一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，包括：以火电机组的发电的总费用最小为目标函数，建立含大规模储能装置的概率最优潮流模型；根据负荷的概率分布形式得到负荷的定位系数，根据风电的概率分布形式，得到风电的定位系数；根据负荷的定位系数和风电的定位系数，利用三点估计法得到负荷吸收和风电出力的N种情形；并基于含大规模储能装置的概率最优潮流模型得到N种情形下的最优潮流，根据N种情形下的最优潮流得到电力系统概率最优潮流。本发明专利技术充分考虑电网中负荷、风电等的不确定性因素，合理安排火电机组、大规模储能装置参与到电网调度中，提高了电网运行的经济性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法
本专利技术属于概率最优潮流计算领域，更具体地，一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法。
技术介绍
随着社会与经济的快速发展，人类对电能的需求量越来越大，这也增大了人们对化石能源的需求。但是，传统的化石能源可探明储存量有限，将在百年之后消耗殆尽；除此之外，化石能源污染环境，严重危害人体健康。为应对上述问题，近年来中国大力发展风力发电，但随着风力装机容量的不断加大，其具有的不确定性给电力系统的经济运行带来了巨大挑战。为提高含风力发电的电力系统运行经济性，业内多通过储能装置减小风电不确定性对系统的不利影响，研究含有储能装置的电力系统最优潮流。但是在最优潮流计算中，常常不考虑负荷和风电的不确定性，得到的是确定性的最优潮流，实际上，在电网调度中必须考虑不确定性因素，否则很可能危机电网的安全运行，降低系统运行的经济性；在有些研究中，虽然考虑了负荷和风电的不确定性，但多基于蒙特卡洛方法或建立线性化概率潮流模型，蒙特卡罗仿真可直接使用现有的确定性潮流或最优潮流的模型和方法，适应性好，但计算量大，比较费时，线性化概率潮流模型法必须针对具体问题建立特定模型，适应性差且计算繁琐，不便于解决实际问题。由此可见，现有技术存在没有考虑电网中负荷、风电等的不确定性因素，电网运行的经济性差和安全性低的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，由此解决现有技术存在没有考虑电网中负荷、风电等的不确定性因素，电网运行的经济性差和安全性低的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，包括如下步骤：(1)以火电机组的发电的总费用最小为目标函数，根据电力系统运行约束、火电机组运行约束以及储能系统运行约束，建立含大规模储能装置的概率最优潮流模型；(2)根据负荷的概率分布形式得到负荷的定位系数，根据风电的概率分布形式，得到风电的定位系数；(3)根据负荷的定位系数和风电的定位系数，利用三点估计法得到负荷吸收和风电出力的N种情形；并基于含大规模储能装置的概率最优潮流模型得到N种情形下的最优潮流，根据N种情形下的最优潮流得到电力系统概率最优潮流。进一步的，目标函数为：其中，wg为火电机组节点集合，ai、bi和ci为节点i火电机组燃料成本特性系数，PGi为节点i火电机组的出力，i＝1，2，...，N。进一步的，电力系统运行约束包括节点有功功率平衡约束、节点无功功率平衡约束、节点电压约束和线路潮流约束，所述火电机组运行约束包括火电机组有功出力约束和火电机组无功出力约束，所述储能系统运行约束包括储能系统容量约束、储能系统吸收有功功率约束、储能系统释放有功功率约束、储能系统吸收无功功率约束、储能系统有功功率的吸收与释放约束。进一步的，步骤(2)的具体实现方式为：根据负荷的概率分布形式得到负荷的均值和标准差，根据负荷的均值和标准差得到负荷的偏度系数和峰度系数，根据负荷的偏度系数和峰度系数得到负荷的定位系数，根据风电的概率分布形式得到风电的均值和标准差，根据风电的均值和标准差得到风电的偏度系数和峰度系数，根据风电的偏度系数和峰度系数得到风电的定位系数。进一步的，步骤(3)的具体实现方式为：根据负荷的定位系数和风电的定位系数，利用三点估计法得到负荷吸收和风电出力的N种情形；并基于含大规模储能装置的概率最优潮流模型，利用原对偶内点法得到N种情形下的最优潮流，根据负荷的定位系数和风电的定位系数，得到N种情形下的概率，根据N种情形下的最优潮流和N种情形下的概率得到电力系统概率最优潮流。进一步的，N种情形下的最优潮流包括N种情形下的节点电压幅值、节点电压相角、支路电流、发电机有功出力、发电机无功出力、储能装置的有功功率吸收值、储能装置的无功功率吸收值和总成本。总体而言，本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1、随着风电并入电网，电网中的不确定性因素增强，本专利技术方法充分考虑了电网中的不确定性因素，合理安排火电机组、大规模储能装置参与到电网调度中，提高了电网运行的经济性和安全性。2、本专利技术基于原对偶内点法计算含大规模储能装置的最优潮流，收敛速度快，并针对不确定因素采用三点估计法创建各种可能的情形，减少了计算耗时。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的原对偶内点法在迭代过程中互补间隙的变化示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。首先，介绍本专利技术的基本构思：本专利技术以全系统中发电的总费用最小为目标函数，根据电力系统运行约束、火电机组运行约束以及储能系统运行约束，建立含大规模储能装置的概率最优潮流模型；确定系统内概率最优潮流计算用原始数据；确定负荷和风电的概率分布形式及系数，计算负荷和风电的偏度系数、峰度系数和定位系数；利用三点估计法确定负荷吸收和风电出力的各种情形，并基于内点法计算各种情形下的最优潮流；根据各种情形下的最优潮流，计算概率最优潮流。本专利技术的方法计算量小且精度高，能有效处理电力系统中出现的不确定性问题。本专利技术基于三点估计法(3PEM)描述电力系统中出现的不确定性现象。以n维随机变量(X1，X2，...Xn)构成的函数Z＝h(X1，X2，...Xn)为例，在每个随机变量Xk(k＝1，2，...，n)上取m个点。假设各随机变量之间的相关系数为0。Xk的均值和标准差分别为μk和σk，设在Xk中取点xk，t的概率为pk，t，则有：xk，t＝μk+ξk，tσk(1)式中：k＝1，2，...，n；t＝1，2，...，m。令λk，τ为随机变量Xk第τ阶中心矩Mτ(Xk)和标准差σk的τ次方之比，即：当τ＝1或2时，λk，τ等于0或1；当τ＝3或4时，λk，τ是随机变量Xk的偏度系数和峰度系数。利用多元函数泰勒级数展开式，将Z在Xk的均值处分别展开，依次用λk，t对Z在m个点上进行估计，可得到：联立求解式(1)～(6)，得到在xk点的取值概率pk与λk和定位系数ξk之间的关系。当m＝3时，为三点估计法(3PEM)，即针对每个随机变量变量取三个估计点，由于其中一个估计点取变量均值μk，即共有个估计点对应同一点为(μ1，μ2，...，μn)，该点对应的定位系数为0，总的估计点个数由3n变为2n+1。第k个变量的定位系数ξk，t和取值概率pk，t公式为在得到定位系数ξk，t和取值概率pk，t后，根据Z＝h(X1，X2，...Xn)，便可得到Z的各阶矩估计值：式中：当κ＝1时，E(Z)为Z的均值；当κ＝2时，可得到Z的标准差：其次，本专利技术采用原对偶内点法计算最优潮流。内点法理论属于数学分支的最优化理论。它所研究的问题是在众多的方案中确定什么样的方案最优以及如何找出最优方案。内点法本质上是拉格朗日函数、牛顿法和对数障碍函数法三者的结合，从初始内点出发，沿着最速下降方向，从可行域内部直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以火电机组的发电的总费用最小为目标函数，根据电力系统运行约束、火电机组运行约束以及储能系统运行约束，建立含大规模储能装置的概率最优潮流模型；(2)根据负荷的概率分布形式得到负荷的定位系数，根据风电的概率分布形式，得到风电的定位系数；(3)根据负荷的定位系数和风电的定位系数，利用三点估计法得到负荷吸收和风电出力的N种情形；并基于含大规模储能装置的概率最优潮流模型得到N种情形下的最优潮流，根据N种情形下的最优潮流得到电力系统概率最优潮流。

【技术特征摘要】
1.一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以火电机组的发电的总费用最小为目标函数，根据电力系统运行约束、火电机组运行约束以及储能系统运行约束，建立含大规模储能装置的概率最优潮流模型；(2)根据负荷的概率分布形式得到负荷的定位系数，根据风电的概率分布形式，得到风电的定位系数；(3)根据负荷的定位系数和风电的定位系数，利用三点估计法得到负荷吸收和风电出力的N种情形；并基于含大规模储能装置的概率最优潮流模型得到N种情形下的最优潮流，根据N种情形下的最优潮流得到电力系统概率最优潮流。2.如权利要求1所述的一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，其特征在于，所述目标函数为：其中，wg为火电机组节点集合，ai、bi和ci为节点i火电机组燃料成本特性系数，PGi为节点i火电机组的出力，i＝1，2，...，N。3.如权利要求1或2所述的一种含大规模储能装置的电力系统概率最优潮流方法，其特征在于，所述电力系统运行约束包括节点有功功率平衡约束、节点无功功率平衡约束、节点电压约束和线路潮流约束，所述火电机组运行约束包括火电机组有功出力约束和火电机组无功出力约束，所述储能系统运行约束包括储能系统容量约束、储能系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩佶，苗世洪，李姚旺，尹斌鑫，杨炜晨，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42