计及不确定性的虚拟电厂鲁棒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计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法及装置，其中，该方法包括：将含有分布式发电和灵活性负荷的主动配电网等值为一个有功和无功出力可调的虚拟电厂；构建计及可再生能源出力和电力负荷不确定性的虚拟电厂安全运行可行域；通过约束聚合将虚拟电厂安全运行可行域投影为虚拟电厂鲁棒出力可行域；通过顶点枚举和列约束生成算法辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域顶点，进而得到刻画该可行域的线性不等式集。该方法实现了在虚拟电厂出力可行域辨识中内嵌考虑不确定性因素，可确保虚拟电厂在任意不确定性扰动下均可安全运行的出力可行域，有利于促进分布式发电资源的高效利用、有利于确保含分布式电源电力系统的安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
计及不确定性的虚拟电厂鲁棒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
，特别涉及一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法及装置。
技术介绍
随着经济的持续发展，城市、乡镇、工业园区的电力负荷快速增长。分布式光伏、风电、储能、小型热电联产机组、生物质发电等分布式电源以其高效、经济、环保的优点大量接入配电网。分布式电源的持续接入不仅可以供给本地负荷，还可以在新能源发电增加、本地负荷低谷时通过配电网外送电力，为输电网中其它地区的负荷提供支撑。同时，分布式电源集群控制可为电网调度运行提供更多的调节手段。因此，含有大量分布式电源的配电网正逐渐发展成为与电网进行双向能量交换的虚拟发电厂。虚拟电厂聚合了配电网内的海量分布式资源参与输电网的优化调度运行，可为输电网运行提供有功和无功调节灵活性。其典型运行方式为输电网调度机构优化决策虚拟电厂的有功和无功出力，虚拟电厂根据输电网调度结果控制内部分布式电源执行调度结果。虚拟发电厂参与输电网优化调度运行的关键是需要计算虚拟电厂的出力可行域，即不违反配电系统和分布式电源安全运行约束的虚拟电厂有功和无功出力范围。然而，分布式光伏、分布式风电等间歇性分布式电源出力具有显著的不确定性和波动性，配网中的有功和无功负荷同样存在不确定性。如果仅根据点预测结果计算虚拟电厂出力可行域，可能由于分布式电源出力的波动和负荷预测的误差导致调度结果对虚拟电厂无法执行，将引起配电网功率缺额、配电网电压越限、配电网潮流越限等安全问题。现有的文献和技术尚无法在虚拟电厂出力可行域计算中考虑分布式电源出力和电力负荷的不确定性，无法确保虚拟电厂在任何不确定性波动下均可安全可靠运行。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法，该方法实现了在虚拟电厂出力可行域辨识中内嵌考虑不确定性因素，可确保虚拟电厂在任意不确定性扰动下均可安全运行的出力可行域，有利于促进分布式发电资源的高效利用、有利于确保含分布式电源电力系统的安全可靠运行。本专利技术的另一个目的在于提出一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法，包括以下步骤：获取虚拟电厂内部配电系统运行参数；根据所述运行参数构建计及不确定性的虚拟电厂安全运行可行域模型，得到安全运行约束系数矩阵；根据所述运行参数构建虚拟电厂运行不确定集，并根据所述安全运行约束系数矩阵和所述虚拟电厂运行不确定集构建虚拟电厂鲁棒出力可行域模型；通过顶点枚举辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，并通过列约束生成法求解可行域顶点辨识问题。本专利技术实施例的计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法，通过不确定集和鲁棒优化的方法在虚拟电厂出力可行域的计算中考虑了不确定性因素，通过构建和辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，显式地刻画了虚拟电厂在任意不确定性扰动下均可安全运行的有功和无功出力范围，可保证可行域内的任意调度结果在任意不确定变量的扰动下均不违反虚拟电厂内部的安全运行约束，有利于提升含分布式电源的电力系统的安全性、经济性。另外，根据本专利技术上述实施例的计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述运行参数包括配电网网络参数、分布式发电运行参数和预测参数中的一项或多项。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述虚拟电厂运行不确定集为：其中，w是虚拟电厂运行不确定变量，包括有功电力负荷、无功电力负荷、间歇性分布式资源有功出力，w+、w-是对不确定变量w的置信区间的上界和下界，分别是第k个不确定变量的置信区间的上界和下界；是不确定变量置信区间的中点，即Δw是不确定变量相对置信区间中点的偏移量，Δwk是Δw的第k个元素；Nw是不确定变量的数量；Γ是不确定预算，取值为0～Nw的正整数；Γ限制了不确定集中最多可同时偏离预测区间中心的不确定变量的数量，进而控制了不确定集的大小。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述通过顶点枚举辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，包括：沿着不同的方向搜索虚拟电厂鲁棒出力可行域的顶点，并使用已搜索得到的顶点构建近似多边形；通过所述近似多边形各边界的法向量更新顶点搜索方向，搜索虚拟电厂鲁棒出力可行域的其余顶点；重复上述过程，计算得到所述虚拟电厂鲁棒出力可行域。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过求解两阶段可调鲁棒优化问题，计算虚拟电厂鲁棒出力可行域初始顶点集和初始近似多边形：其中，F(x,w)＝{(y,s)|By-s≤d-Ax-Cw,s≥0}，s是松弛变量，1表示元素全为1的列向量；M0是一个远大于1的正实数，其典型取值可以是配电网关口变压器容量的1000倍；ηm是优化问题目标函数系数，代表了搜索方向；对ηm依次取值(1,1)、(1,-1)、(-1,1)、(-1,-1)；对应的优化问题最优解记为vm，即为第m个初始顶点；将可行域顶点集合初始化为V0＝{v1,v2,v3,v4}；将初始顶点构成的多边形各个边界的方程的集合记为HT；计算V0中的点构成的多边形的中心，即v0＝(v1+v2+v3+v4)/4。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识装置，包括：获取模块，用于获取虚拟电厂内部配电系统运行参数；第一构建模块，用于根据所述运行参数构建计及不确定性的虚拟电厂安全运行可行域模型，得到安全运行约束系数矩阵；第二构建模块，用于根据所述运行参数构建虚拟电厂运行不确定集，并根据所述安全运行约束系数矩阵和所述虚拟电厂运行不确定集构建虚拟电厂鲁棒出力可行域模型；辨识模块，用于通过顶点枚举辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，并通过列约束生成法求解可行域顶点辨识问题。本专利技术实施例的计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识装置，通过不确定集和鲁棒优化的方法在虚拟电厂出力可行域的计算中考虑了不确定性因素，通过构建和辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，显式地刻画了虚拟电厂在任意不确定性扰动下均可安全运行的有功和无功出力范围，可保证可行域内的任意调度结果在任意不确定变量的扰动下均不违反虚拟电厂内部的安全运行约束，有利于提升含分布式电源的电力系统的安全性、经济性。另外，根据本专利技术上述实施例的计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述运行参数包括配电网网络参数、分布式发电运行参数和预测参数中的一项或多项。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述虚拟电厂运行不确定集为：其中，w是虚拟电厂运行不确定变量，包括有功电力负荷、无功电力负荷、间歇性分布式资源有功出力，w+、w-是对不确定变量w的置信区间的上界和下界，分别是第k个不确定变量的置信区间的上界和下界；是不确定变量置信区间的中点，即Δw是不确定变量相对置信区间中点的偏移量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取虚拟电厂内部配电系统运行参数；/n根据所述运行参数构建计及不确定性的虚拟电厂安全运行可行域模型，得到安全运行约束系数矩阵；/n根据所述运行参数构建虚拟电厂运行不确定集，并根据所述安全运行约束系数矩阵和所述虚拟电厂运行不确定集构建虚拟电厂鲁棒出力可行域模型；以及/n通过顶点枚举辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，并通过列约束生成法求解可行域顶点辨识问题。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及不确定性的虚拟电厂鲁棒出力可行域辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取虚拟电厂内部配电系统运行参数；
根据所述运行参数构建计及不确定性的虚拟电厂安全运行可行域模型，得到安全运行约束系数矩阵；
根据所述运行参数构建虚拟电厂运行不确定集，并根据所述安全运行约束系数矩阵和所述虚拟电厂运行不确定集构建虚拟电厂鲁棒出力可行域模型；以及
通过顶点枚举辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，并通过列约束生成法求解可行域顶点辨识问题。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数包括配电网网络参数、分布式发电运行参数和预测参数中的一项或多项。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟电厂运行不确定集为：



其中，w是虚拟电厂运行不确定变量，包括有功电力负荷、无功电力负荷、间歇性分布式资源有功出力，w+、w-是对不确定变量w的置信区间的上界和下界，分别是第k个不确定变量的置信区间的上界和下界；是不确定变量置信区间的中点，即Δw是不确定变量相对置信区间中点的偏移量，Δwk是Δw的第k个元素；Nw是不确定变量的数量；Γ是不确定预算，取值为0～Nw的正整数；Γ限制了不确定集中最多可同时偏离预测区间中心的不确定变量的数量，进而控制了不确定集的大小。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过顶点枚举辨识虚拟电厂鲁棒出力可行域，包括：
沿着不同的方向搜索虚拟电厂鲁棒出力可行域的顶点，并使用已搜索得到的顶点构建近似多边形；
通过所述近似多边形各边界的法向量更新顶点搜索方向，搜索虚拟电厂鲁棒出力可行域的其余顶点；
重复上述过程，计算得到所述虚拟电厂鲁棒出力可行域。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过求解两阶段可调鲁棒优化问题，计算虚拟电厂鲁棒出力可行域初始顶点集和初始近似多边形：



其中，F(x,w)＝{(y,s)|By-s≤d-Ax-Cw,s≥0}，s是松弛变量，1表示元素全为1的列向量；M0是一个远大于1的正实数，其典型取值可以是配电网关口变压器容量的1000倍；ηm是优化问题目标函数系数，代表了搜索方向；对ηm依次取值(1,1)、(1,-1)、(-1,1)、(-1,-1)；对应的优化问题最优解记为vm，即为第m个初始顶点；将可行域顶点集合初始化为V0＝{v1,v2,v3,v4}；将初始顶点构成的多边形各个边界的方程的集合记为HT；计算V0中的点构成的多边形的中心，即v0＝(v1+v2+v3+v4)/4。

【专利技术属性】
技术研发人员：钟海旺，谭振飞，夏清，康重庆，王宣元，汤洪海，
申请(专利权)人：清华大学，国网冀北电力有限公司，国网北京市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11