一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑动态重构的配网两阶段灵活性提升鲁棒优化调度方法，该方法包括步骤1，给定配电系统中的电源和RCS开关配置情况，可再生分布式电源的预测出力和预测误差；步骤2，建立基于鲁棒思想考虑动态重构的灵活性提升优化调度，即以配电系统的综合运行成本为目标，包括在主网的购电成本、远程可控制开关的运行成本和极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本，以安全运行约束和网络约束为约束条件，构建了提升系统灵活性的两阶段鲁棒优化模型；本发明专利技术考虑可再生分布式发电系统波动性和不确定性的两阶段鲁棒模型，充分利用动态重构提高了配电系统的灵活性。

A robust optimal scheduling method for improving distribution network flexibility considering dynamic reconfiguration

【技术实现步骤摘要】
一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法
本专利技术属于电力系统分析领域，尤其涉及一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法。
技术介绍
大力发展可再生能源是实现能源转型，走可持续发展之路的有效途径。我国提出2050年实现60％可再生能源的电力系统。高比例的分布式可再生能源接入配电网是未来智能配电网的基本特征。由于可再生能源发电具有多变性和不确定性的本质，给配电系统安全运行带来了严峻挑战。为保证配电网实时的供需平衡，配电系统必须具备一定的响应能力，即配电系统的灵活性，以尽可能减小或消除可再生能源的出力多变性和不确定性对配电网的影响，保证配电系统的安全运行。因此，如何提升配电系统的灵活性是当前亟需关注的重要科学问题之一。高比例的分布式可再生能源接入配电网，配电系统的运行方式更加多变，需要充分调度现有资源，满足多时间尺度下的功率平衡，其本质是要求对配电系统具备足够的灵活性以应对可再生能源出力的多变性与不确定性灵活性的运用。与输电网相比，网络拓扑结构的灵活多变是配电系统的重要特征体现，而网络重构是改变网络拓扑结构的重要手段。因此，网络重构提升配电系统灵活性的关键措施。根据配电系统运行的时间尺度，网络重构分为静态重构和动态重构。与静态重构相比，动态重构是通过提前配置的远程遥控开关(RemotelyControlledSwitches,RCSs)小时级别地改变网络的拓扑结构，进而改变负荷的供电路径、系统潮流和可再生分布式电源的相对位置。因此，更有效地应对配电系统中可再生分布式电源的不确定性和波动性，提高配电系统的灵活性。本专利技术公开了考虑可再生分布式发电系统波动性和不确定性的两阶段鲁棒模型，该模型充分利用网络端和电源端的灵活性资源，提高了配电系统的灵活性。此外，在配电系统整体和各时间断面的角度，提出了一组灵活性评估指标，能够对动态重构方案提升配电系统灵活性进行定量评估。
技术实现思路
为了提升配电系统的灵活性，本专利技术的目的在于提供一种考虑动态重构的两阶段灵活性提升方法，充分考虑电源端和网络端的灵活性资源，提升配电系统的灵活性。在电源端，考虑了快速启停分布式电源和变电站的爬坡能力和最大容量；在网络端，考虑了手动开关和RCS开关的状态，一旦确定手动开关状态，在评估周期内不能改变，但可以改变RCS开关的状态，以实现动态重构，为系统提供灵活性。具体技术方案包括以下步骤：步骤1给定配电系统中的电源和RCS开关配置情况，可再生分布式电源的预测出力和预测误差；步骤2建立基于鲁棒思想考虑动态重构的灵活性提升优化调度，即以配电系统的综合运行成本为目标，包括在主网的购电成本、远程可控制开关的运行成本和极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本。以安全运行约束和网络约束为约束条件，构建了提升系统灵活性的两阶段鲁棒优化模型；步骤3采用列生成算法进行求解，获得RCS开关的动态运行方案和各机组的运行方案；步骤4根据模型得到的结果，在配电系统周期内的角度和各时间断面角度，计算上调灵活性和下调灵活性；步骤5根据各时间断面的上调灵活性和下调灵活性，计算出系统的上调灵活性期望、系统的下调灵活性期望、系统上调灵活性不足的时间占比和系统下调灵活性不足的时间占比；步骤6根据灵活性评估指标，定量评估本专利技术方案对配电系统灵活性的提升。所述步骤2中，以配电系统的综合运行成本为目标，包括在主网的购电成本、远程可控制开关的运行成本和极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本，其函数表示形式为：其中，MOC为系统的运行成本；为远程可控制开关的运行成本；为在主网的购电成本；为极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本；CRCS、Csub、Cshed和Ccut分别为远程可控制开关的运行成本系数、在主网的购电成本系数、弃可再生能源成本系数和切负荷的成本系数。αij,t和βij,t分别为远程可控制开关闭合标志位和断开标志位；和分别为弃可再生能源有功功率和切负荷有功功率。所述步骤2中，安全运行约束表示为：其中，和为不确定变量，分别为可再生分布式电源的有功出力和无功出力；式(5)和(6)为有功和无功平衡约束，表示对于给定区间任意的和都应该使等式成了。和分别为表示变电站的有功和无功出力；Hij,t和Gij,t分别表示线路上的有功和无功功率；式(6)为线路容量约束，为线路允许的最大容量；cij,t表示线路状态，若cij,t＝1，线路出与闭合状态，否则线路为断开状态。式(7)为变电站出力上下限约束，和表示变电站有功出力的最小值和最大值；和表示变电站无功出力的最小值和最大值；式(8)为变电站爬坡约束，和为变电站的上爬坡率和下爬坡率；式(9)为电压差等式，式(10)为节点电压上下限约束，rij和xij分别表示线路的阻抗和导纳；和分别表示节点电压的下限和上限；M表示较大的数。所述步骤2中，配电系统辐射状网络拓扑约束表示为：αij,t+βij,t≤1(15)其中，式(11)表示配电系统的辐射状约束，Nbus和Nsub分别为节点个数和变电站个数；式(19)表示自动开关和RCS开关状态约束，0-1参数zij表示线路是否配置RCS开关，如果线路装配有RCS开关，则取zij＝1，在评估周期内，开关开断状态允许改变；如果线路没有装配RCS开关，则取zij＝0，在评估周期内，开关开断状态不允许改变；式(14)表示αij,t和βij,t不能同时取1；式(15)表示开关动作次数约束，避免开关频繁变化，以保证开关使用寿命和减少切换成本。所述步骤2中，基于鲁棒思想考虑动态重构的灵活性提升优化调度模型，其最终函数表示形式为：其中，x＝[αij,t；βij,t；cij,t]，所述步骤3中，采用列生成算法进行求解的具体过程如下：步骤1)设定原问题可行解的上界为UB＝+∞，下界为LB＝-∞，选择收敛水平ε，迭代次数K＝1。步骤2)求解子问题MP，并得到最优解(xk+1,θk+1,y1*,...,yk*)，并设置LB＝max{LB,MP}；步骤3)求解子问题SP，并得到最优解yk*和uk*，并设置UB＝min{UB,MP+SP}；步骤4)判断是否收敛，如果UB-LB≤ε，迭代终止，并返回最优解；否则，返回约束θk+1≥SP和约束(5)-(11)，返回步骤2)继续迭代求解。所述步骤4中，配电系统周期内的角度和各时间断面角度，计算上调灵活性和下调灵活性，具体过程如下：其中，式(17)和(18)是配电系统在周期内的角度评估系统的上调和下调灵活性，式(17)表示配电系统在周期内的负荷供应率，其值在[0,1]范围内，其值越大，表示系统在周期内的负荷供应率越大，即上调灵活性越大；式(18)表示配电系统在周期内的可再生能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1给定配电系统中的电源和RCS开关配置情况，可再生分布式电源的预测出力和预测误差；/n步骤2建立考虑动态重构的灵活性提升鲁棒优化调度，即以配电系统的综合运行成本为目标，包括在主网的购电成本、远程可控制开关的运行成本和极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本，以安全运行约束和网络约束为约束条件，构建了提升系统灵活性的两阶段鲁棒优化模型；/n步骤3采用列生成算法进行求解，获得RCS开关的动态运行方案和各机组的运行方案；/n步骤4根据模型得到的结果，在配电系统周期内的角度和各时间断面角度，计算上调灵活性和下调灵活性；/n步骤5根据各时间断面的上调灵活性和下调灵活性，计算出系统的上调灵活性期望、下调灵活性期望、系统上调灵活性不足的时间占比和下调灵活性不足的时间占比；/n步骤6根据灵活性评估指标，定量评估本专利技术方案对配电系统灵活性的提升。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1给定配电系统中的电源和RCS开关配置情况，可再生分布式电源的预测出力和预测误差；
步骤2建立考虑动态重构的灵活性提升鲁棒优化调度，即以配电系统的综合运行成本为目标，包括在主网的购电成本、远程可控制开关的运行成本和极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本，以安全运行约束和网络约束为约束条件，构建了提升系统灵活性的两阶段鲁棒优化模型；
步骤3采用列生成算法进行求解，获得RCS开关的动态运行方案和各机组的运行方案；
步骤4根据模型得到的结果，在配电系统周期内的角度和各时间断面角度，计算上调灵活性和下调灵活性；
步骤5根据各时间断面的上调灵活性和下调灵活性，计算出系统的上调灵活性期望、下调灵活性期望、系统上调灵活性不足的时间占比和下调灵活性不足的时间占比；
步骤6根据灵活性评估指标，定量评估本发明方案对配电系统灵活性的提升。


2.根据权利要求1所述的一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述步骤2中，以配电系统的综合运行成本为目标，包括在主网的购电成本、远程可控制开关的运行成本和极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本，其函数表示形式为：



其中，









MOC为系统的运行成本；为远程可控制开关的运行成本；为在主网的购电成本；为极端场景下的弃可再生能源和切负荷的惩罚成本；CRCS、Csub、Cshed和Ccut分别为远程可控制开关的运行成本系数、在主网的购电成本系数、弃可再生能源成本系数和切负荷的成本系数。αij,t和βij,t分别为远程可控制开关闭合标志位和断开标志位；和分别为弃可再生能源有功功率和切负荷有功功率。


3.根据权利要求1所述的一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述步骤2中，安全运行约束表示为：





















其中，和为不确定变量，分别为可再生分布式电源的有功出力和无功出力；式(5)和(6)为有功和无功平衡约束，表示对于给定区间任意的和都应该使等式成了，和分别为表示变电站的有功和无功出力；Hij,t和Gij,t分别表示线路上的有功和无功功率；式(6)为线路容量约束，为线路允许的最大容量；cij,t表示线路状态，若cij,t＝1，线路出与闭合状态，否则线路为断开状态；式(7)为变电站出力上下限约束，和表示变电站有功出力的最小值和最大值；和表示变电站无功出力的最小值和最大值；式(8)为变电站爬坡约束，和为变电站的上爬坡率和下爬坡率；式(9)为电压差等式，式(10)为节点电压上下限约束，rij和xij分别表示线路的阻抗和导纳；和分别表示节点电压的下限和上限；M表示较大的数。


4.根据权利要求1所述的一种考虑动态重构的配网灵活性提升鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述步骤2中，配电系统辐射状网络拓扑约束表示为：









αij,t+βij,t≤1(15)



其中，式(11)表示配电系统的辐射状约束，Nbus和Nsub分别为节点个数和变电站个数；式(19)表示自动开关和RCS开关状态约束，0-1参数zij表示线路是否配置RCS开关，如果线路装配有RCS开关，则取zij＝1，在评估周期内，开关开断状态允许改变；如果线路没有装配RCS开关，则取zij＝0，在评估周期内，开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：武忠山，秦超，曾沅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12