考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法技术

一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，它包括以下步骤：给定现状电网参数，前瞻时间尺度内各时段负荷预测区间值，以及未来年规划网络候选支路方案；根据系统支路电抗和节点支路关联关系，形成系统节点注入转移因子阵；考虑系统对不确定性的响应机制，形成发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子矩阵；将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，进行优化模型的构建；对优化模型中区间形式约束式进行处理，将其转换为线性规划模型，并采用线性规划法对优化模型进行求解，得到最终的输电线路容量值。本发明专利技术可能够考虑现状电网实际情况，提高规划决策的精准性，实现电网发展专业精益化管理。

Robust optimization evaluation method of reference network considering load uncertainty

A method of evaluation and optimization of robust reference grid considering uncertainty of load, which comprises the following steps: given the status of network parameters, prospective time scales in different period of load forecasting interval value, and the future planning branch network candidate scheme; according to the branch reactance and node branch association, the formation of system node injection transfer factor matrix; consideration the response mechanism of system of uncertainty, the formation of generator power factor in system under the guidance of the transfer distribution factor matrix; the interval of uncertainty expression in affine arithmetic form, build optimization model; process optimization model of interval form of constraints, and convert it into a linear programming model, and using linear programming method to solve the optimization model and get the final value of the capacity of transmission lines. The invention can consider the actual situation of the present power grid, improve the accuracy of the planning decision, and realize the lean management of the power grid development specialty.

【技术实现步骤摘要】
考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法
本专利技术涉及电气
，具体地说是一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法。
技术介绍
新形势下，随着国民经济生活水平的提高，电力系统中负荷呈现形式多元化发展，其波动性日趋增强，变化规律日趋难以把握，如何对考虑负荷不确定性下的电网特性进行评价和量化以指导电网规划具有重要意义。参考电网提供了一套能够对现有网络进行客观评估的标准。通过对参考网络的最优投资成本和最优阻塞成本进行量化，可将其与现有网络的投资和阻塞成本进行比较。通过比较参考网络单条线路的容量和现有网络的单条线路容量，可以明确输电系统所需要的新投资。当然，该方法也可以用于确定现有网络中存在的搁浅投资数量。另外，它还可以用来比较最优运行成本和实际运行成本。但需看到，原始的参考电网评价模型并无涉及现状电网情况，也没有考虑未来负荷波动的不确定性，直接将其用于电网规划投资决策欠妥，鉴于此，需要在现状电网基础上，考虑未来负荷不确定性情况，预演电网发展规律，前瞻性地把握电网运行情况，超前预判电网在未来时间窗内区间负荷水平下的适应性，为诊断电网薄弱环节指明方向，为电网规划决策提供科学依据。参考网络是实现电网科学精准投资的重要手段，其不限于对某一条或多条新建线路进行优化，它的优化目标是整个输电系统，包括未来年规划候选线路和已有线路，为电网资源的科学合理配置提供辅助决策支撑。专利申请号为201510333979.9的中国专利：“用于电力系统评估与渐进规划的参考电网模型及求解方法”，公开了一种用于电力系统评估与渐进规划的参考电网模型及求解方法，其核心聚焦于直流潮流条件下大规模系统有功优化潮流问题的求解，但其是在确定性的负荷水平下开展的研究，并无考虑现状电网情况，具有一定的局限性，难以明确电网规划的投资方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，能够考虑现状电网实际情况，又能考虑区间负荷下电网实际运行方式优化和备用配置以及事故情况下的电网校正控制情况，提高规划决策的精准性，适应于电网发展专业规划决策。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，它包括以下步骤：(1)给定现状电网参数，前瞻时间尺度内各时段负荷预测区间值，以及未来年规划网络候选支路方案；(2)根据系统支路电抗和节点支路关联关系，形成系统节点注入转移因子阵；(3)考虑系统对不确定性的响应机制，并结合发电机节点、负荷节点以及风电场节点位置情况，形成发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子矩阵；(4)将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，进行优化模型的构建，优化模型以最小化年发电成本和备用成本以及年输电成本之为目标并包括多个约束；(5)对优化模型中区间形式约束式进行处理，将其转换为线性规划模型，并采用线性规划法对优化模型进行求解，得到最终的输电线路容量值。进一步地，节点注入转移因子阵表达式为：ψ＝BLA(ATBLA)-1其中，BL为支路电纳对角阵，A为节点-支路关联矩阵，上标“T”标记矩阵的转置。注入转移因子阵ψ中元素ψl,i表示支路l传输功率对节点i注入功率的灵敏度因子。进一步地，发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子表达式为：其中，NB为节点集合；NG,j表示节点j上的常规发电机集合；表示实际中在发电机组参与因子引导下支路l传输功率对节点i注入功率的灵敏度因子；βg为常规发电机组g参与因子。进一步地，将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，是指将其表示成期望值和波动范围的形式：其中，和分别为负荷时段t负荷d功率预测期望值和不确定性区间宽度ND为负荷集合。进一步地，优化模型中目标函数表达式为：式中，NT为划分的负荷时段集合；NG为发电机集合；NL为输电支路集合；为常规机组g在时段t输出有功功率；Cg为发电机组g的线性成本系数；为机组g二次调节备用容量成本系数；Δτt为负荷时段t的持续时间；Cl为线路l的年投资成本；Ll为线路l的长度；Tl为线路l的传输容量。进一步地，优化模型中多个约束具体包括以下九个约束：1)输出功率基点的潮流约束其中，NB为节点集合；为时段t基点运行模式下的支路l的传输功率；为常规机组g在时段t输出功率基点；NS,i和NE,i分别为以节点i为首、末端节点的传输支路集合；NW,i和ND,i分别表示节点i上的风电场集合和负荷集合；2)发电机二次调节备用容量约束其中，表示时段t常规发电机组g参与因子；为机组g在时段t下调二次调节备用容量；为机组g在时段t上调二次调节备用容量；3)常规发电机组参与因子范围约束：4)常规发电机组有功功率范围约束：其中，和分别为常规发电机组g有功功率上下限；和分别为机组g在时段t上调、下调事故备用容量；5)输电容量范围约束：式中，Tlmax和Tlmin分别为设定的支路容量上下限，其中Tlmin取现状电网支路容量值；6)电网功率传输安全约束其中，为t时段支路l上传输功率对节点i注入功率波动的灵敏度因子；7)N-1预想事故下发电机事故备用容量约束8)N-1预想事故下输出功率基点的潮流约束其中，为预想事故s场景下时段t基点运行模式下的支路l的传输功率；为预想事故s场景下常规机组g在时段t输出功率基点；和分别为预想事故s场景下以节点i为首、末端节点的传输支路集合；NS为预想事件集合；上标(s)标记事故运行状态s；9)N-1预想事故下电网功率传输安全约束其中，为预想事故下t时段支路l上传输功率对节点i注入功率波动的灵敏度因子。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术可用于现状电网在前瞻时间尺度内区间负荷水平下的适应性评估，明确现状电网薄弱环节，明确投资重点，是实现电网科学精准投资的重要手段；(2)能够考虑现状电网实际情况，又能考虑区间负荷下电网实际运行方式优化以及事故情况下的电网校正控制情况用于电网规划方案优选，提高规划决策的精准性，实现电网发展专业精益化管理。(3)本专利技术考虑区间负荷的情况，对风电、光伏等不确定性电源的接入具有兼容性，可进一步演化为考虑风电、光伏等可再生能源发电区间不确定性的电网鲁棒优化评价方法。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式如图1所示，一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，具体包括如下步骤：(1)给定现状电网参数，前瞻时间尺度内各时段负荷预测区间值，以及未来年规划网络候选支路方案；(2)根据系统支路电抗和节点支路关联关系，形成系统节点注入转移因子阵；节点注入转移因子阵表达式为：ψ＝BLA(ATBLA)-1(1)其中，BL为支路电纳对角阵，A为节点-支路关联矩阵，上标“T”标记矩阵的转置。注入转移因子阵ψ中元素ψl,i表示支路l传输功率对节点i注入功率的灵敏度因子。(3)考虑系统对不确定性的响应机制，并结合发电机节点、负荷节点以及风电场节点位置情况，形成发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子矩阵；发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子表达式为：其中，NB为节点集合；NG,j表示节点j上的常规发电机集合；表示实际中在发电机组参与因子引导下支路l传输功率对节点i注入功率的灵敏度因子；βg为常规发电机组g参与因子。(4)将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，进行优化模型的构建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，它包括以下步骤：(1)给定现状电网参数，前瞻时间尺度内各时段负荷预测区间值，以及未来年规划网络候选支路方案；(2)根据系统支路电抗和节点支路关联关系，形成系统节点注入转移因子阵；(3)考虑系统对不确定性的响应机制，并结合发电机节点、负荷节点以及风电场节点位置情况，形成发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子矩阵；(4)将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，进行优化模型的构建，优化模型以最小化年发电成本和备用成本以及年输电成本之为目标并包括多个约束；对优化模型中区间形式约束式进行处理，将其转换为线性规划模型，并采用线性规划法对优化模型进行求解，得到最终的输电线路容量值。

【技术特征摘要】
1.一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，它包括以下步骤：(1)给定现状电网参数，前瞻时间尺度内各时段负荷预测区间值，以及未来年规划网络候选支路方案；(2)根据系统支路电抗和节点支路关联关系，形成系统节点注入转移因子阵；(3)考虑系统对不确定性的响应机制，并结合发电机节点、负荷节点以及风电场节点位置情况，形成发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子矩阵；(4)将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，进行优化模型的构建，优化模型以最小化年发电成本和备用成本以及年输电成本之为目标并包括多个约束；对优化模型中区间形式约束式进行处理，将其转换为线性规划模型，并采用线性规划法对优化模型进行求解，得到最终的输电线路容量值。2.根据权利要求1所述的一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，节点注入转移因子阵表达式为：ψ＝BLA(ATBLA)-1其中，BL为支路电纳对角阵，A为节点-支路关联矩阵，上标“T”标记矩阵的转置。注入转移因子阵ψ中元素ψl,i表示支路l传输功率对节点i注入功率的灵敏度因子。3.根据权利要求1所述的一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，发电机组参与因子引导下的系统功率转移分布因子表达式为：其中，NB为节点集合；NG,j表示节点j上的常规发电机集合；表示实际中在发电机组参与因子引导下支路l传输功率对节点i注入功率的灵敏度因子；βg为常规发电机组g参与因子。4.根据权利要求1所述的一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，将区间负荷不确定量以仿射算术形式表达，是指将其表示成期望值和波动范围的形式：其中，和分别为负荷时段t负荷d功率预测期望值和不确定性区间宽度ND为负荷集合。5.根据权利要求1所述的一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，优化模型中目标函数表达式为：式中，NT为划分的负荷时段集合；NG为发电机集合；NL为输电支路集合；为常规机组g在时段t输出有功功率；Cg为发电机组g的线性成本系数；为机组g二次调节备用容量成本系数；Δτt为负荷时段t的持续时间；Cl为线路l的年投资成本；Ll为线路l的长度；Tl为线路l的传输容量。6.根据权利要求1所述的一种考虑负荷不确定性的参考电网鲁棒优化评价方法，其特征是，优化模型中多个约束具体包括以下九个约束：1)输出功率基点的潮流约束

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东磊，杨金洪，李山，李雪亮，刘晓明，张杰，杨波，杨思，吴奎华，李文博，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37