一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法技术

本发明专利技术公开了一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，以含常规机组，风电机组以及负荷侧的需求响应计划为出清资源的能量和旋转备用市场出清模型为研究对象，建立了以系统运行成本最小和系统风险水平最小为目标的计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清机组组合模型；采用多目标帕累托强度进化算法和模糊算法确定最佳的能量和旋转备用市场出清方案。采用本发明专利技术方法确定的市场出清方案有效降低了系统中风电并网所带来的风险，降低系统运行风险等级。

【技术实现步骤摘要】
一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法
本专利技术涉及一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，属于电力调度

技术介绍
风能是一种干净的可再生能源，它不会随着其本身的转化和利用而减少，也不会像矿物燃料一样带来严重的污染问题。合理的使用风能，减少化石燃料的使用，可以减少调度成本。风能具有很多优点，但它也是不确定的和易变的。这给电力系统的运行和安全带来了挑战。电力系统安全分析必须考虑风能的这些方面，以及由于用户需求的不确定性，负荷预测也总是会有一些误差。这无疑又提高了系统的危险水平。在竞争激烈的电力市场中，发电商通过报价提供电量和旋转备用，用户可以消耗电量和提供备用。在调度中合理的选择机组调度计划和备用安排，能降低系统成本，降低系统的危险水平。通过制定相应的需求响应制度提供旋转备用，用于日前市场补偿风电和负荷的随机性，能进一步降低调度危险水平。以往研究考虑了不确定风电的出力对系统总成本影响以及负荷侧实施需求响应计划对风电并网的补偿作用，但未考虑需求侧备用报价以及需求侧用户的不确定性成本，除此之外，负荷的不确定性模型也未明确定义。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，以含常规机组，风电机组以及负荷侧的需求响应计划为出清资源的能量和旋转备用市场出清模型为研究对象，建立以系统运行成本最小和系统风险水平最小为目标的计及多重不确定的能量和旋转备用市场出清机组组合模型。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，包括：建立以常规机组，风电机组以及负荷侧的需求响应计划为出清资源的能量和旋转备用市场出清机制目标函数；所述目标函数包括：总运行成本最小化目标函数和最小化系统风险目标函数；所述总运行成本最小化目标函数为：MinmizeCSRi(PSRi)＝xi+yiPSRi；Cwj(Pwj)＝djPwj；Ck(Pshd,k)＝a'k+b'k(Pshd,k)+c'k(Pshd,k)2；其中，Ci是第i个常规机组的燃料费用函数，PGi是第i个常规机组实时出力值，NG是常规机组数量，CSRi是第i个常规机组提供的旋转备用费用函数，PSRi是第i个常规机组提供的旋转备用，NW是风电机组数，Cwj是第j个风电机组直接购买风电费用函数，Pwj是第j个风电机组的风电计划出力，Cr,wj是第j个风电机组的风电高估成本，Cp,wj是第j个风电机组的风电低估成本，Pwj,av是第j个风电机组可获得的风电，NL是负荷，Cr,Dk是第k个负荷的高估负荷导致的成本，PDk是第k个负荷的计划负荷，PDk,av是第k个负荷预测的负荷，Cp,Dk是第k个负荷的低估惩罚成本，Ck是第k个负荷的需求响应成本，Pshd,k是第k个负荷的需求响应出力值，ai，bi，ci是常规机组燃料费用中的三个成本系数，xi，yi是常规机组旋转备用费用的成本系数，dj是第j个风电机组的直接成本系数，kr,j是第j个风电机组的备用成本系数，kp,j是第j个风电机组的惩罚成本系数，Prj是第j个风电机组的额定值，Pwj,av是第j个风电机组的可获得出力值，kr,k是第k个负荷需求的备用成本系数，是预测负荷的上限、下限，a'k，b'k，c'k需求响应成本系数，kp,k是第k个负荷需求的惩罚成本系数，fp(p)是风电输出功率的概率密度函数，p是风电机组输出功率，fl(l)是不确定性负荷的概率密度分布函数，l是不确定性负荷；所述最小化系统风险目标函数为：其中，u为系统安全等级，W(PD)min是风电渗透的下限，W(PD)max是风电渗透的上限；采用多目标帕累托强度进化算法求解所述两个目标函数，得到最优解集；采用模糊算法从所述最优解集中选择出最佳折衷解，作为能量和旋转备用市场出清方案。进一步的，所述目标函数需满足以下约束条件：1A、节点功率平衡约束：其中，Gij和Bij构成节点导纳矩阵，Yij＝Gij+jBij是节点导纳矩阵的(i,j)项，PDi是主线i上连接的负荷，n是系统中主线数，Vi是主线i上的电压向量的模，δi是主线i上的电压相位角；1B、总旋转备用需求约束：其中，PG,largest指最大容量发电机意外停机所造成的功率缺额；1C、发电约束：其中，Pwj,f是第j个风电机组的预测风电输出，是第i个常规机组的出力下限，是第i个常规机组上一时刻出力，是第i个常规机组向下爬坡值，是第j个风电机组的风电下限，是第i个常规机组向上爬坡值；1D、需求约束：PDk≤PDk；其中，PDk是需求的下限；1E、机组旋转备用约束：其中，是最大备用容量；1F、需求侧备用约束：0≤Pshd,k≤PDk-PDk；1G、安全约束：0≤u≤1；1H、还需满足：Vimin≤Vi≤Vimax；Timin≤Ti≤Timax；其中，Sij是功率流，是i和j总线之间线路的传输极限，Ti是变压器分接头位置，Timin，Timax是变压器分接头设置的最小值和最大值，Vimin，Vimax是主线i上电压模的最小值和最大值。进一步的，所述风电输出功率的概率密度函数为：其中，vi是切入风速，vr是额定风速，vo是切出风速，pr是额定风电机组输出功率，h＝(vr/vi)-1是中间参数，k是形状参数，c是尺度参数。进一步的，所述不确定性负荷的概率密度分布函数为：其中，uL是不确定负荷的平均值，σL是不确定负荷的标准差，l为不确定性负荷。进一步的，所述采用模糊算法从所述最优解集中选择出最佳折衷解，包括：计算所述最优解集中每个目标函数的隶属函数值；基于所述目标函数的隶属函数值计算非支配解的隶属函数值；定义最优解集中的解为非支配解，每个非支配解中包含：常规机组实时出力，常规机组提供的旋转备用，风电计划出力，计划负荷，需求响应出力，系统总运行成本和系统安全等级；选取隶属函数值最大的非支配解作为最佳折衷解。进一步的，所述计算所述最优解集中每个目标函数的隶属函数值，包括：其中，u(Fi)表示第i个目标函数的隶属函数值，i＝1,2,...,Nobj，Fimax和Fimin是所有非支配解中第i个目标函数的最大值和最小值，Fi是第i个目标函数的值，Nobj是目标函数的个数。进一步的，所述基于所述目标函数的隶属函数值计算非支配解的隶属函数值，包括：其中，为第k个非支配解的隶属函数值，u(Fik)为第k个非支配解的第i个目标函数的隶属函数值，K为非支配解的个数。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，其特征在于，包括：/n建立以常规机组，风电机组以及负荷侧的需求响应计划为出清资源的能量和旋转备用市场出清机制目标函数；/n所述目标函数包括：总运行成本最小化目标函数和最小化系统风险目标函数；/n所述总运行成本最小化目标函数为：/nMinmize/n

【技术特征摘要】
1.一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，其特征在于，包括：
建立以常规机组，风电机组以及负荷侧的需求响应计划为出清资源的能量和旋转备用市场出清机制目标函数；
所述目标函数包括：总运行成本最小化目标函数和最小化系统风险目标函数；
所述总运行成本最小化目标函数为：
Minmize






CSRi(PSRi)＝xi+yiPSRi；
Cwj(Pwj)＝djPwj；












Ck(Pshd,k)＝a'k+b'k(Pshd,k)+c'k(Pshd,k)2；
其中，Ci是第i个常规机组的燃料费用函数，PGi是第i个常规机组实时出力值，NG是常规机组数量，CSRi是第i个常规机组提供的旋转备用费用函数，PSRi是第i个常规机组提供的旋转备用，NW是风电机组数，Cwj是第j个风电机组直接购买风电费用函数，Pwj是第j个风电机组的风电计划出力，Cr,wj是第j个风电机组的风电高估成本，Cp,wj是第j个风电机组的风电低估成本，Pwj,av是第j个风电机组可获得的风电，NL是负荷，Cr,Dk是第k个负荷的高估负荷导致的成本，PDk是第k个负荷的计划负荷，PDk,av是第k个负荷预测的负荷，Cp,Dk是第k个负荷的低估惩罚成本，Ck是第k个负荷的需求响应成本，Pshd,k是第k个负荷的需求响应出力值，ai，bi，ci是常规机组燃料费用中的三个成本系数，xi，yi是常规机组旋转备用费用的成本系数，dj是第j个风电机组的直接成本系数，kr,j是第j个风电机组的备用成本系数，kp,j是第j个风电机组的惩罚成本系数，Prj是第j个风电机组的额定值，Pwj,av是第j个风电机组的可获得出力值，kr,k是第k个负荷需求的备用成本系数，是预测负荷的上限、下限，a'k，b'k，c'k需求响应成本系数，kp,k是第k个负荷需求的惩罚成本系数，fp(p)是风电输出功率的概率密度函数，p是风电机组输出功率，fl(l)是不确定性负荷的概率密度分布函数，l是不确定性负荷；
所述最小化系统风险目标函数为：






其中，u为系统安全等级，W(PD)min是风电渗透的下限，W(PD)max是风电渗透的上限；
采用多目标帕累托强度进化算法求解所述两个目标函数，得到最优解集；
采用模糊算法从所述最优解集中选择出最佳折衷解，作为能量和旋转备用市场出清方案。


2.根据权利要求1所述的一种计及多重不确定性的能量和旋转备用市场出清方法，其特征在于，所述目标函数需满足以下约束条件：
1A、节点功率平衡约束：






其中，Gij和Bij构成节点导纳矩阵，Yij＝Gij+jBij是节点导纳矩阵的(i,j)项，PDi是主线i上连接的负荷，n是系统中主线数，Vi是主线i上的电压向量的模，δi是主线i上的电压相位角；
1B、总旋转备用需求约束：



其中，PG,largest指最大容量发电机意外...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼楠，何越，李慧勇，辛阔，王科，陈静鹏，张勇，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44