[发明专利]考虑源荷互动和分布式电源出力随机性的配电网优化调控方法

摘要

本发明针对目前分布式电源大量接入配电网后由于其随机性和波动性给配网的运行调控所带来的问题，提出一种考虑源荷互动和分布式电源出力随机性的配电网优化调控方法，在保证系统运行安全可靠的基础上优化配网运行；该方法首先根据不确定集的形式表征可再生能源出力的随机性，并通过极端场景法对集合进行削减，将随机模型转化成确定模型；根据需求响应技术，运用价格激励手段，与电实现源荷互动；最后运用双层调控模型将可再生能源的调节能力与配电网传统调控手段相配合，统筹调控，降低配电网的网损和电压波动性，减少传统设备的调节次数，优化配网运行。

主权项

1.一种考虑源荷互动和分布式电源出力随机性的配电网优化调控方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、利用式(1)建立得到目标函数：f＝min(Crespond+Closs+Cdevice+Cquality)     (1)式(1)中：f为主动配电网的运行总指标；Crespond为需求响应调节的经济成本指标，并通过式(2)得到；Closs为主动配电网的网损指标，并通过式(3)得到；Cdevice为主动配电网传统设备的动作次数指标，并通过式(4)得到；Cquality为主动配电网的运行电压波动性指标，并通过式(5)得到；式(2)中：y_t为t时段实际购电量；R_t(y_t)为t时段配电网的购电成本；为t时段配电网第n个节点的实际购电量；为t时段配电网第n个节点的实际购电价格；T为优化调控时段集；N为配电网节点集；式(3)中：为t时段配电网的网损；式(4)中：X_ULTC,t为t时段内变压器所在档位；为t时段第n个节点上电容器投入的组数；V_tⁿ表示t时段第n个节点的电压；步骤2、根据分布式电源的实际运行情况，将分布式电源DG的出力分别如式(6)所示的第一极端场景S1和如式(7)所示的第二极端场景S1，其中:所述第一极端场景S1为配电网运行在负荷较轻的时段内，且分布式电源DG的输出达到预测值范围的上限时的场景；所述第二极端场景S2为配电网运行在负荷较重的时段内，且分布式电源DG的输出达到预测值范围的下限时的场景；式(6)和式(7)中：S为分布式电源DG的出力场景集；s为出力场景集S中任意一个场景；D*为配电网用电需求水平；T′表示电量总需求大于配电网用电需求水平D*的时段集，T″表示电量总需求小于配电网用电需求水平D*的时段集，并有：T′+T″＝T     (8)步骤3、针对所述第一极端场景S1，利用式(9)得到第一极端场景S1的目标函数：式(9)中：k为阶梯电价的阶梯数；K为阶梯电价的集合；为t时段第n个节点在第k阶电价下的用电需求，Ω为决策变量和y_t满足第一极端场景S₁的所有场景鲁棒可行域；s为第一极端场景S₁中任意一个场景，为t时段第n个节点在第k阶段的电价；t为时段集T′中任意一个时段；步骤4、针对所述第二极端场景S2，利用式(10)得到第二极端场景S2的目标函数：式(10)中：s为第二极端场景S2中任意一个场景；t为时段集T″中任意一个时段；步骤5、利用式(11)得到总的目标函数：f＝f1+f2      (11)步骤6、建立配电网源荷互动优化调控时的约束条件：步骤6.1、利用式(12)建立功率平衡约束：式(12)中：表示t时段内第i个分布式电源DG的有功出力，G表示分布式电源DG的集合；步骤6.2、利用式(13)建立节点电压约束：式(13)中：分别表示配电网第n个节点的电压上、下限；步骤6.3、利用式(14)建立第i个分布式电源DG的无功出力约束：式(14)中：表示t时段配电网第i个分布式电源DG的无功出力；表示第i个分布式电源DG的功率因数限制；步骤6.4、利用式(15)建立变压器档位约束：式(15)中，XULTCmin、XULTCmax分别表示变压器分接头档位的上限与下限；步骤6.5、利用式(16)建立电容器投入组数约束：式(16)中：表示第n个节点上安装的电容器组数；步骤6.7、利用式(17)建立实际负荷约束：式(17)中：分别表示t时段第n个节点上负荷的刚性需求和最大需求量；步骤6.8、利用式(18)建立阶梯电价约束：式(18)中：为t时段阶梯电价第k阶的范围；步骤7、通过鲁棒优化生成分布式电源DG的出力场景集S，并运用极端场景法限定不确定参数以确定各时段分布式电源DG极端场景下的出力，从而完成第一阶段的鲁棒优化求解；步骤8、根据各时段用户刚性需求量和弹性需求量，通过运用需求响应方法，制定用户的用电计划，从而完成第二阶段的负荷控制优化求解；步骤9、利用双层规划法对所述总的目标函数进行寻优：步骤9.1、上层规划将参与多阶段决策过程的变量进行多种组合并分配给下层规划中，所述多阶段决策过程的变量包括：变压器分接头档位和可投切电容器组的投入组数；步骤9.2、在变压器分接头档位和电容器投入组数确定的情况下，下层规划运用差分进化算法对分布式电源DG的无功输出量进行优化求解，若能确定各时段分布式电源DG的无功输出量及其对应的最优总目标函数值并共同作为局部最优解；则表示参与多阶段决策过程的变量组合为良性组合；若各时段分布式电源DG的无功输出量均无法同时满足所有的约束条件，则表示参与多阶段决策过程的变量组合为不良组合；步骤9.3、下层规划将不良组合和良性组合及其对应局部最优解反馈给上层规划；步骤9.4、上层规划根据反馈结剔除果不良组合，并运用动态规划算法对各时段的良性组合进行决策，从而得到全局最优的方案用于实现配电网的优化调控。