课题来源： 河北省某电力公司横向委托项目

案例定位： 面向高比例分布式光伏接入台区配电网场景，兼顾运行经济性与电能质量的分布式光伏与储能协同选址定容技术转化研究

1 项目背景

河北省某电力公司长期承担区域配电网规划设计与技术支撑工作。随着河北省整县屋顶光伏开发政策的加速推进，大量户用分布式光伏在低压台区末端无序接入，导致局部电压越上限、网损异常抬升及弃光率居高不下等突出问题。以河北南网部分典型台区为例，光伏大发时段电压合格率一度低于80%，严重制约了配电网对可再生能源的接纳能力与精益化运行水平。

深度森林从专利挖掘与高价值技术转化的角度切入，围绕"双层多目标优化—二阶锥松弛转换—源荷聚类场景生成—选址定容协同决策"全链路技术路径，完成了包含基于二阶锥规划松弛的台区潮流模型高效转换方法、计及储能老化寿命的分布式电源双层多目标优化配置方法等在内的多项发明专利群布局，并同步开展了基于IEEE 33节点改进模型与河北实际台区数据的算例验证与工程适配评估。

2 本专利要解决的问题

（1）传统单层选址定容模型难以同时兼顾配电网运行安全性与规划投资经济性，且无法有效模拟规划层与运行层之间的信息反馈与博弈关系，导致优化结果在实际台区部署中协调性不足。

（2）原始配电网DistFlow潮流方程具有非凸非线性特征，直接嵌入双层优化模型导致求解规模呈指数级增长，计算耗时且难以收敛，缺乏高效、精确的凸松弛转换机制。

（3）现有规划方法多忽略分布式储能因充放电循环及日历衰减导致的老化成本差异，未能将储能健康状态动态纳入全生命周期经济性评估，致使优化配置容量偏离真实最优值。

3 专利技术核心价值点

3.1 基于二阶锥规划松弛的台区非凸潮流模型高效转换机制

本发明针对台区辐射状配电网DistFlow潮流方程求解复杂的问题，引入二阶锥规划松弛技术对原始非凸模型进行等价凸转换。首先定义辅助变量消除节点电压与支路电流的平方项：

​

随后，将含二次等式的首端功率约束松弛为旋转二阶锥约束形式：

松弛后的节点电压降落欧姆定律约束重构为线性表达：

该转换机制在保证工程精度的前提下，将复杂非凸规划问题转化为可被商业求解器高效处理的凸优化问题，计算效率提升显著，为双层模型交互迭代提供算法可行性基础。

3.2 计及储能老化健康度与全生命周期成本的双层多目标优化模型

本发明构建了涵盖规划投资、运行维护与设备老化衰减的多目标双层优化架构。下层规划模型以系统日综合成本最小为目标，其目标函数泛化集成日均投资成本、维护成本、老化成本及网损成本：

其中，储能老化成本通过建立日历老化与循环老化的耦合评估模型进行精准量化，老化寿命指标 Lb计算式为：

3.3 基于亲和力传播聚类与场景分析的源荷不确定性表征方法

本发明采用亲和力传播聚类算法对分布式光伏全年出力及负荷时序数据进行典型场景抽取，将强随机性、高波动性的源荷不确定因素转化为多组确定性运行场景。通过对原始高维数据集进行归一化处理与相似度度量，自适应生成最具代表性的若干典型日场景，避免建立复杂的随机优化数学模型，在保证规划方案鲁棒性的同时显著压缩双层模型求解搜索空间。

4 专利转化验证与分析

为验证本发明方法在实际电网场景下的有效性与先进性，选取改进IEEE 33节点低压台区模型及河北两个实际存量台区（A台区、B台区）作为基准测试集。

在模型整体性能对比验证中，针对增量光伏台区场景，本专利方法规划方案的系统平均线损率降至1.76%，相较于传统粒子群单层规划方法（2.32%）进一步降低0.56个百分点，光伏利用率达到74.9%，且各节点电压均稳定在国家标准[0.95, 1.0]p.u.合格范围内。

在河北实际存量台区适应性验证中，针对早期光伏配置不合理导致的严重电压越限问题（B台区原始电压合格率仅6.94%），经本方法规划分布式储能后，A、B两典型台区电压合格率均提升至100%，分别提升20.83和93.06个百分点；台区线损率分别降至1.26%与3.72%；光伏利用率分别提升至82.1%与79.5%。该结果充分验证了本专利架构对不同拓扑结构及光伏渗透率台区的强泛化能力与工程实用价值。

5 专利转化成效

相关技术成果已进入实质转化与权属固化阶段。

深度森林公司与河北省某电力公司围绕"基于二阶锥松弛与双层优化的台区分布式电源选址定容"核心技术体系，已完成1项国家发明专利与2项软件著作权的组合申请与布局。后续拟结合河北省整县光伏配套配电网升级改造工程开展规模化示范部署，预期可将示范台区分布式光伏消纳率提升10个百分点以上，电压合格率稳定维持100%，因电压越限导致的设备损耗与调度压力显著降低，为新型配电网高比例新能源接入提供关键技术支撑与标准化配置依据。

山东深度森林信息科技有限公司是一家面向高质量专利“挖掘-设计-转化”的技术服务团队。