大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法技术

本发明专利技术公开了一种大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，包括：鲁棒可行域估计；构建非线性自适应函数；构建自适应鲁棒有功‑无功优化模型；核函数空间映射；割平面法求解和主动配电网优化运行策略；该方法针对可再生能源大规模并网的高不确定性，引入鲁棒优化的思想，保障了最优决策下电力系统的安全运行；引入自适应技术，实现最优决策随不确定变量自适应变化；建立了主动配电网自适应鲁棒有功‑无功协调优化模型，确保了最优决策下配电网运行的经济性与高效性；采用核函数法和割平面求解策略实现了原问题的高效、快速求解；确保了主动配电网运行过程中的可靠性、经济性与安全性。

【技术实现步骤摘要】
考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法
本专利技术涉及主动配电网优化运行控制方法，尤其是一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法。
技术介绍
可再生能源的大规模并网，给配电网的运行带来了广泛的影响和巨大的挑战。分布式电源是其中的典型代表，可再生能源大多为间歇性能源，具有随机性和不确定性的特点。目前在主动配电网运行优化中，对可再生能源的不确定性主要有三种处理方法：(1)随机规划；(2)模糊规划；(3)鲁棒优化。随机规划采取的不确定性概率分布往往与实际情况有一定的偏差，配电网运行的经济性与安全性均得不到可靠保证；模糊规划往往要依据决策者的个人经验，决策具有较大的主观性，难以确保配电网的安全、经济运行；鲁棒优化将不确定变量表示为区间的形式，保证不确定性条件下安全约束均能满足，同时由于考虑了所有可能出现的情况，决策往往具有一定的保守性，配电网运行的经济性也不高。因此，现有的考虑大量可再生能源并网的主动配电网在经济性、安全性等方面存在的不足，不能实现配电网的主动控制与实时优化等问题。
技术实现思路
专利技术目的：为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种确保不确定性条件下主动配电网的经济、安全、高效运行的考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法。技术方案：一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，包括以下步骤：(1)鲁棒可行域估计针对传统潮流模型，进行最优线性逼近，构建线性近似潮流模型；基于该线性近似潮流模型，求取节点注入功率向量与节点电压向量之间的近似映射关系；基于该映射关系，求取配电网有功-无功协调优化的决策变量出力空间，即鲁棒可行域估计；(2)构建非线性自适应函数主动配电网无功容量不足时，分布式电源不能一直运行于MPPT模式，其有功出力与无功出力需协调优化控制；分别构建分布式电源有功出力的自适应函数以及分布式电源无功出力的自适应函数，不确定变量为分布式电源最大有功出力；(3)构建自适应鲁棒有功-无功优化模型基于主动配电网分布式电源有功出力及无功出力的自适应函数，构建主动配电网自适应鲁棒有功-无功协调优化模型；(4)核函数空间映射针对配电网自适应鲁棒有功-无功协调优化模型的特点，引入核函数法将低维不确定变量映射至高维核函数空间，将低维空间下难解的非线性优化问题转化为高维空间下可解的线性优化问题；(5)割平面法求解针对高维空间下的线性自适应鲁棒优化问题，采用割平面求解策略，将原始问题分解成两个子问题，通过两个子问题的交替迭代获取原始问题的解；(6)主动配电网优化运行策略。进一步的，所述步骤(1)中，基于传统潮流模型，采用最优线性逼近，构建的线性近似潮流模型，如下式所示：S＝T(V)(1)其中，S为节点注入功率向量，V为节点电压向量；对上述模型进行等效变换，求取节点电压向量与节点注入功率向量之间的近似线性关系，如下式所示：V＝T-1(S)(2)从而将对电压的约束转化为对节点注入功率的约束，进一步实现鲁棒可行域估计。进一步的，所述步骤(2)中，大规模可再生能源并网的主动配电网，分布式电源的最大有功出力具有不确定性，表示为仿射的形式，如下式所示：其中，pmax为分布式电源最大有功出力，为分布式电源最大有功出力的预测值，为最大扰动量，ε为分布式电源出力扰动因子，Ω为不确定集；传统鲁棒优化决策往往具有保守度过高的问题，因此采用自适应鲁棒优化技术，实现最优决策随扰动量的变化而变化，从而大大降低了决策的保守性。主动配电网无功容量不足时，分布式电源不能运行于MPPT模式，需同时调控其有功出力和无功出力，即进行主动配电网的有功-无功协调优化；因此分别构建其有功出力及无功出力的自适应函数。分布式电源有功出力的自适应函数，如下式所示：p＝p0+p(ε)(4)p(ε)＝pα1ε+pα2εTε+…(5)其中，p为分布式电源有功出力，p0为无扰动情况下分布式电源的最优有功出力，p(ε)为分布式电源有功出力随扰动变化的自适应函数，pα1为分布式电源有功出力的一阶扰动量，pα2为分布式电源有功出力的二阶扰动量，εT是ε的转置；另外公式(5)为多项式函数，其项数具体个数与优化模型的具体表达式相关；分布式电源最优无功出力的自适应函数，如下式所示：Q＝q0+q(ε)(6)q(ε)＝qα1ε+qα2εTε+…(7)其中，Q为分布式电源最优无功出力，q0为无扰动情况下分布式电源的最优无功出力，q(ε)为分布式电源无功出力随扰动变化的自适应函数，qα1为分布式电源无功出力的一阶扰动量，qα2为分布式电源无功出力的二阶扰动量；另外，公式(7)为多项式函数，其项数具体个数与优化模型的具体表达式相关。进一步的，所述步骤(3)中，传统鲁棒优化为一个min-max问题，而自适应鲁棒优化的思想在于用自适应决策函数代替原鲁棒优化中的确定性决策值；主动配电网自适应鲁棒有功-无功协调优化模型为：其中，为无扰动状态下的目标函数，为有扰动状态下的目标函数，g(P,Q)＝0表示等式约束，h(P,Q)≤0表示不等式约束。进一步的，主动配电网自适应鲁棒有功-无功协调优化模型附加了非线性等式约束，引入了非凸环节，模型难以有效求解。针对该问题，引入核函数法，将低维不确定变量映射至高维核函数空间，在高维核函数空间构建新的不确定集合，将低维空间下不确定变量的非线性型自适应函数转化为核函数空间下新的不确定变量的线性函数，从而将低维空间下的非线性自适应鲁棒优化问题转化为高维空间下线性自适应鲁棒优化问题。高维核函数空间下的线性自适应鲁棒优化问题为一个min-max问题，其存在决策变量P,Q及扰动因子ε两类变量，该问题的本质为寻求两类变量的鞍点。采用割平面的求解策略，将原min-max问题，分解成一个关于决策变量P,Q的子问题，以及一个关于扰动因子ε的子问题，通过两个子问题的交替迭代获取原始问题的解。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，具有以下优点：(1)充分考虑了大量可再生能源并网带来的高不确定性，通过鲁棒可行域估计技术，将对电压的安全约束转化为对决策变量的约束，确保了优化决策下，配电网的安全运行；(2)引入了自适应技术，大大降低了传统鲁棒优化决策的保守性，为配电网的经济、高效运行提供了有力保障；(3)实现了优化决策随扰动量变化而实时变化，实现了主动配电网的实时优化；(4)使用核函数法处理低维空间下难以直接求解的非线性自适应鲁棒优化问题，使其成为高维核函数空间下可解的线性自适应鲁棒优化问题；针对高维核函数空间下的线性自适应鲁棒优化问题，采用割平面法，将原始问题分解成两个子问题，通过两个子问题的交替迭代获取最终解，实现了原问题的高效、快速求解，也为其他的该类问题的求解提供了一种思路；本专利技术适用于考虑大量可再生能源接入的主动配电网运行优化。附图说明图1是本专利技术方法的流程框图；图2是鲁棒可行域估计等效图；图3是核函数映射等效图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。如图1所示，一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，包括以下具体步骤：(1)鲁棒可行域估计针对传统潮流模型，进行最优线性逼近，构建线性近似潮流模型；基于该线性潮流模型，求取节点注入功率向量与节点电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)鲁棒可行域估计针对传统潮流模型，进行最优线性逼近，构建线性近似潮流模型；基于该线性近似潮流模型，求取节点注入功率向量与节点电压向量之间的近似映射关系；基于该映射关系，求取配电网有功‑无功协调优化的决策变量出力空间；(2)构建非线性自适应函数主动配电网无功容量不足时，分布式电源不能一直运行于MPPT模式，其有功出力与无功出力需协调优化控制；分别构建分布式电源有功出力的自适应函数以及分布式电源无功出力的自适应函数，不确定变量为分布式电源最大有功出力；(3)构建自适应鲁棒有功‑无功优化模型基于主动配电网分布式电源有功出力及无功出力的自适应函数，构建主动配电网自适应鲁棒有功‑无功协调优化模型；(4)核函数空间映射针对配电网自适应鲁棒有功‑无功协调优化模型的特点，引入核函数法将低维不确定变量映射至高维核函数空间，将低维空间下难解的非线性优化问题转化为高维空间下可解的线性优化问题；(5)割平面法求解针对高维空间下的线性自适应鲁棒优化问题，采用割平面求解策略，将原始问题分解成两个子问题，通过两个子问题的交替迭代获取原始问题的解；(6)主动配电网优化运行。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)鲁棒可行域估计针对传统潮流模型，进行最优线性逼近，构建线性近似潮流模型；基于该线性近似潮流模型，求取节点注入功率向量与节点电压向量之间的近似映射关系；基于该映射关系，求取配电网有功-无功协调优化的决策变量出力空间；(2)构建非线性自适应函数主动配电网无功容量不足时，分布式电源不能一直运行于MPPT模式，其有功出力与无功出力需协调优化控制；分别构建分布式电源有功出力的自适应函数以及分布式电源无功出力的自适应函数，不确定变量为分布式电源最大有功出力；(3)构建自适应鲁棒有功-无功优化模型基于主动配电网分布式电源有功出力及无功出力的自适应函数，构建主动配电网自适应鲁棒有功-无功协调优化模型；(4)核函数空间映射针对配电网自适应鲁棒有功-无功协调优化模型的特点，引入核函数法将低维不确定变量映射至高维核函数空间，将低维空间下难解的非线性优化问题转化为高维空间下可解的线性优化问题；(5)割平面法求解针对高维空间下的线性自适应鲁棒优化问题，采用割平面求解策略，将原始问题分解成两个子问题，通过两个子问题的交替迭代获取原始问题的解；(6)主动配电网优化运行。2.根据权利要求1所述的一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中，线性近似潮流模型如下式：S＝T(V)其中，S为节点注入功率向量，V为节点电压向量；节点注入功率向量与电压向量之间的映射关系如下式：V＝T-1(S)。3.根据权利要求1所述的一种考虑大量可再生能源并网的主动配电网自适应鲁棒优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，分布式电源的最大有功出力为：其中，pmax为分布式电源最大有功出力，为分布式电源最大有功出力的预测值，为最大扰动量，ε为分布式电源出力扰动因子，Ω为不确定集；分布式电源有功出力的自适应函数，如下式所示：p＝p0+p(ε)p(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴在军，李培帅，胡敏强，胡静宜，窦晓波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32