柔性变电站区域电网的源‑荷‑储调度优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种柔性变电站区域电网的源‑荷‑储调度优化方法及系统，其特征在于包括以下步骤：1)获取接入柔性变电站区域电网的分布式电源、新能源、交直流负荷以及储能设备的基础数据；2)将所述接入柔性变电站区域电网的基础数据输入预先建立的综合新能源与分布式电源消纳率以及运行成本的双层调度优化模型进行求解，得到柔性变电站区域电网的日前源‑荷‑储调度优化结果；3)基于得到的柔性变电站区域电网的日前源‑荷‑储调度优化结果，对所述柔性变电站区域电网进行调度。本发明专利技术可以广泛应用于为实际运行的柔性变电站区域配网源‑荷‑储日前调度优化提供指导。

Flexible substation area power grid load source reservoir scheduling optimization method and system

The invention relates to a flexible grid substation area source bearing reservoir scheduling optimization method and system, which comprises the following steps: 1) distributed power supply, flexible access access to new energy, the Regional Power Grid Substation DC load and energy storage equipment basic data; 2) the basic data of the flexible access substation area power grid input pre established comprehensive new energy and distributed power consumption rate and the cost of running the two-level scheduling optimization model is solved, flexible substation area power grid before the source charge storage scheduling results; 3) the regional power grid substation flexible, source scheduling optimization based on the results of charge storage the scheduling of power grid, the flexible substation area. The invention can be widely used in scheduling optimization for distribution network flexible substation operation source charge storage days before provide guidance.

【技术实现步骤摘要】
柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法及系统
本专利技术属于电网调度
，尤其涉及一种柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法及系统。
技术介绍
具备四端口的柔性变电站可连接大电网的中压交流、新电源的中压直流、低压交流负荷和低压直流负荷。柔性变电站的中压直流侧可接入集中式光伏、风能等负荷侧可接入储能设备，还可投入如屋顶光伏等分布式电源。电能经由柔性变电站可朝任意方向流动，可采取多种控制方式。柔性变电站可方便分布式电源的即插即用。柔性变电站区域电网存在源-荷-储调度的优化问题，需要解决新能源和分布式电源的消纳，同时由于存在区域电网与主网的功率交换，需对分布式电源与新能源的出力进行基于最小化运行成本的优化控制。而柔性变电站交直流混合配电的研究与建设尚处于初步阶段，综合源-荷-储多种相关因素的研究不够全面，考虑用户侧互动的调度方式设计、模型构建还有待深入研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法及系统，用于柔性变电站区域电网的日前调度的决策。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于包括以下步骤：1)获取接入柔性变电站区域电网的分布式电源、新能源、交直流负荷以及储能设备的基础数据；2)将所述接入柔性变电站区域电网的基础数据输入预先建立的综合新能源与分布式电源消纳率以及运行成本的双层调度优化模型进行求解，得到柔性变电站区域电网的日前源-荷-储调度优化结果，基于得到的柔性变电站区域电网的日前源-荷-储调度优化结果，对所述柔性变电站区域电网进行调度。所述步骤1)中，所述基础数据包括分布式电源日前预测曲线、新能源日前预测曲线、交直流负荷日前预测曲线、储能设备的容量数据及约束条件、新能源中各发电单元和系统备用的约束条件以及所有设备的电能成本数据。所述步骤2)中，建立双层调度优化模型并进行求解的方法，包括以下步骤：2.1)建立柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线；2.2)根据建立的柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线，建立最小化峰谷差优化模型作为上层优化模型；2.3)根据建立的柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线以及电能成本数据，建立与主网进行功率交换的最小化运行成本优化模型作为下层优化模型；2.4)采用双层优化方法对建立的双层调度优化模型进行求解，得到柔性变电站区域电网的日前源-荷-储调度优化结果。所述步骤2.1)中，柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线的建立方法，包括以下步骤：2.1.1)建立柔性变电站及其交直流配网的源-荷-储调度模型，得到柔性变电站的功率平衡算式:PS＝PLD+Pb-(Pw+Ppv+PDG)式中，PDG为分布式电源功率；Ppv为集中光伏出力功率；Pw为风电出力功率；PLD为负荷功率；Pb为储能设备功率；PS为中压直流侧为柔性变电站交直流配网区域提供的电能；2.1.2)计算得到柔性变电站的初始源-荷-储预测叠加曲线，并根据得到的初始源-荷-储叠加曲线进行峰谷时段划分；柔性变电站的初始日前源-荷-储预测叠加曲线的计算公式为：P0(t)＝PLD0(t)-Pw0(t)-Ppv0(t)-PDG0(t)；式中，PDG0为分布式电源日前预测曲线；Ppv0为日前集中光伏预测曲线；Pw0为日前风电预测曲线；PLD0为日前负荷预测曲线；2.1.3)计算得到负荷转移后的负荷预测曲线，并更新步骤2.1.2)中得到的初始日前源-荷-储预测叠加曲线；2.1.4)根据峰谷时段划分结果，建立储能设备的充放电模型，得到计及储能设备，并考虑弃风、弃光、弃分布式电源的柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线。所述步骤2.1.3)中，对初始源-荷-储预测叠加曲线进行更新的方法，包括以下步骤：2.1.3.1)根据峰谷电价与负荷响应的关系建立数学模型，形成负荷转移率系数；2.1.3.2)根据得到的负荷转移率系数，将现有的负荷预测曲线转换为负荷转移后的负荷预测曲线；经过负荷转移后，负荷的预测曲线表达式转化为：式中，αpv、αfv、αpf分别为峰谷转移率、平谷转移率、峰平转移率；Tv、Tf、Tp分别为谷时段、平时段和峰时段；分别为未实施峰谷电价策略时的峰时段、谷时段负荷平均值；2.1.3.3)将负荷转移后的负荷预测曲线替换原有的负荷预测曲线，对步骤2.1.2)中得到的初始日前源-荷-储预测叠加曲线进行更新。所述步骤2.1.4)中，柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线的建立方法，包括以下步骤：2.1.4.1)根据峰谷时段划分结果，建立储能设备的充放电模型及其约束条件；储能设备的充放电模型为：其中，Pb-C(t)＞0，代表储能充电，且仅在谷时段不超过储能单元容量约束的情概况下充电；Pb-D(t)＜0，代表储能放电，且仅在峰时段不超过储能单元容量约束的情况下放电；Smin为储能设备的最低储存电量；Smax为储能设备的最大储存容量；Sb0为储能设备的初始状态蓄电量；Sb(t)为t时段储能设备总蓄电量；T为时段总数；对储能设备的充放电量的约束条件为：Pb-C＜PmaxC；|Pb-D|＞PmaxD；式中，PmaxC和PmaxD分别为每时段最大充电功率和最大放电功率；2.1.4.2)根据建立的储能设备的充放电模型，计算计及储能单元，并考虑弃风、弃光、弃DG后的柔性变电站的源-荷-储叠加曲线，其计算公式为：P(t)＝PLD(t)-{Pw0(t)-PDW(t)}-{Ppv0(t)-PDpv(t)}-{PDG0(t)-PDDG}+Pb(t)；式中，PLD(t)为负荷转移后的负荷预测曲线；PDG0(t)为分布式电源日前预测曲线；Ppv0(t)为日前集中光伏预测曲线；Pw0(t)为日前风电预测曲线；PDW(t)、PDpv(t)、PDDG(t)分别为弃风功率曲线、弃光功率曲线、弃分布式电源功率曲线；Pb为储能充放电曲线。所述步骤2.2)中，根据得到的柔性变电站的源-荷-储叠加曲线，建立最小化峰谷差优化模型的方法，包括以下步骤：2.2.1)建立上层优化的目标函数，即根据得到的柔性变电站的新的源-荷-储叠加曲线，建立最小化峰谷差的目标函数：min(maxP-minP)；式中，maxP和minP分别是叠加曲线的峰值和谷值，优化变量为峰谷电价xp、xv、储能设备每时段充放电量Pb(t)；2.2.2)建立上层优化目标函数的约束条件，包括系统电能平衡约束、需求响应约束，储能单元约束；其中，系统电能平衡约束为：PS＝PLD+Pb-(Pw+Ppv+PDG)需求响应电价范围约束为：δ1xp≤xf≤δ2xv；储能单元容量约束为：Smin＜Sb(t)＜Smax；式中，δ1、δ2分别为峰电价约束因子和谷电价约束因子。所述步骤2.3)中，建立与主网进行功率交换的最小化运行成本优化模型的方法，包括以下步骤：2.3.1)计算中压交流侧火电机组的调峰成本，其计算公式为：ft＝e|ΔPt|+c|ΔPt|+d|ΔPt|；式中，ΔPt为机组实际出力与其满足调度运行的出力之差；e|ΔPt|为发电机组出力与耗量成本之间的关系表示燃料的成本增量；a与b均为出力成本函数的系数；c|ΔPt|代表调峰维护成本增量；d|ΔPt|为调峰机组热损耗费用；2.3.2)根据单位弃光惩罚成本、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性变电站区域电网的源‑荷‑储调度优化方法，其特征在于包括以下步骤：1)获取接入柔性变电站区域电网的分布式电源、新能源、交直流负荷以及储能设备的基础数据；2)将所述接入柔性变电站区域电网的基础数据输入预先建立的综合新能源与分布式电源消纳率以及运行成本的双层调度优化模型进行求解，得到柔性变电站区域电网的日前源‑荷‑储调度优化结果；3)基于得到的柔性变电站区域电网的日前源‑荷‑储调度优化结果，对所述柔性变电站区域电网进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于包括以下步骤：1)获取接入柔性变电站区域电网的分布式电源、新能源、交直流负荷以及储能设备的基础数据；2)将所述接入柔性变电站区域电网的基础数据输入预先建立的综合新能源与分布式电源消纳率以及运行成本的双层调度优化模型进行求解，得到柔性变电站区域电网的日前源-荷-储调度优化结果；3)基于得到的柔性变电站区域电网的日前源-荷-储调度优化结果，对所述柔性变电站区域电网进行调度。2.如权利要求1所述的柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述基础数据包括分布式电源日前预测曲线、新能源日前预测曲线、交直流负荷日前预测曲线、储能设备的容量数据及约束条件、新能源中各发电单元和系统备用的约束条件以及所有设备的电能成本数据。3.如权利要求1所述的柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于：所述步骤2)中，建立双层调度优化模型并进行求解的方法，包括以下步骤：2.1)建立柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线；2.2)根据建立的柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线，建立最小化峰谷差优化模型作为上层优化模型；2.3)根据建立的柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线以及电能成本数据，建立与主网进行功率交换的最小化运行成本优化模型作为下层优化模型；2.4)采用双层优化方法对建立的双层调度优化模型进行求解，得到柔性变电站区域电网的日前源-荷-储调度优化结果。4.如权利要求3所述的柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于：所述步骤2.1)中，柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线的建立方法，包括以下步骤：2.1.1)建立柔性变电站及其交直流配网的源-荷-储调度模型，得到柔性变电站的功率平衡算式:PS＝PLD+Pb-(Pw+(Ppv+PDG)；式中，PDG为分布式电源功率；Ppv为集中光伏出力功率；Pw为风电出力功率；PLD为负荷功率；Pb为储能设备功率；PS为中压直流侧为柔性变电站交直流配网区域提供的电能；2.1.2)计算得到柔性变电站的初始源-荷-储预测叠加曲线，并根据得到的初始源-荷-储叠加曲线进行峰谷时段划分；柔性变电站的初始日前源-荷-储预测叠加曲线的计算公式为：P0(t)＝PLD0(t)-Pw0(t)-Ppv0(t)-PDG0(t)；式中，PDG0为分布式电源日前预测曲线；Ppv0为日前集中光伏预测曲线；Pw0为日前风电预测曲线；PLD0为日前负荷预测曲线；2.1.3)计算得到负荷转移后的负荷预测曲线，并更新步骤2.1.2)中得到的初始日前源-荷-储预测叠加曲线；2.1.4)根据峰谷时段划分结果，建立储能设备的充放电模型，得到计及储能设备，并考虑弃风、弃光、弃分布式电源的柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线。5.如权利要求4所述的柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于：所述步骤2.1.3)中，对初始源-荷-储预测叠加曲线进行更新的方法，包括以下步骤：2.1.3.1)根据峰谷电价与负荷响应的关系建立数学模型，形成负荷转移率系数；2.1.3.2)根据得到的负荷转移率系数，将现有的负荷预测曲线转换为负荷转移后的负荷预测曲线；经过负荷转移后，负荷的预测曲线表达式转化为：式中，αpv、αfv、αpf分别为峰谷转移率、平谷转移率、峰平转移率；Tv、Tf、Tp分别为谷时段、平时段和峰时段；分别为未实施峰谷电价策略时的峰时段、谷时段负荷平均值；2.1.3.3)将负荷转移后的负荷预测曲线替换原有的负荷预测曲线，对步骤2.1.2)中得到的初始日前源-荷-储预测叠加曲线进行更新。6.如权利要求4所述的柔性变电站区域电网的源-荷-储调度优化方法，其特征在于：所述步骤2.1.4)中，柔性变电站的日前源-荷-储预测叠加曲线的建立方法，包括以下步骤：2.1.4.1)根据峰谷时段划分结果，建立储能设备的充放电模型及其约束条件；储能设备的充放电模型为：其中，Pb-C(t)＞0，代表储能充电，且仅在谷时段不超过储能单元容量约束的情概况下充电；Pb-D(t)<0，代表储能放电，且仅在峰时段不超过储能单元容量约束的情况下放电；Smin为储能设备的最低储存电量；Smax为储能设备的最大储存容量；Sb0为储能设备的初始状态蓄电量；Sb(t)为t时段储能设备总蓄电量；T为时段总数；对储能设备的充放电量的约束条件为：Pb-C<PmaxC；|Pb-D|＞PmaxD；式中，PmaxC和PmaxD分别为每时段最大充电功率和最大放电功率；2.1.4.2)根据建立的储能设备的充放电模型，计算计及储能单元，并考虑弃风、弃光、弃DG后的柔性变电站的源-荷-储叠加曲线，其计算公式为：P(t)＝PLD(t)-{Pw0(t)-PDW(t)}-{Ppv0(t)-PDpv(t)}-{PDG0(t)-PDDG}+Pb(t)；式中，PLD(t)为负荷转移后的负荷预测曲线；PDG0(t)为分布式电源日前预测曲线；Ppv0(t)为日前集中光伏预测曲线；Pw0(t)为日前风电预测曲线；PDW(t)、PDpv(t)、PDDG(t)分别为弃风功率曲线、弃光功率曲线、弃分布式电源功率曲线；Pb为储能充放电曲线。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋璇坤，张东英，张祥龙，刘颖，郑乔华，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11