一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法技术

本发明专利技术公开了一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法,步骤如下：S1，构造风电出力区间模型；S2，构造电价区间数调整与负荷需求区间数变化的模型；S3，构造目标函数；S4，构造约束条件；S5，构造适应度函数；S6，结合步骤S4和步骤S5，利用和声算法对步骤S3中的目标函数进行求解，得到最终优化结果。本发明专利技术构建的目标函数为节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小，该模型中较为详尽地考虑了风电出力、电价、负荷等不确定性因素，并将其作为区间数处理。并应用于潮流计算，得到区间数潮流，运用区间数运算法则，得到节点电压、线路电流及支路功率皆为区间数，最后利用和声算法对模型进行求解。

【技术实现步骤摘要】
一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法
本专利技术属于新能源并网
，具体涉及一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法。
技术介绍
随着新能源并网渗透率的日益提高，其随机性及不确定性给系统安全稳定运行带来压力，对系统调度带来挑战。为保障系统的安全稳定运行，往往需要增加系统备用容量，而备用容量的增加提高了系统运行成本，因此需求响应的研究成了热点。需求响应分为基于激励的需求响应(Incentive-basedDR，IBDR)和基于价格的需求响应(Price-basedDR，PBDR)。基于价格的需求响应中，电价手段作为影响负荷的最重要且可操作性最强的因素，常用需求价格弹性系数描述用户对电价的反应。然而，不管是固定电价或者分时电价(或阶梯电价)，在各个时段都是具有一定随机波动的实时值，且未来电价手段的实施将使得实时波动的价格又会影响负荷的波动，因此，随机性的电价可用一个随机变量来表达，而处理含随机变量问题常用的方法有随机规划、模糊规划和鲁棒优化。随机规划需要获得变量的完整分布特性，而某些问题的概率密度函数获取较为困难。模糊规划将约束条件和目标函数模糊化，需要求得模糊隶属度函数，给求解带来误差。本质而言，随机规划和模糊规划都是基于概率的。对于鲁棒优化，不需知道参数概率分布，仅需得知参数所属区间。其假设不确定参数属于一个不确定集合，将集合描述为盒式或椭球不确定集合，构建为一个min-max优化问题，但其求解过程较为复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法，将随机的风速和波动的电价等效为区间值，建立日前调度区间优化模型，利用日前不确定的电价响应确定日前优化负荷的波动曲线，以节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小为目标函数，通过调整可控分布式电源的出力，在满足机组容量、线路安全等区间约束条件下实现优化目标的区间优化最优，采用区间数优化方法进行优化，区间数优化只需获得参数区间，求解过程及结果均用区间数表述，且不用考虑置信水平的影响。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法，步骤如下：S1，构造风电出力区间模型。S1.1，获得风机输出有功功率区间模型，计算公式如下：vI＝[v测-ε，v测+ε](2)；式中，vI为当前风速区间数，v测为风速测量值，ε为预测误差；为第t时刻切入风速区间数；为额定风速区间数；为切出风速区间数；为输出有功功率区间数；Pr为风机的额定有功功率。S1.2，获得风机吸收的无功功率区间模型，计算公式如下：式中，为风机吸收的无功功率区间数；pf为风机输出功率的功率因数。S2，构造电价区间数调整与负荷需求区间数变化的模型，计算公式为：式中，下标中0、1分别用来标明电价调整前、后数据；i代表用户；ΔqI、ΔλI分别为负荷需求区间数及电价区间数的变化量；E为仅考虑自弹性系数的弹性系数矩阵，其m行n列元素为εmn；T为时刻总数；εmn为需求价格弹性系数，计算公式为：式中，下标中0、1分别用来标明电价调整前、后数据；i代表用户；ΔqI为负荷需求区间数的变化量；ΔλI为电价区间数的变化量；m、n代表时刻，m＝n时为自弹性系数，否则为交叉弹性系数。S3，构造目标函数。对某一时段的优化，以节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小为目标函数。S3.1，构造节点电压幅值偏差区间数函数F1；式中，t表示第t个时段；为节点a的电压区间值；为节点a的额定电压表幺值；N为系统节点总数。S3.2，构造系统网络损耗区间数函数F2；式中：t表示第t个时段；为流出支路k的末端节点电压区间值；rk为流出支路k的电阻值；Nb为系统的支路数目；为流出支路k末端的有功功率区间值；为流出支路k末端的无功功率的区间值。支路有功功率和支路无功功率的计算公式为：式中，为节点a的风机有功出力；为节点a的有功负荷；为节点a的风机无功出力；为节点a的无功负荷，且在数值上等于Gaj为节点a与节点j之间电导相角差；Baj为节点a与节点j之间电纳相角差；θaj为节点a与节点j之间电压相角差。S3.3，将节点电压幅值偏差区间数函数F1和标幺化后的系统网络损耗区间数函数F2线性叠加，得到目标函数；式中，α，β为系数，且α＝β。S4，构造约束条件。所述约束条件包括线路安全约束和可控分布式电源的出力约束；S4.1，构造线路安全约束；式中，为线路容量区间值的最大值；为支路可载容量的最大值。S4.2，构造可控分布式电源的出力约束；式中：PGamax为节点a处分布式电源有功出力的最大值；PGamin为节点a处分布式电源有功出力的最小值；QGamax为节点a处分布式电源无功出力的最大值；QGamin为节点a处分布式电源无功出力的最小值。S5，构造适应度函数；式中：Jpen为惩罚函数，为区间的最小值，为区间最大值，ζ为随机数且ζ∈[0，1]。S6，结合步骤S4和步骤S5，利用和声算法对步骤S3中的目标函数进行求解，得到最终优化结果。S6.1，初始化和声算法参数，包括和声记忆库的维数HMS，解的维数M，和声记忆库的考虑概率(HMCRmin，HMCRmax)，微调概率PAR，扰动大小bw，最大循环次数NI。S6.2，给定初始调度时段t。S6.3，初始化和声记忆库HM。获取t时段的数据，随机产生HMS个初始解放于HM中。S6.4，对步骤S6.3中的每个初始解，结合步骤S3和S4利用区间潮流得到t时段各节点电压的区间值和网络损耗的区间值。S6.5，根据步骤S5计算初始解的适应度值Gct。S6.6，更新考虑概率HMCR并生成新解。S6.7，将新解与和声记忆库HM中的解进行一一比较，若新解优于和声记忆库HM中的最差解，则替换最差解将新解存入和声记忆库HM中，更新HM。S6.8，判断是否达到最大迭代次数，若达到，则循环终止进行下一步，否则重复步骤S6.6-S6.7。S6.9，输出当前t时段的优化结果，并将当前t时段的优化结果作为t+1时段的数据。S6.10，获取获取t+1时段的数据，重复步骤S6.6-S6.9，直至所有时段都完成优化。S6.11，计算最终优化结果式中：T为日前负荷时段数目。本专利技术构建的目标函数为节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小，该模型中较为详尽地考虑了风电出力、电价、负荷等不确定性因素，并将其作为区间数处理。并应用于潮流计算，得到区间数潮流，运用区间数运算法则，得到节点电压、线路电流及支路功率皆为区间数，最后利用和声算法对模型进行求解。本专利技术采用区间数区间数优化，优化后系统电压水平以及系统的网络损耗皆有显著改善，验证了该方法的有效性及优越性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的负荷需求曲线。图2为本专利技术负荷、风速及电价的预测曲线。图3为本专利技术33节点系统优化前后网络损耗图。图4为本专利技术33节点系统优化前后电压幅值偏差图。图5为本专利技术电价区间大小对电压及网损影响图，图5a为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法，其特征在于，步骤如下：S1，构造风电出力区间模型；S2，构造电价区间数调整与负荷需求区间数变化的模型，计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法，其特征在于，步骤如下：S1，构造风电出力区间模型；S2，构造电价区间数调整与负荷需求区间数变化的模型，计算公式为：式中，下标中0、1分别用来标明电价调整前、后数据；i代表用户；ΔqI、ΔλI分别为负荷需求区间数及电价区间数的变化量；E为仅考虑自弹性系数的弹性系数矩阵，其m行n列元素为εmn；T为时刻总数；εmn为需求价格弹性系数，计算公式为：式中，下标中0、1分别用来标明电价调整前、后数据；i代表用户；ΔqI为负荷需求区间数的变化量；ΔλI为电价区间数的变化量；m、n代表时刻，m＝n时为自弹性系数，否则为交叉弹性系数；S3，构造目标函数；对某一时段的优化，以节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小为目标函数。S4，构造约束条件；所述约束条件包括线路安全约束和可控分布式电源的出力约束；S5，构造适应度函数；式中：Jpen为惩罚函数，为区间的最小值，为区间最大值，ζ为随机数且ζ∈[0，1]；S6，结合步骤S4和步骤S5，利用和声算法对步骤S3中的目标函数进行求解，得到最终优化结果。2.根据权利要求1所述的计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法，其特征在于，在步骤S1中，具体步骤如下：S1.1，获得风机输出有功功率区间模型，计算公式如下：vI＝[v测-ε，v测+ε](2)；式中，vI为当前风速区间数，v测为风速测量值，ε为预测误差；为第t时刻切入风速区间数；为额定风速区间数；为切出风速区间数；为输出有功功率区间数；Pr为风机的额定有功功率；S1.2，获得风机吸收的无功功率区间模型，计算公式如下：式中，为风机吸收的无功功率区间数；pf为风机输出功率的功率因数。3.根据权利要求1所述的计及风电与电价区间响应不确定性的配电网运行优化方法，其特征在于，在步骤S3中，具体步骤如下：S3.1，构造节点电压幅值偏差区间数函数F1；式中，t表示第t个时段；为节点a的电压区间值；为节点a的额定电压表幺值；N为系统节点总数；S3.2，构造系统网络损耗区间数函数F2；式中：t表示第t个时段；为流出支路k的末端节点电压区间值；rk为流出支路k的电阻值；Nb为系统的支路数目；为流出支路k末端的有功功率区间值；为流出支路k末端的无功功率的区间值；支路有功功率和支路无功功率的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：王利利，李锰，李秋燕，田春筝，李科，全少理，李鹏，付科源，郭新志，郭勇，杨卓，孙义豪，丁岩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11