一种用于主动配电网的日前分层协调调度方法技术

本发明专利技术提供一种用于主动配电网的日前分层协调调度方法，该方法包括源荷资源的优化调度；主动配电网多条馈线之间的网络重构优化；协调修正源荷资源的有功出力；判定各源荷资源的有功调度修正结果；本发明专利技术提供的技术方案能简化主动配电网运行优化难度，减少计算量，最大化利用分布式电源、可调整负荷以及配电网重构的优势，使其对配电网运行的破坏和影响最小化。

A scheduling method for active distribution network before the hierarchical coordination

The invention provides a scheduling method for active distribution network before the hierarchical coordination, scheduling the resources including source load method; network reconfiguration between active distribution network feeder; active power source load correction coordination resources; modified active scheduling to determine the source of resources bearing results; technical scheme of the invention can simplify the active distribution network operation optimization difficulty, reduce the amount of calculation, to maximize the use of distributed power supply, can adjust the load and the advantage of reconfiguration of distribution network, the distribution network operation to minimize the damage and influence.

【技术实现步骤摘要】
一种用于主动配电网的日前分层协调调度方法
本专利技术涉及配电系统自动化领域，具体讲涉及一种用于主动配电网的日前分层协调调度方法。
技术介绍
随着分布式能源(distributedenergyresource，DER)的渗透率在电力系统各层级上的提高，电力系统尤其是配电网的规划和运行方式也变得相对复杂，对配电网的经济性和监管方式也产生了较大的影响，为应对分布式能源渗透率的提高带来的挑战，主动配电网的技术模式应运而生。主动配电网是使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流，以便对局部的DER进行主动控制和主动管理的配电系统。在传统的配电网中，通过改变配电线路中可控开关开合状态的配电网重构是配电网重要的运行优化手段，由多条馈线组成的复杂配电网中的配电网重构能够合理分配线路潮流，实现配电网的经济运行。在主动配电网中，分布式电源和可调负荷资源作为接入配电网的新型运行优化手段，有利于配电网经济、安全、可靠运行。分布式电源、可调负荷资源和配电网重构作为主动配电网中运行优化控制手段，三者之间的协同程度直接关系到配电网的运行水平，对三者进行有效的协调调度，合理分配三者在配电网运行中的角色和作用，能够提高配电网资产综合利用率，减小不可控分布式电源随机出力对配电网的影响，提高主动配电网对分布式能源的消纳能力，最终实现主动配电网最优化运行。随着配电自动化水平的提高，为更加灵活地调整网络拓扑结构，需要大大增加主动配电网中可操作开关的数量；开关状态作为离散变量，分布式能源的出力作为连续变量，使协调控制大量开关和DERs出力成为一个大规模的复杂的混合整数优化问题。且网络结构在一天内的有限调节次数，和开关操作次数限制，使DERs在每个小时内都可以调整，开关设备与DERs的操作时间并不同步，这也增加了问题的求解难度。综上所述，问题本身的复杂性导致了目前的研究在算法的收敛性、计算速度和寻优效果上都很难令人满意。为满足现有技术对求解速度和求解精度的需要，本专利技术提供一种适用于主动配电网的日前分层协调调度方法。
技术实现思路
针对主动配电网多种运行优化手段的日前协调调度问题，为了克服现有技术求解速度慢、求解精度低等不足，提出一种用于主动配电网能有效协调多种运行优化手段的日前分层协调调度方法。本专利技术提供的用于主动配电网的日前分层协调调度方法，其改进之处在于，所述调度方法具体包括：步骤1、源荷资源的优化调度；步骤2、主动配电网馈线间的网络重构优化；步骤3、协调修正源荷资源的有功出力；步骤4、判定源荷资源的有功调度修正结果。进一步的，所述步骤1中，确定优化目标，配电网的最小运行成本和馈线首端与上级电网间的交换功率峰谷差最小；所述优化调度中配电系统最小运行成本F1如下式(1)所示：其中，T：按24小时计的调度周期总时段；NCDG：配电网中可控分布式电源(DG)机组数；NIL：配网中可中断负荷数；t时段内从上级电网购电的价格；配电公司t时段内从上级电网的购电量；t时段内可中断负荷用户i的负荷削减量；合同中规定的用户i响应中断请求后削减1kWh电能后获得的配电公司补偿的价格；配电公司在t时段内向可中断用户i售电的价格；可控分布式电源j在t时段内的发电量；aj、bj和cj：可控分布式电源j二次生产成本函数的系数；Xj,t和Zj,t：分别为可控分布式电源j在t时刻的启动和关停状态，；SUj和SDj：分别为可控分布式电源j的启动和关停成本；所述馈线首端与上级电网交换功率峰谷差P1如下式(2)所示：其中，Nfeeder：系统中10kV馈线的数量；24小时内馈线1首端与上级电网的最大交换功率；24小时内馈线1首端与上级电网的最小交换功率。进一步的，所述优化调度目标函数的约束包括：(1-1)有功平衡约束如下式(3)和(4)所示：其中，NDG：系统中的可控DG和不可控DG；分布式电源i在t时段的发电量；t时段内用户对预测分时电价响应后的系统预测总负荷；t时段馈线首端负荷；(1-2)可控DG约束：①可控分布式电源i的输出功率如下式(5)所示：其中，和分别为可控分布式电源i的最小和最大输出功率；②可控分布式电源i的向上爬坡速度UPi和向下爬坡速度DNi如下式(6)和(7)所示：(1-3)配电网从大电网购电值如下式(8)所示：其中，配电网从大电网购电的最大值；(1-4)IL合同用户的可切负荷量如下式(9)所示：其中，IL用户j的最大可切负荷量。进一步的，所述步骤2中包括：(1)根据步骤1的计算，对多馈线线路的等值负荷曲线进行分段；(2)以线路负载均衡率最大和开关操作费用最小为优化目标重构动态网络；所述主动配电网馈线的网络重构模型如下式(10)和(11)所示：其中，P2：馈线间负载均衡率；F2：开关操作费用；T、M：时段划分前、后的时段数；Nfeeder和Nswi：分别为馈线总数和开关总数；Sl,t：时段t流过馈线l首端的视在功率；Slmax：流过馈线l首端的最大功率；ρswi：做一次开关操作的费用；sji：开关j在时段i的状态，sji＝0表示断开，sji＝1表示闭合。进一步的，所述网络重构模型的约束包括：(2-1)节点k的电压Vk如下式(12)所示：Vmin≤Vk≤Vmax(12)其中，Vmin、Vmax：节点电压上下限；(2-2)节点i注入的有功功率Pi和无功功率Qi如下式(13)和(14)所示：其中，Gij、Bij和δij：分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；n：系统节点总数；Vi、Vj：为节点i、j的电压幅值；(2-3)支路j的有功功率Pj如下式(15)所示：其中，支路j的有功功率允许最大值；(2-4)重构后的网络拓扑结构g如下式(16)所示：g∈G(16)其中，G：网络辐射状拓扑结构的集合；(2-5)开关动作次数如下式(17)所示：其中，Wjmax：开关j的最大动作次数；Wmax：所有开关的最大动作次数。进一步的，所述步骤3中，根据步骤2获得的网络结构，以电压偏差最小、网络损耗最小以及与源荷层优化调度结果偏差最小为目标，协调修正可控DG出力和可中断负荷的削减量；所述协调修正模型的目标函数如下式(18)所示：其中，F：系统各时段的网络损耗总费用；V：系统各时段最大电压偏差之和；D：系统各时段各可控单元出力的修正值与其在源荷调度层优化调度结果之间的偏差和；时段t内的功率损耗；Δt：每个时段的时间间隔；Vk,t：时段t节点k的电压；VN：节点额定电压；Nr：节点集合；和分别为可中断负荷和可控DG在步骤1中的优化调度值；和分别为可中断负荷和可控DG的修正值。进一步的，所述协调修正模型中，约束条件与步骤1和步骤2中相同，包括：可控DG约束、大电网购电约束、IL合同约束、节点电压约束、功率平衡约束、支路功率约束、配电网辐射运行约束、开关动作次数的限制；和，如下式(21)所示的所述有功平衡约束：其中，NNCDG：不可控DG的数量；不可控分布式电源m在t时段的预测发电量；t时段内用户对预测分时电价响应后的系统预测总负荷；时段t内的功率损耗。进一步的，所述步骤4中，以系统各时段各可控单元出力的修正值与其在源荷调度层优化调度结果之间的偏差度FNET作为重新进行重构优化启动判据，判定分布式电源和可中断负荷的有功调度修正结果；所述偏差度FNET如下式(22)所示：其中，NGEN：系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于主动配电网的日前分层协调调度方法，其特征在于，所述调度方法具体包括：步骤1、源荷资源的优化调度；步骤2、主动配电网馈线间的网络重构优化；步骤3、协调修正源荷资源的有功出力；步骤4、判定源荷资源的有功调度修正结果。

【技术特征摘要】
1.一种用于主动配电网的日前分层协调调度方法，其特征在于，所述调度方法具体包括：步骤1、源荷资源的优化调度；步骤2、主动配电网馈线间的网络重构优化；步骤3、协调修正源荷资源的有功出力；步骤4、判定源荷资源的有功调度修正结果。2.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述步骤1中，确定优化目标，配电网的最小运行成本和馈线首端与上级电网间的交换功率峰谷差最小；所述优化调度中配电系统最小运行成本F1如下式(1)所示：其中，T：按24小时计的调度周期总时段；Δt：表示1小时的时间长度；NCDG：配电网中可控分布式电源(DG)机组数；NIL：配网中可中断负荷数；t时段内从上级电网购电的价格；配电公司t时段内从上级电网的购电量；t时段内可中断负荷用户i的负荷削减量；合同中规定的用户i响应中断请求后削减1kWh电能后获得的配电公司补偿的价格；配电公司在t时段内向可中断用户i售电的价格；可控分布式电源j在t时段内的发电量；aj、bj和cj：可控分布式电源j二次生产成本函数的系数；Xj,t和Zj,t：分别为可控分布式电源j在t时刻的启动和关停状态，；SUj和SDj：分别为可控分布式电源j的启动和关停成本；所述馈线首端与上级电网交换功率峰谷差P1如下式(2)所示：其中，Nfeeder：系统中10kV馈线的数量；24小时内馈线1首端与上级电网的最大交换功率；24小时内馈线1首端与上级电网的最小交换功率。3.如权利要求2所述的调度方法，其特征在于，所述优化调度目标函数的约束包括：(1-1)有功平衡约束如下式(3)和(4)所示：其中，NDG：系统中的可控DG和不可控DG；分布式电源i在t时段的发电量；t时段内用户对预测分时电价响应后的系统预测总负荷；t时段馈线首端负荷；(1-2)可控DG约束：①可控分布式电源i的输出功率如下式(5)所示：其中，和分别为可控分布式电源i的最小和最大输出功率；②可控分布式电源i的向上爬坡速度UPi和向下爬坡速度DNi如下式(6)和(7)所示：(1-3)配电网从大电网购电值如下式(8)所示：其中，配电网从大电网购电的最大值；(1-4)IL合同用户的可切负荷量如下式(9)所示：其中，IL用户j的最大可切负荷量。4.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述步骤2中包括：(1)根据步骤1的计算，对多馈线线路的等值负荷曲线进行分段；(2)以线路负载均衡率最大和开关操作费用最小为优化目标重构动态网络；所述主动配电网馈线的网络重构模型如下式(10)和(11)所示：其中，P2：馈线间负载均衡率；F2：开关操作费用；T、M：时段划分前、后的时段数；Nfeeder和Nswi：分别为馈线总数和开关总数；Sl,t：时段t流过馈线l首端的视在功率；Slmax：流过馈线l首端的最大功率；ρswi：做一次开关操作的费用；sji：开关j在时段...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓辉，李建芳，高菲，张瑜，常松，赵珊珊，唐巍，丛鹏伟，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11