考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法及系统技术方案

本公开提出了考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法及系统，方法包括：获取电源新建方案数据，建立输电网双层规划模型，上层建立以成本最小、可靠性最高和运行效率最高为多目标的多目标规划模型；下层根据典型场景建立多场景校验模型；对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，将求解结果发送至下层的多场景校验模型校验，下层模型校验结果返回给上层修正求解结果，直到满足迭代精度，输出最终的输电网配置方案。通过双层规划模型，上层模型求解结果通过下层模型利用典型场景进行校验，充分考虑了不确定因素对于输电网规划的影响，使得输电网规划方案更能承受风电和负荷的波动，上下层共同进化更适用于风电渗透率高的电网。

【技术实现步骤摘要】
考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法及系统
本公开涉及输电网相关
，具体的说，是涉及考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，并不必然构成在先技术。随着化石能源的日益紧缺以及环境问题的加重，风能等可再生能源发电得到了快速的发展，风力发电具有波动性与随机性的特点，急剧增加了未来电网的不确定性因素，仅考虑负荷侧不确定性的传统规划方法已无法满足未来电网的发展要求，需要电网规划方法更具柔性，并且兼顾考虑源荷不确定性。在可再生能源渗透率较高的电网条件下，电网规划不能单纯满足可靠性、经济性的要求，还需考虑运行效率、大电网的安全等方面的要求。这些具有不同侧重点的规划要求相互联系，有的互为矛盾，而多目标电网规划需要协调好多个规划目标的实现。专利技术人发现，传统电网规划方法大多只考虑单一目标的电网规划；并且针对输电网规划模型，现有的求解方法大多利用直流潮流方法求解，但直流潮流忽略了线路电阻和并联支路，同时不考虑无功与电压之间的关系，其线性表达对于大型电力系统来说不够精确。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法及系统，提出柔性规划方法，不仅考虑未来电网的多重不确定性，还兼顾电网运行效率、经济性与可靠性等目标，改进求解算法，同时兼顾计算精度和计算效率。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一个或多个实施例提供了考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，包括如下步骤：获取电源新建方案数据，建立输电网双层规划模型，上层建立以成本最小、可靠性最高和运行效率最高为多目标的多目标规划模型；下层根据典型场景建立多场景校验模型；对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，将求解结果发送至下层的多场景校验模型校验，下层模型校验结果返回给上层用于修正上层模型的求解结果，直到满足迭代精度，输出最终的输电网配置方案。一个或多个实施例提供了考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划系统，包括：模型建立模块：被配置为用于获取电源新建方案数据，建立输电网双层规划模型，上层建立以成本最小、可靠性最高和运行效率最高为多目标的多目标规划模型；下层根据典型场景建立多场景校验模型；迭代求解模块：被配置为用于对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，将求解结果发送至下层的多场景校验模型校验，下层模型校验结果返回给上层用于修正上层模型的求解结果，直到满足迭代精度，输出最终的输电网配置方案。一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法所述的步骤。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开的输电网规划模型为双层规划模型，上层为考虑经济性、可靠性和运行效率的多目标规划，对上层模型求解获得输电网规划方案，上层规划方案决策结果传递给下层进行校验。下层模型利用典型场景进行校验，充分考虑了不确定因素对于输电网规划的影响，使得输电网规划方案更能承受风电和负荷的波动，并将校验结果返回给上层的约束条件，上下层互相修正共同进化，使得规划决策方案更适用于风电渗透率越来越高的电网。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。图1是本公开实施例1的输电网多目标柔性规划方法流程图；图2是本公开实施例1中采用NSGA-II算法求解上层模型流程图；图3是本公开实施例1的示例输电网系统拓扑图示意图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。实施例1在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，包括如下步骤：步骤1、获取电源新建方案数据，建立输电网双层规划模型，上层建立以成本最小、可靠性最高和运行效率最高为多目标的多目标规划模型；下层根据典型场景建立多场景校验模型；步骤2、对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，将求解结果发送至下层的多场景校验模型校验，下层模型校验结果返回给上层修正求解结果，直到满足迭代精度，输出最终的输电网配置方案。可选的，电源新建方案包括新建电源的规模和选址、输电走廊可扩建回数、系统线路参数、风电场系统负荷历史数据和风速历史数据等。本实施例的双层规划模型，上层为考虑经济性、可靠性和运行效率的多目标规划，上层规划方案决策结果传递给下层进行校验。下层模型利用典型场景进行校验，充分考虑了不确定因素对于输电网规划的影响，使得输电网规划方案更具柔性。下层模型校验结果返回给上层的约束条件，不断修正改进上层决策方案，上下层相互约束，共同改进，直到满足迭代精度，从而获得输电网的最优规划方案。步骤1中为模型的构建步骤，输电网双层规划模型的上层，建立的多目标规划模型，其中多目标可以包括投建和运行成本最小、可靠性最高和运行效率最高等，具体的，本实施例的输电网模型中综合考虑投资维护费用、系统年运行费用、可靠性和运行效率，多目标函数可以包括如下：1)规划方案建设投资成本最小的目标函数，可以为：式中：目标f1为规划方案的建设投资等年值费用；k1为资金回收系数，rd为贴现率，y为工程经济使用年限；k2为工程固定运行费用率；cmn为节点m与n间待建线路单位长度造价；xmn为节点m与n间新建线路回路数；lmn为节点m与n间待建线路的长度；Ω1为待选新建线路集合。2)网损费用最小的目标函数，可以为：式中：目标f2为线路的可变运行费用，用年网损费用表示；k3为年网损费用系数，ρ为网损电价，τ为最大负荷损耗时间，U为系统额定电压；rij为线路ij的电阻；Pij为正常情况下线路ij输送的有功功率；Ω2为网络中已有和新建的线路集合。3)可靠性目标：可以采用电量不足期望值EENS来衡量输电网的可靠性，EENS表示给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数，可靠性目标函数如下：minf3＝EENS(5)式中：Ui＝λi/λi+μi为元件i的不可用度，λi为元件i本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，其特征是，包括如下步骤：/n获取电源新建方案数据，建立输电网双层规划模型，上层建立以成本最小、可靠性最高和运行效率最高为多目标的多目标规划模型；下层根据典型场景建立多场景校验模型；/n对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，将求解结果发送至下层的多场景校验模型校验，下层模型校验结果返回给上层用于修正上层模型的求解结果，直到满足迭代精度，输出最终的输电网配置方案。/n

【技术特征摘要】
1.考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，其特征是，包括如下步骤：
获取电源新建方案数据，建立输电网双层规划模型，上层建立以成本最小、可靠性最高和运行效率最高为多目标的多目标规划模型；下层根据典型场景建立多场景校验模型；
对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，将求解结果发送至下层的多场景校验模型校验，下层模型校验结果返回给上层用于修正上层模型的求解结果，直到满足迭代精度，输出最终的输电网配置方案。


2.如权利要求1所述的考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，其特征是：所述双层规划模型的上层多目标规划模型的目标函数包括：规划方案建设投资成本最小的目标函数、网损费用最小的目标函数、可靠性目标函数和运行效率最高的目标函数。


3.如权利要求2所述的考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，其特征是：所述多目标规划模型的约束条件包括：
输电网系统潮流平衡约束；
新建线路数目小于可用输电走廊数目；
输电线路潮流不大于该线路潮流极限；
发电机组出力在机组出力上下限范围内；
弃风容量不超过风电场实际出力，并且小于双层规划模型的下层模型返回的期望值；
切负荷容量不超过负荷功率需求，并且小于双层规划模型的下层模型返回的期望值。


4.如权利要求1所述的考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，其特征是：对上层的多目标规划模型进行求解获得输电网配置方案，采用带有精英保留策略的快速非支配排序遗传算法，具体步骤为：
步骤21、初始化输电网新建线路方案，每条染色体代表一种新建线路方案，生成初始种群；
步骤22、对当前种群中的个体进行非支配排序和拥挤度计算；
步骤23、根据每个个体的非支配等级和拥挤距离，执行选择、交叉和变异操作，生成子代种群；
步骤24、合并父代种群和子代种群形成新种群，执行精英保留策略，根据每个个体的非支配等级和拥挤距离对新的种群排序，迭代执行步骤23至步骤24，直到满足迭代终止条件，输出最优个体，即为输电网规划方案。


5.如权利要求1所述的考虑源荷不确定性的输电网多目标柔性规划方法，其特征是：上层的多目标规划模型求解过程中，约束条件的判断中包括计算输电网节点的实际潮流，其中输电网节点中的风电机组节点的潮流计算方法为：获取输电线路风电机组节点的电压幅值和相角；根据给定风速计算风电场有功出力...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海南，王涛，胡丽，李丰硕，刘堃，周阳，陈兵兵，刘明，张锴，金峰，刘传良，薛云霞，王娟娟，李宗璇，宋静，孙华忠，孙娜，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司潍坊供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37