基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度系统及方法，首先，给出了配电网支路潮流的线性化方程，并对主动配电网中各主要元件进行建模和线性化；然后，构建了考虑有功‑无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型，同时，为克服分布式电源强随机性对日前调度带来的影响，建立了以实现光伏与风电消纳最大化为目标的短期调度模型，以日前调度为基准，求取短期优化调度结果；最后，本发明专利技术通过改进的IEEE 33节点配网算例，验证了所提发明专利技术的有效性和快速性。

【技术实现步骤摘要】
基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法及系统
本专利技术涉及主动配电网优化调度
，具体涉及一种基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法及系统。
技术介绍
为管控分布式电源接入对配电网运行控制带来的影响，主动配电网技术应运而生，但是，随着多类型、高渗透率分布式能源的大量接入，分布式电源的时空分散性以及出力的强间歇性特征对主动配电网的优化控制带来了新的挑战。进一步挖掘主动配电网的能量管理潜能，实现主动配电网中多源的协同优化，保障主动配电网的安全经济运行，已经成为目前研究的热点。现有提出一种考虑主动配电网特性以及分布式能源特性的优化调度模型，以一个周期内的调度成本最低为目标函数，实现对主动配电网中分布式发电单元和储能单元的控制，完成主动配电网的优化调度，但是模型中未考虑无功补偿装置的出力特性及其带来的经济效益。现有技术以系统能量损耗最小为目标，对含有分布式电源的配电网进行无功优化，得到电容器的投切数量和分布式电源的无功出力值，但该文献没有考虑分布式电源功率因数的影响，因为过低的功率因数会造成线路传输的无功过大，不符合经济性要求。现有技术对储能系统进行了详细研究，结合储能系统的四象限运行方式，在充分考虑储能系统有功和无功出力的情况下，给出了含储能单元的配电网最优潮流；对配电网中有载调压变压器和静止无功补偿器从鲁棒优化的角度开展研究，得到最佳的有载调压变压器分接头位置和静止无功补偿器出力值；为减小风电等强随机性能源对主动配电网优化调度的影响，采用多时间尺度的优化调度方法，通过缩小调度步长和提高预测精度，借助主动配电网主动管理的优势，完成对长时间尺度或日前计划的修正，在保证主动配电网可靠运行的前提下，实现分布式电源的最大消纳。目标函数的求解算法及其运算速度是优化调度的核心问题，由于目标函数与约束条件的非线性，目前多采用人工智能算法，如粒子群算法、蚁群算法、遗传算法等，这些算法因为其群体智能、内在并行、迭代格式简单且易于表达复杂约束等特点，一直受到学者们的青睐。不过这些算法在求解复杂的优化调度问题时，其自身固有的求解速度慢、容易陷入局部最优等缺点也暴露出来。
技术实现思路
在多种分布式电源大量接入配电网的背景下，为应对愈加复杂的主动配电网优化调度问题，提高传统调度模型的求解速度和求解精度，本专利技术公开了一种基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法及系统；该方法及系统依据线性支路潮流方程，建立基于混合整数线性规划的多时间尺度优化模型；通过改进的IEEE33节点配网算例，验证了所提方法的有效性和快速性。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：本专利技术的第一目的是公开一种基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，包括：确定辐射形配电网的线性化潮流方程；对主动配电网中分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网分别进行建模；上述建立的主动配电网模型中，将非线性的模型线性化，得到主动配电网各单元的线性数值模型；构建考虑有功-无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型；利用日前经济调度模型确定主动配电网中变电站注入功率，微网输出功率，电容器组投入组数，和有载调压变压器接入位置；建立以实现光伏与风电消纳最大化为目标的短期调度模型；短期优化调度以日前优化调度结果为基准，在保证满足功率平衡约束和节点电压约束的前提下，通过储能单元、静止无功补偿器及柔性负荷的协调配合，实现光伏与风电消纳最大化。进一步地，所述线性化潮流方程中，忽略高次项的值，并且假设各节点电压相同。进一步地，将非线性的模型线性化，具体为：采用正十二边形法，将圆的约束松弛处理为正十二边形约束；或者，对于含有绝对值的不等式，通过引入辅助变量的方法进行线性化。进一步地，所述构建考虑有功-无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型，具体为：其中，和分别为t时刻从上级电网注入有功功率和无功功率的电价，Pts和分别为t时刻从上级电网注入的有功功率和无功功率；I为主动配电网中不同元件的节点集合数，和分别为t时刻DG输出的有功功率成本和无功功率成本；和分别为t时刻ES有功功率调度成本和无功功率调度成本，为t时刻第i个ES的有功调度值，包括充电值和放电值；和分别为t时刻柔性负荷的有功功率调度成本和无功功率调度成本；和分别为t时刻静止无功补偿器的无功功率调度成本和离散无功补偿的电容器组的无功功率调度成本，和分别为离散无功补偿的电容器组的操作成本和有载调压变压器的操作成本；和分别为t时刻第i台DG的有功出力和无功出力，为t时刻第i个储能元件的无功出力，和分别为t时刻第i个柔性负荷的有功出力和无功出力；为t时刻第i个SVC的无功功率，为t时刻第i个CB的无功功率，αik,t为CB在一天内的切换次数，κt为OLTC变化标识。进一步地，所述主动配电网日前经济调度模型的约束条件包括：线性化潮流约束；主动配电网中建立的分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网模型的约束；节点电压约束：t时刻节点j的电压值介于该节点允许的最小和最大节点电压值之间。变电站注入功率约束：t时刻通过变电站注入的有功功率和无功功率的平方和不大于变电站允许注入的最大视在功率的平方；线路传输功率限制：线路传输的有功功率和无功功率的平方和不大于支路允许的最大视在功率的平方。进一步地，所述建立以实现光伏与风电消纳最大化为目标的短期调度模型，具体为：其中，PF为惩罚项，表示短期调度结果与日前基准量的偏差值。进一步地，所述惩罚项PF具体为：其中，分别为日前和短期调度过程中OLTC的接头位置。ε为惩罚因子，下标rq和dq分别表示日前调度结果和短期调度结果，惩罚项PF保证参考值的短期调度结果与日前调度结果偏差值最小。本专利技术的第二目的是公开一种基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度系统，包括：服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：确定辐射形配电网的线性化潮流方程；对主动配电网中分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网分别进行建模；上述建立的主动配电网模型中，将非线性的模型线性化，得到主动配电网各单元的线性数值模型；构建考虑有功-无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型；利用日前经济调度模型确定主动配电网中变电站注入功率，微网输出功率，电容器组投入组数，和有载调压变压器接入位置；建立以实现光伏与风电消纳最大化为目标的短期调度模型；短期优化调度以日前优化调度结果为基准，在保证满足功率平衡约束和节点电压约束的前提下，通过储能单元、静止无功补偿器及柔性负荷的协调配合，实现光伏与风电消纳最大化。本专利技术的第三目的是公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行以下步骤：确定辐射形配电网的线性化潮流方程；对主动配电网中分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网分别进行建模；上述建立的主动配电网模型中，将非线性的模型线性化，得到主动配电网各单元的线性数值模型；构建考虑有功-无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型；利用日前经济调度模型确定主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，其特征在于，包括：确定辐射形配电网的线性化潮流方程；对主动配电网中分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网分别进行建模；上述建立的主动配电网模型中，将非线性的模型线性化，得到主动配电网各单元的线性数值模型；构建考虑有功‑无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型；利用日前经济调度模型确定主动配电网中变电站注入功率，微网输出功率，电容器组投入组数，和有载调压变压器接入位置；建立以实现光伏与风电消纳最大化为目标的短期调度模型；短期优化调度以日前优化调度结果为基准，在保证满足功率平衡约束和节点电压约束的前提下，通过储能单元、静止无功补偿器及柔性负荷的协调配合，实现光伏与风电消纳最大化。

【技术特征摘要】
1.基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，其特征在于，包括：确定辐射形配电网的线性化潮流方程；对主动配电网中分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网分别进行建模；上述建立的主动配电网模型中，将非线性的模型线性化，得到主动配电网各单元的线性数值模型；构建考虑有功-无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型；利用日前经济调度模型确定主动配电网中变电站注入功率，微网输出功率，电容器组投入组数，和有载调压变压器接入位置；建立以实现光伏与风电消纳最大化为目标的短期调度模型；短期优化调度以日前优化调度结果为基准，在保证满足功率平衡约束和节点电压约束的前提下，通过储能单元、静止无功补偿器及柔性负荷的协调配合，实现光伏与风电消纳最大化。2.如权利要求1所述的基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，其特征在于，所述线性化潮流方程中，忽略高次项的值，并且假设各节点电压相同。3.如权利要求1所述的基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，其特征在于，将非线性的模型线性化，具体为：采用正十二边形法，将圆的约束松弛处理为正十二边形约束；或者，对于含有绝对值的不等式，通过引入辅助变量的方法进行线性化。4.如权利要求1所述的基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，其特征在于，所述构建考虑有功-无功协调调度的主动配电网日前经济调度模型，具体为：其中，和分别为t时刻从上级电网注入有功功率和无功功率的电价，Pts和分别为t时刻从上级电网注入的有功功率和无功功率；I为主动配电网中不同元件的节点集合数，和分别为t时刻DG输出的有功功率成本和无功功率成本；和分别为t时刻ES有功功率调度成本和无功功率调度成本，为t时刻第i个ES的有功调度值，包括充电值和放电值；和分别为t时刻柔性负荷的有功功率调度成本和无功功率调度成本；和分别为t时刻静止无功补偿器的无功功率调度成本和离散无功补偿的电容器组的无功功率调度成本，和分别为离散无功补偿的电容器组的操作成本和有载调压变压器的操作成本；和分别为t时刻第i台DG的有功出力和无功出力，为t时刻第i个储能元件的无功出力，和分别为t时刻第i个柔性负荷的有功出力和无功出力；为t时刻第i个SVC的无功功率，为t时刻第i个CB的无功功率，αik,t为CB在一天内的切换次数，κt为OLTC变化标识。5.如权利要求1所述的基于混合整数线性规划的主动配电网优化调度方法，其特征在于，所述主动配电网日前经济调度模型的约束条件包括：线性化潮流约束；主动配电网中建立的分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿器及微电网模型的约束；线性化潮流约束；主动配电网中建立的分布式电源、储能系统、柔性负荷、电动汽车、有载调...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶晶，马建生，林凡勤，马玉伟，邹贵彬，曹华明，董澎湃，郑凯，葛亮，赵琳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司潍坊供电公司，国家电网公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37