增量式配电网双层随机优化运行方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种增量式配电网双层随机优化运行方法及系统，包括：获取设定场景下可调度单位和储能设备的运营成本、配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价、可调度机组和储能设备的预备存储功率及存储价格信息，以增量配电网的总运营成本最低为目标，构建配电网上层优化模型；获取设定场景下DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率、MGO和零售市场之间的交换功率、零售市场电力价格、EV的充放电速率和充放电价格信息，以自治MGO的利润最大化为目标，构建配电网下层优化模型；将上述双层优化问题转换成单层优化问题进行求解，得到配电网优化运行策略。本发明专利技术方法适用于存在多参与主体的状况下，实现增量配电网的最优调度及经济运行。

【技术实现步骤摘要】
增量式配电网双层随机优化运行方法及系统
本专利技术涉及配电网优化
，尤其涉及一种增量式配电网双层随机优化运行方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着“碳中和”时代的到来，大量高比例可再生能源将接入电网，使得增量配电网的安全稳定运行成为未来电力系统的主要挑战之一。随着新一轮电力体质改革的日趋深入，增量配电网已经成为更能适应市场多元化竞争格局的新一代配电系统。其多元化、开放性、配售一体化的特点，更能符合当前新能源建设需求，并将在未来能源体质革命中发挥重要的支撑作用。随着分布式能源的大量渗入，增量配电网已从传统的无源配电系统转变为有源配电系统(ActiveDistributionSystems,ADS)。作为一个开放性的市场，增量配电网允许包含风电、光伏等新能源及储能系统的微电网接入并参与市场竞争。然而，不同传统存量配电系统，作为私有实体的微电网在不同时期容量可变，其发电量将由其市场盈利行为决定。此时，配电系统运营商的运营成本与各参与方市场收益间的博弈已成为新一代增量配电系统运行的主要矛盾。为解决上述矛盾，运营商必须以更为有效的方式与各电力参与者进行互动和交易。而运营商与发电商之间的利益博弈使得配电网优化过程变得相当复杂。现有的双层优化模型中，没有研究配电网约束下的能源和备用同时调度问题。另一方面，在所提供的框架下，ADS的自主经营者不被允许参与零售市场等不同的电力市场。此外，在以往的工作中，尚未研究依赖的生态友好型IPL对独立MGO的优化运行的影响。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种增量式配电网双层随机优化运行方法及系统，基于双层随机优化模型，利用上层优化为运营商提供配电网最佳调配策略，利用下层优化为发电商争取最大利益。为了实现上述目的，在一些实施方式中，采用如下技术方案：一种增量式配电网双层随机优化运行方法，包括：获取设定场景下可调度单位和储能设备的运营成本、配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价、可调度机组和储能设备的预备存储功率及存储价格信息，以增量配电网的总运营成本最低为目标，构建配电网上层优化模型；获取设定场景下DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率、MGO和零售市场之间的交换功率、零售市场电力价格、EV的充放电速率和充放电价格信息，以自治MGO的利润最大化为目标，构建配电网下层优化模型；将上述双层优化问题转换成单层优化问题进行求解，得到配电网优化运行策略。作为进一步地方案，构建配电网上层优化模型，具体为：其中，分别是指在场景s中，t时刻上层优化可调度单位和储能设备的运营成本；分别是指在场景s中，t时刻配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价；分别是指在场景s中，t时刻配电网与微电网间交换功率，为分时交换价格；分别是指在场景s中，t时刻配电网与微电网间交换的存储功率，为分时交换价格；分别为场景s中，上层优化第i个可调度机组在t时刻的预备存储功率及存储价格；分别为场景s中，上层优化第j个储能设备在t时刻的预备存储功率及存储价格。作为进一步地方案，所述配电网上层优化模型将配电网与电力批发市场交换功率、与微电网购电和存储功率、最佳运行点及本地分布式能源供电功率作为决策变量。作为进一步地方案，所述配电网上层优化模型的约束条件包括：配电网优化约束条件、配电系统功率均衡条件、配电系统的储备金余额、配电系统运营商向微电网出售电力和储备的约束条件、配电网运营商与批发市场之间的功率交换约束条件、上层风力涡轮机的约束条件、上层光伏系统的约束条件、上层可调度单元的约束条件以及高层压缩空气储能系统的约束条件。作为进一步地方案，构建配电网下层优化模型，具体为：其中，表示在t时刻，DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率；表示场景s中，t时刻MGO和零售市场之间的交换功率；表示场景s中t时刻的零售市场价格；表示第j个EV在t时刻的充电速率；表示第j辆EV充电价格；指场景s中，下层可调度单元在时间t时的运行成本；指上层第i个可调度单位的预定储备价格；指场景s中第j个EV在时间t时的放电速率；指第j个EV的放电价格，表示在场景s中，t时刻的第j个EV的预定储备；表示按下级第j个EV计算的计划储量价格。作为进一步地方案，所述配电网下层优化模型以零售市场的最优交换权、DSO的最优销售权和储备权、IPL的最优交换权以及本地客户的承诺储备权和营业点作为决策变量。作为进一步地方案，所述配电网下层优化模型的约束条件包括：微电网功率平衡、微电网储备平衡条件、微电网向配电系统运营商出售电力和储备的约束、微电网与零售市场交换功率的约束、低层风力涡轮机的约束、下级光伏系统的约束、下级可调度单元的约束以及下级智能停车场的约束。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种增量式配电网双层随机优化运行系统，包括：上层优化模型构建模块，用于获取设定场景下可调度单位和储能设备的运营成本、配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价、可调度机组和储能设备的预备存储功率及存储价格信息，以增量配电网的总运营成本最低为目标，构建配电网上层优化模型；下层优化模型构建模块，用于获取设定场景下DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率、MGO和零售市场之间的交换功率、零售市场电力价格、EV的充放电速率和充放电价格信息，以自治MGO的利润最大化为目标，构建配电网下层优化模型；双层优化模型求解模块，用于将上述双层优化问题转换成单层优化问题进行求解，得到配电网优化运行策略。本专利技术利用大M法(Big-M)将互补约束线性化，建立了所研究的双层随机规划问题的最终线性单水平模型：在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的增量式配电网双层随机优化运行方法。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的增量式配电网双层随机优化运行方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种新颖的双层随机规划方法，适用于存在多参与主体的状况下，实现增量配电网的最优调度及经济运行。在本专利提出的优化模型中，增量配电网作为领导者，力图实现最低成本运行；而分布式电源作为参与者，以盈利最大化为目标，与配电网实现能量交互与能量存储。考虑到新能源的随机特性，该优化问题是一个随机非线性双层优化问题，为实现求解，本专利采用KKT条件(Karush-Kuhn-TuckerConditions)将优化转换成单层优化问题，并利用大M法(Big-Mmethod)将优化模型线性化处理。该优化策略可实现新能源的高效接入的同时，增强增量配电网的运行安全性。本专利技术在独立的MGO在场的情况下，为ADS的最优能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增量式配电网双层随机优化运行方法，其特征在于，包括：/n获取设定场景下可调度单位和储能设备的运营成本、配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价、可调度机组和储能设备的预备存储功率及存储价格信息，以增量配电网的总运营成本最低为目标，构建配电网上层优化模型；/n获取设定场景下DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率、MGO和零售市场之间的交换功率、零售市场电力价格、EV的充放电速率和充放电价格信息，以自治MGO的利润最大化为目标，构建配电网下层优化模型；/n将上述双层优化问题转换成单层优化问题进行求解，得到配电网优化运行策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种增量式配电网双层随机优化运行方法，其特征在于，包括：
获取设定场景下可调度单位和储能设备的运营成本、配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价、可调度机组和储能设备的预备存储功率及存储价格信息，以增量配电网的总运营成本最低为目标，构建配电网上层优化模型；
获取设定场景下DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率、MGO和零售市场之间的交换功率、零售市场电力价格、EV的充放电速率和充放电价格信息，以自治MGO的利润最大化为目标，构建配电网下层优化模型；
将上述双层优化问题转换成单层优化问题进行求解，得到配电网优化运行策略。


2.如权利要求1所述的一种增量式配电网双层随机优化运行方法，其特征在于，构建配电网上层优化模型，具体为：



其中，分别是指在场景s中，t时刻上层优化可调度单位和储能设备的运营成本；分别是指在场景s中，t时刻配电网运营商与电力批发市场间交换功率与分时电价；分别是指在场景s中，t时刻配电网与微电网间交换功率，为分时交换价格；分别是指在场景s中，t时刻配电网与微电网间交换的存储功率，为分时交换价格；分别为场景s中，上层优化第i个可调度机组在t时刻的预备存储功率及存储价格；分别为场景s中，上层优化第j个储能设备在t时刻的预备存储功率及存储价格。


3.如权利要求2所述的一种增量式配电网双层随机优化运行方法，其特征在于，所述配电网上层优化模型将配电网与电力批发市场交换功率、与微电网购电和存储功率、最佳运行点及本地分布式能源供电功率作为决策变量。


4.如权利要求2所述的一种增量式配电网双层随机优化运行方法，其特征在于，所述配电网上层优化模型的约束条件包括：配电网优化约束条件、配电系统功率均衡条件、配电系统的储备金余额、配电系统运营商向微电网出售电力和储备的约束条件、配电网运营商与批发市场之间的功率交换约束条件、上层风力涡轮机的约束条件、上层光伏系统的约束条件、上层可调度单元的约束条件以及高层压缩空气储能系统的约束条件。


5.如权利要求1所述的一种增量式配电网双层随机优化运行方法，其特征在于，构建配电网下层优化模型，具体为：



其中，表示在t时刻，DSO和MGO之间的外汇储备双边合约费率；表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓博雅，张迎，张平康，周小飞，吕辉，唐栋君，
申请(专利权)人：南京南瑞信息通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32