv conv conv
1DG line DG load line （3）
式中：C C =+iom DG 为分布式电源年运维投资成本；C line 为线路直流改造与新建线路成本；C C ++conv DG 为分布式电源并网连接换流器的成本；
C C ++conv load 为负荷连接换流器的成本；C +conv line 为直流系统线路连接换流器的成本。

当直流负荷增加，各负荷节点的负荷根据相应比例加以混合，相
关费用在C C ++conv
load 上体现。

在线路经过改造或选择新建直流线路接入后，构建直流子系统。

该系统和交流系
统的交换同样需要用到换流器，相关费用在C line 上
体现。

DG ∑iom C =的计算公式为
DG
g,i g i,g g s,j g,om g,ijst
∑∑∑∑∑∑∑s,j
DG DG DG t DG
iom 1
1
11
1
1
1
N N G N N G T j i g i j s t g C
C S d p t C P αλ========+∆ （4）式中：N DG 为分布式电源候选并网节点总数量；αg,i 为节点i 安装分布式电源的年固定平均费用系数；G DG 为分布式电源类型数量；N t 为分布式电源出力与负荷典型时序情形总数量；d j 为每年典型时序情形j 的日期数量；N s,j 为典型时序情形j 的场景数量；p s,j 为典型时序情形j 的场景s 发生率；T 为一天内设定时段数量；∆t 为单位时段持续时间；C g 、λg 为第g 类分布式电源单位有功容量投资成本与功率因数；S i,g 为待选节点i 处安装的第g 类分布式电源额定容量；C g,om 为第g 类分布式电源单位发电容量运维成本；P g,ijst 为待选节点i 处安装的第g 类分布式电源处于典型时序情形j 场景s 内时，在时段t 的有功出力。

C line 的计算公式为
　=++()up new
dc ac ac ac dc dc dc
line l,i i l l,j j j l j j l 11N N i j C x lC x l C x l C αα′′==∑∑ （5）
式中：N up 为未改造的直流线路总数；N new 为拟新建线路选项总数量；α1,i 、α1,j 是线路i 与j 年平均费用系
数；+ac ac j l l C x
、)dc dc
j l l C ′为交流线路与直流线路单位长度费用；x i 、(ac a j j x l C 、+dc d
j j x l C ′′为0-1变量，依次代表是否选中未改造主流线路i 、拟新建交流线路j 、拟新建直流线路j'。

l i 、
(ac ac j j x l C 、)dc dc
j j x l C ′′为未改造线路i 、拟新建交流线路j 、拟新建直流线路j'的长度。

C conv
DG =∑的计算公式为
C x C S DG GD
conv ac
DG c i,g conv i,g g 11N D i G αλ===∑∑ （6）式中：C conv 为换流器单位有功容量所需费用；αc 为换流器年平均费用系数；x ac
c i,g D G α∑∑为0-1变量[6]。

C conv
load =∑的计算公式为 C C P x x ()
node
L,i i L,i i conv ac ac dc dc load c conv L,i 1N i αηη==+∑ （7）
式中：N node 为负荷节点总数量；P L,i 为节点i 的有功负 荷；x (L,i ac η、x )
L,i dc
η+为0-1变量，依次代表节点i 处负荷是否连接DC/AC 换流器和AC/DC 换流器；x x (
L,i i ac ac
η+为节点i 的交流负荷比；x )
L,i i dc dc
η为节点i 的直流负荷比。

直流系统
交流系统
换流器
U d
U c
U f
Z c
Z tf
S c
U s
S s
I d
图1　多端柔性直流输电技术稳态模型
Telecom Power Technology。