一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法技术

本发明专利技术涉及一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法，属于电力系统评估与规划领域。本方法包括：基于已知统计矩信息构建出一个不确定性量的概率分布集；建立一个数据驱动的分布式电源容量评估模型，包括构建最大化主动配电网中总的分布式电源装机容量的目标函数，及构建满足电网的各项技术约束和描述安全运行的分布鲁棒联合机会约束；通过等价变形和对偶化处理将上述约束转化为一个双线性矩阵不等式；采用序列凸优化算法对该转化后模型进行求解，最终获得该主动配电网允许接入的最大分布式电源容量，及分布式电源选址定容方案。本发明专利技术方法避免了对不确定性量的概率分布要求，且充分利用了统计矩信息，具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法，属于电力系统评估与规划领域。
技术介绍
为了应对以光伏为主的分布式电源在配电网中大规模接入所带来的技术问题，需要对配电网能够消纳的最大分布式电源容量进行评估，并制定出最优的分布式电源选址定容方案，以实现配电网中高分布式电源渗透率的目标。由于分布式电源出力受天气和环境因素的影响而具有显著的波动性和间歇性，现有的预测技术无法对分布式电源未来出力进行精准预测；同样的，现有预测技术也无法对配电网中的节点负荷进行准确预测。因此，分布式电源出力和负荷预测误差，为主动配电网中的分布式电源容量评估问题引入了大量的不确定性。然而，传统方法并未考虑上述不确定性的存在，在容量评估过程中仅采用分布式电源出力和负荷的预测值；倘若实际的分布式电源出力高于容量评估中采用的预测值，则传统方法生成的分布式电源选址定容决策可能会违反电网安全运行约束而不可行；倘若实际的分布式电源出力低于容量评估中采用的预测值，则传统方法生成的分布式电源选址定容决策过于保守，未能对可再生能源进行充分利用。因此，传统容量评估方法未考虑上述不确定性因素，这将使得评估结果过于乐观或悲观而偏离实际情况，并制定出错误的分布式电源选址定容方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，针对主动配电网中负荷与分布式电源出力预测误差问题，提出一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法。该方法根据调度中心所掌握的历史数据统计出负荷和分布式电源出力的均值和方差信息，基于这些矩信息(即均值和方差)对配电网中能够接入的最大分布式电源容量进行评估，并制定出相应的分布式电源接入位置和接入容量规划方案。本专利技术提出的一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)基于已知的统计矩信息构建出一个不确定性量的概率分布集，将主动配电网中实际的负荷与分布式电源出力分别表示为式(1)和式(2)所示的形式： P ~ i , t L = P ‾ i , t L · ( 1 + ξ i , t L ) Q ~ i , t L = ( Q ‾ i , t L / P ‾ i , t L ) · P ~ i , t L ∀ i ∈ Ψ n , t ∈ Γ - - - ( 1 ) ]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)基于已知的统计矩信息构建出一个不确定性量的概率分布集，将主动配电网中实际的负荷与分布式电源出力分别表示为式(1)和式(2)所示的形式：P~i,tL=P‾i,tL·(1+ξi,tL)Q~i,tL=(Q‾i,tL/P‾i,tL)·P~i,tL∀i∈Ψn,t∈Γ---(1)]]>P~i,tDG=P‾i,tDG·(1+ξi,tDG)Q~i,tDG=ηi,t·P~i,tDG∀i∈ΨDG,t∈Γ---(2)]]>其中，和分别为节点i在时期t已知的有功和无功预测负荷值；和分别为节点i在时期t实际的不确定有功和无功负荷值，而为对应的负荷不确定性变量；为节点i在时期t的分布式电源有功出力预测变量值；和分别为节点i在时期t实际的分布式电源不确定有功和无功出力值，而为对应的分布式电源出力不确定性变量；ηi,t为节点i处的分布式电源在时期t已知的功率因数；Ψn为主动配电网中所有节点的集合；ΨDG为主动配电网中所有分布式电源节点的集合；Γ为分布式电源容量评估所采用的时期集合；2)将式(1)和式(2)中的所有负荷不确定性变量和分布式电源出力不确定性变量用不确定性向量ξ表示；调度中心根据历史数据统计得出该不确定性向量ξ的均值向量μ和协方差矩阵Σ，其中均值向量μ中的元素依次为和的统计均值，协方差矩阵Σ中的元素分别为和的统计自方差与协方差值；基于该均值向量μ和协方差矩阵Σ，构建出负荷与分布式电源出力不确定性量ξ的概率分布集Π(μ,Σ)如式(3)所示：其中，F(ξ)表示不确定性量ξ服从的概率分布函数；概率分布集Π(μ,Σ)中包含所有关于ξ均值取μ、方差取Σ可能的概率分布；3)建立一个数据驱动的分布式电源容量评估模型，其中目标函数为最大化主动配电网中总的分布式电源装机容量，该目标函数如式(4)所示：maxSi≥0Σi∈ΨDGSi---(4)]]>其中，对于每个属于ΨDG的节点i，Si为节点i处的分布式电源装机容量变量，为非负变量；该目标函数的含义为最大化主动配电网中总的分布式电源装机容量；4)设定所述主动配电网的分布式电源出力约束如式(5)所示：P‾i,tDG=w‾i,t·Si∀i∈ΨDG,t∈Γ---(5)]]>其中，为节点i在时期t已知的分布式电源预测出力系数；5)设定所述主动配电网的节点功率平衡约束如式(6)所示：P~i,tDG-P~i,tL=Σj∈ipij,tQ~i,tDG-Q~i,tL=Σj∈iqij,t∀i∈Ψn,t∈Γ---(6)]]>其中，对于每个属于Ψn的节点i，j∈i表示所有与节点i直接相连的节点j的集合；pij,t为支路ij在时期t时从节点i流向节点j的有功功率变量；qij,t为支路ij在时期t时从节点i流向节点j的无功功率变量；6)设定所述主动配电网中每条支路的有功功率、无功功率和其两端节点电压幅值的潮流方程约束如式(7)所示：Ui,t=Vi,t2Ui,t-Uj,t=2(rij·pij,t+xij·qij,t)∀(ij)∈Φb,t∈Γ---(7)]]>其中，Φb为该主动配电网中所有支路的集合；Vi,t为节点i在时期t的电压幅值变量；Ui,t为节点i在时期t的电压幅值平方变量；对于每条属于Φb的支路ij，Ui,t和Uj,t分别为支路ij两端的节点i和节点j在时期t的电压幅值平方变量；rij为已知的支路ij的电阻值；xij为已知的支路ij的电抗值；7)设定所述主动配电网中每条支路传输的功率容量约束如式(8)所示：-sij,max≤pij,t≤sij,max-sij,max≤qij,t≤sij,max-2·sij,max≤pij,t+qij,t≤2·sij,max-2·sij,max≤pij,t-qij,t≤2·sij,max∀(...

【技术特征摘要】
1.一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)基于已知的统计矩信息构建出一个不确定性量的概率分布集，将主动配电网中实际的负荷与分布式电源出力分别表示为式(1)和式(2)所示的形式： P ~ i , t L = P ‾ i , t L · ( 1 + ξ i , t L ) Q ~ i , t L = ( Q ‾ i , t L / P ‾ i , t L ) · P ~ i , t L ∀ i ∈ Ψ n , t ∈ Γ - - - ( 1 ) ]]> P ~ i , t D G = P ‾ i , t D G · ( 1 + ξ i , t D G ) Q ~ i , t D G = η i , t · P ~ i , t D G ∀ i ∈ Ψ D G , t ∈ Γ - - - ( 2 ) ]]>其中，和分别为节点i在时期t已知的有功和无功预测负荷值；和分别为节点i在时期t实际的不确定有功和无功负荷值，而为对应的负荷不确定性变量；为节点i在时期t的分布式电源有功出力预测变量值；和分别为节点i在时期t实际的分布式电源不确定有功和无功出力值，而为对应的分布式电源出力不确定性变量；ηi,t为节点i处的分布式电源在时期t已知的功率因数；Ψn为主动配电网中所有节点的集合；ΨDG为主动配电网中所有分布式电源节点的集合；Γ为分布式电源容量评估所采用的时期集合；2)将式(1)和式(2)中的所有负荷不确定性变量和分布式电源出力不确定性变量用不确定性向量ξ表示；调度中心根据历史数据统计得出该不确定性向量ξ的均值向量μ和协方差矩阵Σ，其中均值向量μ中的元素依次为和的统计均值，协方差矩阵Σ中的元素分别为和的统计自方差与协方差值；基于该均值向量μ和协方差矩阵Σ，构建出负荷与分布式电源出力不确定性量ξ的概率分布集Π(μ,Σ)如式(3)所示：其中，F(ξ)表示不确定性量ξ服从的概率分布函数；概率分布集Π(μ,Σ)中包含所有关于ξ均值取μ、方差取Σ可能的概率分布；3)建立一个数据驱动的分布式电源容量评估模型，其中目标函数为最大化主动配电网中总的分布式电源装机容量，该目标函数如式(4)所示： m a x S i ≥ 0 Σ i ∈ Ψ D G S i - - - ( 4 ) ]]>其中，对于每个属于ΨDG的节点i，Si为节点i处的分布式电源装机容量变量，为非负变量；该目标函数的含义为最大化主动配电网中总的分布式电源装机容量；4)设定所述主动配电网的分布式电源出力约束如式(5)所示： P ‾ i , t D G = w ‾ i , t · S i ∀ i ∈ Ψ D G , t ∈ Γ - - - ( 5 ) ]]>其中，为节点i在时期t已知的分布式电源预测出力系数；5)设定所述主动配电网的节点功率平衡约束如式(6)所示： P ~ i , t D G - P ~ i , t L = Σ j ∈ i p i j , t Q ~ i , t D ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文传，张伯明，陈欣，孙宏斌，郭庆来，王彬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11