考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，包括如下步骤：1.根据实际的高压配电网推导线性有功功率平衡并总结了配电网中的径向结构约束。2.将确定性风火耦合发电系统容量规划模型构建为混合整数线性规划模型。3.基于椭圆形不确定性集合，提出了一种风火耦合发电系统鲁棒容量规划模型，以解决风力和负荷变化的不确定性。4.将该模型重新构造为方便处理的混合整数二阶锥规划模型。规划模型。规划模型。

【技术实现步骤摘要】
考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种风火耦合发电系统容量规划方法。

技术介绍

[0002]由于可再生资源的随机性，可再生资源在大型电力系统中的高度渗透对传统的规划和运营构成了严峻的挑战。捆绑式风火发电系统称为风火耦合发电系统(WTCGS)。鉴于风电本身具有不确定性，WTCGS通过风电场和火电厂之间的最佳发电调度为共享的输电线路提供相对稳定的发电。这种灵活的联合发电系统主要针对火力发电厂采用受安全约束的机组承诺(SCUC)，并通过配电网络(DN)进行负荷切换策略。这种协调可以减少共享传输线中间歇性的高风波动。与其他发电方式的协调调度不同，当风电在共享输电线路边界上的百分比略有增加时，采用负荷切换策略可以有效缓解火电的深度调峰压力。从运行的角度来看，负荷需求的波动和风力发电的波动是不确定的因素，因此考虑不确定性因素建立风火耦合发电容量规划模型(CPWTCGS)对WTCGS至关重要。

技术实现思路

[0003]针对上述技术的不足，本专利技术提供了一种考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，解决如何同时考虑配网重构与不确定性因素来为风火耦合系统构建容量规划模型的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种考虑配网重构与鲁棒性的风火耦合发电系统容量规划方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：通过配电网DN重构来均衡负荷和通过分布式能源DER供电来平衡风力波动造成的风火耦合发电系统输出功率的波动，即通过改变配电网络拓扑结构(即切换断路器的开关状态)和分布式能源发电来协调风火耦合发电系统以平衡总输出功率的波动；
[0006]建立功率协调模型：根据风火耦合发电系统与配网重构的功率协调来建立功率流，并包括以下功率协调约束条件：风电有功功率约束、配网重构条件约束、线性有功功率平衡约束、径向结构约束、变压器容量约束以及所有断路器的相邻时间间隔之间的切换时间限制约束；
[0007]步骤2：建立考虑配网重构的确定性风火耦合发电系统容量规划模型：以运行收益最大为目标函数，包括所述功率协调约束条件、火电机组输出功率约束、火电机组爬坡约束以及断路器开关状态取值约束；
[0008]步骤3：在考虑配网重构的确定性风火耦合发电系统容量规划模型的基础上，基于椭圆形不确定性理论，考虑风力与负荷变化的不确定性，构建考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划模型；
[0009]步骤4：将所述构建考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划模型重新构造为混合整数二阶锥形式。
[0010]进一步的，所述功率流如下：
[0011]功率流：
[0012][0013]其中，表示t时刻的总输出功率，δ％表示传输线上规定的功率范围；P
base
表示输电线上的基准功率；表示t时段母线ih上的火力有功功率；表示t时段母线ih上的风电有功功率；表示分布式能源的输出功率。
[0014]进一步的，，所述功率协调约束如下：
[0015]风电有功功率约束：
[0016][0017]其中，v(t)表示t时段内的风速；k
v
表示风力发电模型中的常数；v
ci
表示切入风速；v
r
表示额定风速；表示母线ih上的风力发电的额定容量。
[0018]需满足下列配网重构条件之一，才能进行配网重构：
[0019](i)令如果并且那么则有：
[0020][0021](ii)令如果并且那么则有：
[0022][0023]其中，表示t时刻母线ih上的有功负载，P
Gmin,ih
表示母线ih上的最小火力发电功率，P
Gmax,ih
表示母线ih上的最大火力发电功率；
[0024]根据配电网类型确定相应的线性有功功率平衡等式，用简写形式表示为：当满足配网重构的条件之一时，配网重构的功率平衡约束：
[0025][0026]其中，表示相对于母线ih的系数矩阵，表示相对于母线ih的常数矢量，S
t
表示断路器的开关状态矩阵；
[0027]根据配电网类型确定径向结构约束：
[0028]DSC型：S
i
+S
j
＝1；
[0029]SSC型：S
i
+S
j
+S
k
＝2；
[0030]TOSSC
‑
3和TOSSC
‑
2型：
[0031]TDSSC
‑
3型：
[0032]TDSSC
‑
2型：S
i
＝1；
[0033]其中，S
i
、S
j
、S
k
、S
m
、S
n
表示各个断路器的开关状态，取值为0或1，1表示开，0 表示关；
[0034]变压器器容量约束：
[0035][0036]所有断路器的相邻时间间隔之间的切换时间限制：
[0037][0038]其中，T表示总时间段数，TC
i,max
表示变电站i的额定容量，Ω(i)表示断路器相对于变电站i的二进制变量集；表示t时刻线路k的断路器的状态(用二进制量表示)；表示线路k的断路器到t时刻为止进行配网重构的总时间，通过对进行拓展，得到
[0039]进一步的，根据不同配电网类型下的线性有功功率平衡等式确定相应的矩阵表达式，分别如下所示：
[0040]DSC型：
[0041]SSC型：
[0042]TOSSC
‑
3型：
[0043]TOSSC
‑
2型：
[0044]TDSSC
‑
3型：
[0045]TDSSC
‑
2型：
[0046]其中，P
S,A1
、P
S,A2
、P
S,A3
分别表示来自站A1、A2、A3的实际输出功率；P
c
、P
d
、 P
e
分别表示变电站C、D、E上的实际负载；S
i
、S
j
、S
k
、S
m
、S
n
表示各个断路器的开关状态。
[0047]进一步的，所述目标函数如下：
[0048][0049]其中，是指风火耦合发电系统在t时段的售电收益：λ
S
表示风火耦合发电系统出售的电价；
[0050]是指风火耦合发电系统在t时段的运营成本，由火电出力和配网重构成本组成：P
B
表示从配网购电的电价，P
H
表示配网提供的配网重构服务的价格；H(S
t
)表示到t时刻为止进行配网重构的总时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过配电网DN重构来均衡负荷和通过分布式能源DER供电来平衡风力波动造成的风火耦合发电系统输出功率的波动，即通过改变配电网络拓扑结构和分布式能源发电来协调风火耦合发电系统以平衡总输出功率的波动；建立功率协调模型：根据风火耦合发电系统与配网重构的功率协调来建立功率流，并包括以下功率协调约束条件：风电有功功率约束、配网重构条件约束、线性有功功率平衡约束、径向结构约束、变压器容量约束以及所有断路器的相邻时间间隔之间的切换时间限制约束；步骤2：建立考虑配网重构的确定性风火耦合发电系统容量规划模型：以运行收益最大为目标函数，包括所述功率协调约束条件、火电机组输出功率约束、火电机组爬坡约束以及断路器开关状态取值约束；步骤3：在考虑配网重构的确定性风火耦合发电系统容量规划模型的基础上，基于椭圆形不确定性理论，考虑风力与负荷变化的不确定性，构建考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划模型；步骤4：将所述构建考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划模型重新构造为混合整数二阶锥形式。2.根据权利要求1所述的考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，其特征在于，所述功率流如下：功率流：其中，表示t时刻的总输出功率，δ％表示传输线上规定的功率范围；P
base
表示输电线上的基准功率；表示t时段母线ih上的火力有功功率；表示t时段母线ih上的风电有功功率；表示分布式能源的输出功率。3.根据权利要求2所述的考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，其特征在于，所述功率协调约束如下：风电有功功率约束：其中，v(t)表示t时段内的风速；k
v
表示风力发电模型中的常数；v
ci
表示切入风速；v
r
表示额定风速；表示母线ih上的风力发电的额定容量。需满足下列配网重构条件之一，才能进行配网重构：(i)令如果并且那么则有：
(ii)令如果并且那么则有：其中，表示t时刻母线ih上的有功负载，P
Gmin,ih
表示母线ih上的最小火力发电功率，P
Gmax,ih
表示母线ih上的最大火力发电功率；根据配电网类型确定相应的线性有功功率平衡等式，用简写形式表示为：当满足配网重构的条件之一时，配网重构的功率平衡约束：其中，表示相对于母线ih的系数矩阵，表示相对于母线ih的常数矢量，S
t
表示断路器的开关状态矩阵；根据配电网类型确定径向结构约束：DSC型：S
i
+S
j
＝1；SSC型：S
i
+S
j
+S
k
＝2；TOSSC
‑
3和TOSSC
‑
2型：TDSSC
‑
3型：TDSSC
‑
2型：S
i
＝1；其中，S
i
、S
j
、S
k
、S
m
、S
n
表示各个断路器的开关状态，取值为0或1，1表示开，0表示关；变压器器容量约束：所有断路器的相邻时间间隔之间的切换时间限制：其中，T表示总时间段数，TC
i,max
表示变电站i的额定容量，Ω(i)表示断路器相对于变电站i的二进制变量集；表示t时刻线路k的断路器的状态(用二进制量表示)；表示线路k的断路器到t时刻为止进行配网重构的总时间，通过进行拓展，得到4.根据权利要求3所述的考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，其特征在于根据不同配电网类型下的线性有功功率平衡等式确定相应的矩阵表达式，分别如下所示：DSC型：
SSC型：TOSSC
‑
3型：TOSSC
‑
2型：TDSSC
‑
3型：TDSSC
‑
2型：其中，P
S,A1
、P
S,A2
、P
S,A3
分别表示来自站A1、A2、A3的实际输出功率；P
c
、P
d
、P
e
分别表示变电站C、D、E上的实际负载；S
i
、S
j
、S
k
、S
m
、S
n
表示各个断路器的开关状态。5.根据权利要求2所述的考虑配网重构的风火耦合发电系统鲁棒容量规划方法，其特征在于，所述目标函数如下：其中，是指风火耦合发电系统在t时段的售电收益：λ
S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强钢，邹尧，胡博，周桂平，赵苑竹，周念成，杨龙杰，吴雪翚，林天皓，王顺江，王磊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：