适用于智能电网多区域经济调度的方法技术

本公开提供一种适用于智能电网多区域经济调度的方法，包括：步骤1：计算包含多个区域电网系统的虚拟单区域增量成本和最优输出功率；步骤2：计算电网系统内每个区域内总发电量和总需求的功率不平衡；步骤3：求解电网系统中每个区域经济调度问题，即求得每个区域增量成本；步骤4：比较电网系统增量成本和各区域增量成本，以确定联络线转移功率的流向；以及步骤5：检查联络线容量约束，并确定转移功率路径，完成智能电网多区域经济调度。其能够缓解现有技术中电网集中式调度方式计算和通信负担重，扩展性不强，算法效率低等技术问题。

A method for multi region economic dispatch of smart grid

【技术实现步骤摘要】
适用于智能电网多区域经济调度的方法
本公开涉及智能电网的能源调度与管理
，尤其涉及一种适用于智能电网多区域经济调度的方法。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，传统电网已经无法满足人们在电力方面的各项需求，因此，能够实现电能高效利用的智能电网成为当前新技术和新产业的发展热点。智能电网调度作为电网运行的关键技术和环节，是保障电力系统安全和稳定运行的重要举措。电网的经济调度能够保证发、用电的实时平衡，进而保证电网运行的安全性、可靠性与高效性。具体来说，按照电网的运行和负荷评估数据，对供电侧多个发电单元的启停状态与发电量进行实时控制，同时考虑各个发电单元和系统的安全约束，从而保证电网系统的电力实时平衡和安全运行。此外，在智能电网系统中采取先进的检测技术，对提升电网运行的经济型与稳定性十分有利。然而已有的调度算法主要是集中式的，是根据供电侧和用电侧两端的功率不平衡来对发电单元的发电量进行调度，要求电网中存在一个集中控制器/聚合器收集或预测负荷和发电单元的信息，然后集中控制和调度所有发电单元的状态和发电量。然而这种集中式调度方式在很大程度上会增加计算和通信负担，且需要很大的存储空间来存储收集到的所有负荷和发电单元信息，因此对系统的可扩展性不是很友好。此外，集中式调度算法无法在整个迭代过程中保证电网供需两侧电力的实时平衡，只是在迭代终止时实现电力的供需平衡，因此不能实现能源的高效利用；一方面，当电网系统的规模很大时，就会需要更长的时间和成本进行信息的收集和处理；另一方面，当某些单元发生故障或电网系统需要增加新的负荷或发电单元时，该集中控制器/聚合器需要重新运行调度算法以获得新的调度方案。现有的分布式调度算法大多采用依赖于一阶梯度信息的对偶分解和次梯度算法，还存在易陷入局部最优，收敛速度慢，算法效率低等问题。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述问题，本公开提供了一种适用于智能电网多区域经济调度的方法，以缓解现有技术中电网集中式调度方式计算和通信负担重，扩展性不强，算法效率低等技术问题。(二)技术方案本公开提供一种适用于智能电网多区域经济调度的方法，包括：步骤1：计算包含多个区域电网系统的虚拟单区域增量成本和最优输出功率；步骤2：计算电网系统内每个区域内总发电量和总需求的功率不平衡；步骤3：求解电网系统中每个区域经济调度问题，即求得每个区域增量成本；步骤4：比较电网系统增量成本和各区域增量成本，以确定联络线转移功率的流向；以及步骤5：检查联络线容量约束，并确定转移功率路径，完成智能电网多区域经济调度。在本公开实施例中，所述步骤1，包括：步骤1.1：初始化发电成本系数并给定一组初始值；步骤1.2：计算对偶变量ωk；步骤1.3：计算牛顿方向Δxk；步骤1.4：利用回溯线搜索法选择一个合适的步长dk，即进行内循环；步骤1.5：更新步长dk←βdk，其中β为取值于(0，1)的常数；以及步骤1.6：利用对k时刻发电量xk更新得到k+1时刻的发电量xk+1。在本公开实施例中，步骤1.4包括：步骤1.4.1：初始化任意步长dk；步骤1.4.2：计算初始向量：步骤1.4.3：执行平均一致性算法；以及步骤1.4.4：判断内部循环的终止条件。在本公开实施例中，判断内部循环(即索引指标为τ的循环)的终止条件为：和分别代表向量v2和向量v3执行平均一致性算法后收敛值的二范数。在本公开实施例中，所述步骤1，还包括：步骤1.7：判断外部循环(即索引指标为k的循环)的终止条件其中σ＞0且为常数，和分别代表向量v1和向量v2执行平均一致性算法后收敛值的二范数，如果条件满足，执行步骤1.8：步骤1.8：检查发电量的上下限约束，即判断Pi*＞Pimax和Pi*＜Pimin，i∈{1，2，...，n}，其中Pimax和Pimin分别表示发电单元i的最大和最小允许发电量，Pi*表示第i个发电单元的最优发电量；若两个条件同时不满足，则步骤1.6所输出的xk+1即为最优的输出功率P*。在本公开实施例中，步骤1.8中，若Pi*＞Pimax满足，令Pi*＝Pimax；若Pi*<Pimin满足，令Pi*＝Pimin，i∈ΓP，其中ΓP表示所有超过发电上下限约束的发电单元的集合，并重新设定参数及变量，然后返回到步骤1.1。在本公开实施例中，步骤2中，通过公式计算每个区域内总发电量和总需求的功率不平衡，其中PsIM表示区域s的功率不平衡，表示区域s的第m个发电单元的最优发电量，PDs表示区域s的总负荷需求，s＞0，m＞0分别表示区域和区域内发电单元的索引指标。在本公开实施例中，步骤3中，通过分布式牛顿算法求解多个单区域经济调度问题，即每个区域看作一个单区域系统，求得每个区域增量成本。在本公开实施例中，步骤4中，若λarea，s＞λsys，则转移功率PsIM流入到区域s；若λarea，s<λsys，则转移功率PsIM从区域s流出；其中，λsys为系统增量成本，λarea，s为区域s的增量成本。在本公开实施例中，步骤5中，检查联络线容量约束其中Tss′表示区域s和区域s′之间转移功率；表示区域s和区域s′之间转移功率的最大容限；如果不等式约束满足，则直接输出最优发电量和最优联络线转移功率；否则，区域s的最优转移功率将设为其最大转移功率，且多余的转移功率会通过其他未达到上限具有较少转移功率的中间区域传递，并最终转移到原目的地区域s′。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开适用于智能电网多区域经济调度的方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)降低了通信压力和计算负担；(2)不需要集中控制器与所有发电单元通信以获取迭代所需全局信息，而只依赖于本地和相邻发电单元的信息，因此整个算法的迭代过程可以分布式实现，系统的可靠性和可扩展性得到了进一步提升。附图说明图1为本公开实施例适用于智能电网多区域经济调度的方法的流程示意图。图2为本公开实施例智能电网多区域经济调度示意图。图3为本公开实施例适用于智能电网多区域经济调度的方法的流程架构示意图。图4为本公开实施例适用于智能电网多区域经济调度的方法中步骤1的流程架构示意图。具体实施方式本公开提供了一种适用于智能电网多区域经济调度的方法，利用牛顿方法对发电单元的发电量进行更新，并决定最优的联络线转移功率，从而在保证所有发电单元和系统安全约束的前提下，极小化系统的发电成本。其中更新过程利用了二阶梯度信息，即海森矩阵(Hessianmatrix)，显著提升了算法的收敛速度。此外，在迭代过程中，每个发电单元只需与相邻发电单元进行信息交互，然后执行一致性算法即可求得所需的公共必要信息，这在很大程度上降低了通信压力和计算负担。由于在此过程中，不需要集中控制器与所有发电单元通信以获取迭代所需全局信息，而只本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于智能电网多区域经济调度的方法，包括：/n步骤1：计算包含多个区域电网系统的虚拟单区域增量成本和最优输出功率；/n步骤2：计算电网系统内每个区域内总发电量和总需求的功率不平衡；/n步骤3：求解电网系统中每个区域经济调度问题，即求得每个区域增量成本；/n步骤4：比较电网系统增量成本和各区域增量成本，以确定联络线转移功率的流向；以及/n步骤5：检查联络线容量约束，并确定转移功率路径，完成智能电网多区域经济调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于智能电网多区域经济调度的方法，包括：
步骤1：计算包含多个区域电网系统的虚拟单区域增量成本和最优输出功率；
步骤2：计算电网系统内每个区域内总发电量和总需求的功率不平衡；
步骤3：求解电网系统中每个区域经济调度问题，即求得每个区域增量成本；
步骤4：比较电网系统增量成本和各区域增量成本，以确定联络线转移功率的流向；以及
步骤5：检查联络线容量约束，并确定转移功率路径，完成智能电网多区域经济调度。


2.根据权利要求1所述的适用于智能电网多区域经济调度的方法，所述步骤1，包括：
步骤1.1：初始化发电成本系数并给定一组初始值；
步骤1.2：计算对偶变量ωk；
步骤1.3：计算牛顿方向Δxk；
步骤1.4：利用回溯线搜索法选择一个合适的步长dk，即进行内循环；
步骤1.5：更新步长dk←βdk，其中β为取值于(0，1)的常数；以及
步骤1.6：利用对k时刻发电量xk更新得到k+1时刻的发电量xk+1。


3.根据权利要求2所述的适用于智能电网多区域经济调度的方法，步骤1.4包括：
步骤1.4.1：初始化任意步长dk；
步骤1.4.2：计算初始向量：
步骤1.4.3：执行平均一致性算法；以及
步骤1.4.4：判断内部循环的终止条件。


4.根据权利要求3所述的适用于智能电网多区域经济调度的方法，判断内部循环(即索引指标为τ的循环)的终止条件为：和分别代表向量v2和向量v3执行平均一致性算法后收敛值的二范数。


5.根据权利要求1所述的适用于智能电网多区域经济调度的方法，所述步骤1，还包括：
步骤1.7：判断外部循环(即索引指标为k的循环)的终止条件其中σ＞0且为常数，和分别代表向量v1和向量v2执行平均一致性算法后收敛值的二范数，如果条件满足，执行步骤1.8；
步骤1.8：检查发电量的上下限约束，即判断Pi*...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦家虎，万艳妮，李曼，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34