一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法技术

本发明专利技术公开一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，步骤包括：S1.通过引入区间数优化理论，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数；S2.以所述区间数优化构建以节点电压幅值偏差和系统网络损耗最小为目标函数的日前优化调度的区间数模型；S3.通过所述日前优化调度的区间数模型对配电网进行优化运行。本发明专利技术实现过程简单，能有效降低电压偏差幅值及网络损耗，尤其在尖峰时刻效果显著，且优化性能好，具有良好的经济价值和社会效益。

A Distribution Network Optimal Operation Method Based on Interval Number Processing of Wind Power and Electricity Price

【技术实现步骤摘要】
一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法
本专利技术涉及配网优化运行领域，尤其涉及一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法。
技术介绍
风电等可再生能源发电并网比重的不断增加，其出力不确定性对电力系统安全经济调度的影响日趋增大，含风电系统的电力优化调度模型逐渐由以往的确定性的建模转变为不确定性建模。同时，实时电价需求响应通过对需求侧资源进行整合，并将其作为虚拟发电资源考虑到电力系统的优化调度中去，其引入不仅对大力发展风能等可再生能源发电起推动作用，更能保障电力系统安全、经济运行。然而，不管是固定电价或者实时电价(或阶梯电价)，在各个时段都是具有一定随机波动的数，且未来电价手段的实施将使得实时波动的电价又会影响负荷的波动。因此，有必要用一个随机变量来表达风电和电价的不确定性。目前针对不确定优化问题的建模，其大多基于以下三种优化理念来进行构建：一是随机规划类，其构思依据主要基于概率统计学，其是数学中的一门重要分支；二是鲁棒优化类，其建模方针主要基于鲁棒优化的相关理论，其思想最早来源于鲁棒控制；第三类则是建立在区间数优化理论基础上的区间数优化。随机规划方法以随机变量来描述不确定性,主要有机会约束方法和条件风险(CVaR)方法。但是，机会约束在数学上非凸，难以求得全局最优解。鲁棒优化不需知道不确定参数的概率密度函数，只需知晓其变化范围，便可构建相应模型，但这样会与其自身概率相佐的可能性极大。与鲁棒优化不同，区间数优化调度其主要特点的是区间数优化模型求解过程及结果均用区间数表述，且不用考虑置信水平的影响，其计算求解过程较为简便。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，专利技术提供一种实现方法简单、优化调度性能好的基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，能够有效改善配网电压水平及网络损耗。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，其特征在于，步骤包括：S1.通过引入区间数优化理论，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数；S2.以所述区间数优化构建以节点电压幅值偏差和系统网络损耗最小为目标函数的日前优化调度的区间数模型；S3.通过所述日前优化调度的区间数模型对配电网进行优化运行。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S1中，在已知风速预测曲线前提下，考虑风速预测误差，利用风机出力与风速关系公式，构建风电出力区间数模型，在已知负荷需求弹性系数矩阵的前提下，构建电量电价区间数矩阵，从而建立起考虑风电及电价不确定的区间数模型。作为本专利技术的进一步改进：所述的风电出力区间数模型为：vI＝[vc-ε,vc+ε]所构建电量电价区间数矩阵为：其中vI为当前风速区间数，vc为风速测量值，ε为预测误差，ΔqI、ΔλI分别为负荷需求区间数及电价区间数的变化量，分别用下标0、1表明调整前、后数据。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S2中某一时段的优化函数以节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小为目标函数，分别表示如下：其中，t表示第t个时段；为节点的电压区间值；为节点i的额定电压表幺值(取1)；分别为流出支路k末端的有功功率与无功功率的区间值；为支路k的末端节点电压区间值。rk为支路k的电阻；Nb为系统支路数目，N为系统节点数。作为本专利技术的进一步改进：将F2进行标幺化，取系统有功和的10％作为分母,F1与F2线性叠加后的目标函数为其中取α＝β＝0.5。作为本专利技术的进一步改进：把节点电压幅值偏差区间数最小和系统网络损耗区间数最小进行线性叠加后作为目标函数，将多目标转为单目标进行分析。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S3中对配电网进行优化运行，为了充分体现区间数处理的影响，不仅对系统优化前后节点电压和网络损失进行对比，还考虑了区间大小对电压和网损的影响。作为本专利技术的进一步改进：目标函数优化需要满足线路安全约束、可控分布式电源的出力约束和潮流约束多种约束条件。作为本专利技术的进一步改进：将约束条件采用惩罚函数的形式考虑于目标函数中，对单个时段的优化，其适应度函数为：其中，Jpen为惩罚函数。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术引入区间数优化理论，将随机的风速和波动的电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数，求解过程及结果均用区间数表述，区间数是解决不确定性问题的有效手段之一，不用考虑置信水平的影响，且将不确定性模型转换为确定性模型进行求解，能较准确处理不确定性因素对系统的影响，计算求解过程较为简便。2、本专利技术通过把节点电压幅值偏差区间数最小和系统网络损耗区间数最小进行线性叠加作为目标函数，将多目标转为单目标进行分析，使问题更便于分析，考虑线路安全约束、可控分布式电源的出力约束和潮流约束多种约束条件，且约束条件皆为区间数描述，并将约束条件采用惩罚函数的形式考虑于目标函数中。3、本专利技术为充分体现区间数处理的影响，首先对系统优化前后节点电压和网络损失进行对比，在进行区间数处理后有效降低电压偏差幅值及网络损耗，尤其在尖峰时刻效果显著，进而还考虑了区间大小对电压和网损的影响，改变区间数范围会影响目标函数，若考虑区间数范围过小或过大，均会使电压目标和网损目标增大，为保障系统安全稳定运行，应合理考虑不确定性因素所带来的影响。附图说明图1是本实施例配网优化运行方法实现流程图。图2是本实施例负荷需求曲线图。图3是具体实施例中负荷、风速及电价的预测曲线图。图4是具体实施例中系统优化前节点电压分布图。图5是具体实施例中系统优化后节点电压分布图。图6是具体实施例中33节点系统优化前后电压幅值偏差图。图7是具体实施例中33节点系统优化前网络损耗分布图。图8是具体实施例中33节点系统优化后网络损耗分布图。图9是具体实施例中33节点系统优化前后网络损耗图。图10是具体实施例中电价区间大小对电压影响图。图11是具体实施例中电价区间大小对网损影响图。图12是具体实施例中风电区间大小对电压影响图。图13是具体实施例中风电区间大小对网损影响图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法步骤包括：S1.通过引入区间数优化理论，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数；S2.以所述区间数优化构建以节点电压幅值偏差和系统网络损耗最小为目标函数的日前优化调度的区间数模型；S3.通过所述日前优化调度的区间数模型对配电网进行优化运行。本实施例针对配电网优化运行问题，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数，建立节点电压幅值偏差和系统网络损耗最小的目标函数，构建日前优化调度的区间数模型，采用区间序关系将所刻画的不确定性问题转化为确定性函数形式，并考虑线路安全约束、可控分布式电源的出力约束和潮流约束多种约束条件，将约束条件采用惩罚函数的形式考虑于目标函数中，对风电和电价进行区间数处理后，有效降低电压偏差幅值及网络损耗，尤其在尖峰时刻效果显著。本实施例S1中，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数，区间数优化可通过区间序关系将不确定性模型转换为确定性模型进行求解。已知风速预测曲线，风机出力与风速关系如下：其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，其特征在于，步骤包括：S1.通过引入区间数优化理论，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数；S2.以所述区间数优化构建以节点电压幅值偏差和系统网络损耗最小为目标函数的日前优化调度的区间数模型；S3.通过所述日前优化调度的区间数模型对配电网进行优化运行。

【技术特征摘要】
1.一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，其特征在于，步骤包括：S1.通过引入区间数优化理论，将风速和电价表述为在其预测值附近一定范围内变化的区间数；S2.以所述区间数优化构建以节点电压幅值偏差和系统网络损耗最小为目标函数的日前优化调度的区间数模型；S3.通过所述日前优化调度的区间数模型对配电网进行优化运行。2.根据权利要求1所述的一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，其特征在于：所述步骤S1中，在已知风速预测曲线前提下，考虑风速预测误差，利用风机出力与风速关系公式，构建风电出力区间数模型，在已知负荷需求弹性系数矩阵的前提下，构建电量电价区间数矩阵，从而建立起考虑风电及电价不确定的区间数模型。3.根据权利要求2所述的一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，其特征在于：所述的风电出力区间数模型为：vI＝[vc-ε,vc+ε]所构建电量电价区间数矩阵为：其中，vI为当前风速区间数，vc为风速测量值，ε为预测误差，ΔqI、ΔλI分别为负荷需求区间数及电价区间数的变化量，分别用下标0、1表明调整前、后数据。4.根据权利要求3所述的一种基于风电和电价区间数处理的配网优化运行方法，其特征在于：所述步骤S2中某一时段的优化函数以节点电压幅值偏差区间数和系统网络损耗区间数最小为目标函数，分别表示如下：其中，t表示第t个时段；为节点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周任军，刘镂志，李雪芹，潘轩，吴燕榕，彭雪莹，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43