基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法及装置，涉及电力系统调度运行技术领域，其中，该方法包括：获取虚拟电厂内部配电系统运行基础数据；根据虚拟电厂内部配电系统运行基础数据构建基于交流潮流方程的虚拟电厂静态安全约束模型；根据虚拟电厂静态安全约束模型构建虚拟电厂出力可行域模型；根据虚拟电厂内部配电系统运行基础数据和可行域顶点枚举算法对虚拟电厂出力可行域模型进行计算得到虚拟电厂出力可行域。该方法可以刻画安全运行允许的虚拟电厂出力可行域，使得虚拟电厂可以参与电力系统优化调度运行和电力现货市场出清，确保调度和出清结果不会违反虚拟电厂内部的安全运行约束，进而可提升系统的安全性和经济性。

Identification method and device of virtual power plant output feasible region based on constraint aggregation

【技术实现步骤摘要】
基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法及装置
本专利技术涉及电力系统调度运行
，特别涉及一种基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法及装置。
技术介绍
随着分布式风电、光伏、小型燃气轮机、需求响应资源、用户侧储能、电动汽车等各类分布式资源的快速发展和大量接入，传统的输电网与配电网解耦的调度运行模式已经无法适应，这制约了分布式资源的有效利用。同时，当前的电力批发市场仅允许容量较大的发电机组参与，配网内的分布式资源难以直接参与电力市场竞争和资源优化配置。此外，配网内分布式资源运行方式不合理，将可能造成配电网电压越限、潮流阻塞等安全问题。在这一背景下，如何高效聚合配网内的分布式资源参与输电网优化运行、参与电力系统大范围资源优化配置、同时保证配网安全可靠运行，成为我国电力系统调度运行以及分布式资源发展迫切需要解决的现实问题。虚拟电厂是指将含有分布式发电设施的配电系统等值为一个发电厂，其可以根据电网调度机构的调度指令或电力现货市场的出清结果调节配电系统在并网关口处与输电网交换的有功和无功功率，从而使得配网内的分布式资源可以参与输电网优化运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，获取虚拟电厂内部配电系统运行基础数据；/nS2，根据所述虚拟电厂内部配电系统运行基础数据构建基于交流潮流方程的虚拟电厂静态安全约束模型；/nS3，根据所述虚拟电厂静态安全约束模型构建虚拟电厂出力可行域模型；/nS4，根据所述虚拟电厂内部配电系统运行基础数据和可行域顶点枚举算法对所述虚拟电厂出力可行域模型进行计算得到虚拟电厂出力可行域。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取虚拟电厂内部配电系统运行基础数据；
S2，根据所述虚拟电厂内部配电系统运行基础数据构建基于交流潮流方程的虚拟电厂静态安全约束模型；
S3，根据所述虚拟电厂静态安全约束模型构建虚拟电厂出力可行域模型；
S4，根据所述虚拟电厂内部配电系统运行基础数据和可行域顶点枚举算法对所述虚拟电厂出力可行域模型进行计算得到虚拟电厂出力可行域。


2.根据权利要求1所述的基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法，其特征在于，所述虚拟电厂内部配电系统运行基础数据，包括：
配网连接拓扑、配电线路和变压器的电导、电纳参数、配电线路传输容量极限、安全运行允许的节点电压上下限、配网内部分布式电源有功和无功出力上下限、配网内部负荷节点的有功和无功负荷预测。


3.根据权利要求1所述的基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法，其特征在于，所述虚拟电厂静态安全约束模型，包括：





















其中，式(1)和式(2)分别为节点i和节点j之间的配电线路ij的有功和无功潮流方程约束，分别为配电线路的有功和无功潮流，bij、gij分别为配电电路的串联电纳、串联电导，vi、vj分别为节点i和节点j电压幅值，θi、θj分别为节点i和节点j电压相角，是节点编号集合，表示与节点i通过配电线路直接相连的节点编号的集合；
式(3)和式(4)分别是节点有功和无功平衡方程约束，Pig、分别是节点i处分布式发电的有功出力和无功出力，Pid、分别是节点i的有功负荷和无功负荷，P0、Q0分别是虚拟电厂的有功和无功出力；
式(5)表示配电线路ij、配电变压器的传输容量约束，式中分别是配电线路ij和配电变压器的视在功率传输上限，N是对传输容量约束进行分段线性化的分段数；
式(6)表示配网节点电压上下限约束，式中vi、分别为节点i允许的电压幅值上限和下限；
式(7)为分布式发电的有功和无功出力上下限约束，式中Pig、是节点i的分布式发电的有功出力上下限，是节点i的分布式发电的无功出力的上下限。


4.根据权利要求1所述的基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法，其特征在于，所述S3进一步包括：
S31，根据所述虚拟电厂静态安全约束模型确定关于(v,θ,Pg,Qg,P0,Q0)的虚拟电厂静态安全约束可行域记Ω：
Ω＝{(v,θ,Pg,Qg,P0,Q0)|s.t.(1)～(7)}(8)
其中，v、θ、Pg、Qg分别是以vi、θi、Pig、为元素的向量；
S32，消去虚拟电厂内部状态变量v、θ和内部决策变量Pg、Qg，将虚拟电厂静态安全约束聚合为关于虚拟电厂有功和无功出力的约束，得到虚拟电厂出力可行域模型：



其中，Φ为所述虚拟电厂出力可行域。


5.根据权利要求1所述的基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识方法，其特征在于，所述S4进一步包括：
S41，设定所述虚拟电厂出力可行域的误差限值ε；
S42，根据所述虚拟电厂内部配电系统运行基础数据计算初始顶点集合和初始近似多边形；
所述虚拟电厂出力可行域Φ的初始顶点集包含4个可行域顶点，通过求解如下优化问题计算得到：



其中，是优化问题目标函数系数，对依次取值(1,1)、(1,-1)、(-1,1)、(-1,-1)，通过非线性优化算法或调用非线性优化求解器对式(10)进行求解，对应的优化问题最优解记为vm为第m个初始顶点；将初始顶点构成集合V0＝{v1,v2,v3,v4}，将可行域顶点集合初始化为V＝V0；将初始顶点构成的多边形各个边界的方程的集合记为FT；对V0中顶点计算平均值，即
S43，初始化新增边界集合FN为空集，即
S44，通过向外平移FT中的边界搜索所述虚拟电厂出力可行域Φ的边界点，对于FT中的第k个边界，边界的方程为f(k):边界两端的顶点分别为顶点搜索的计算模型如下：



通过非线性优化算法或调用非线性优化求解器求解顶点搜索的计算模型，求解得到顶点最优解记为顶点最优值记为
S45，将顶点最优解加进可行域顶点集合V；
S46，根据设定的所述虚拟电厂出力可行域的误差限值和步骤S44中的顶点搜索的改进量判断是否需要增加待平移边界；
S461，步骤S44中顶点搜索的改进量为：



S462，在Δgk>ε时，分别计算vk与确定的直线的方程f1(k)、将f1(k)、加入新增边界集合FN，返回步骤S44，使用FT中的第k+1个边界再进行顶点搜索；
S463，在Δgk≤ε时，返回步骤S44，使用FT中的第k+1个边界进行顶点搜索；
S47，对FT中的所有边界方程进行顶点搜索后，判断FN是否为空集；
S471，如果FN不为空集，将待搜索边界集FT更新为FN，即FT←FN，并返回步骤S43对更新后的FT中的边界进行顶点搜索；
S472，如果FN为空集，则结束，根据顶点集V中的顶点确定多边形，根据确定的多边形得到所述虚拟电厂出力可行域。


6.一种基于约束聚合的虚拟电厂出力可行域辨识装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭振飞，钟海旺，夏清，康重庆，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11