基于N-K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法技术

本申请提出了基于N

【技术实现步骤摘要】
基于N
‑
K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑孤岛线路故障的规划和调度问题，提出基于N
‑
K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法。

技术介绍

[0002]近年来的国内外大规模停电事故频发，大停电事故多产生于多个元件先后或同时退出运行后所造成的极端场景。产生这种极端情况的原因包括：1)极端自然灾害；2)战争或恐怖分子恶意破坏；3)连锁故障等。考虑到大规模停电事故给社会稳定和国民经济所带来的巨大破坏，迫切需要在电网规划阶段即考虑多重故障所带来的影响。此外，随着“碳达峰、碳中和”目标的提出以及构建新型电力系统的需要，在进行电网规划时应当考虑新能源发电形式的投资规模，同时为了应对新能源出力的随机性和波动性，还需要考虑储能站的投建策略，以发挥削峰填谷、平抑新能源出力波动的作用。
[0003]现有的规划方法大多与调度解耦，即在规划时只考虑最大负荷的时间断面，不考虑其余时刻的运行情况。如何协同优化规划和调度，使得规划方案更为科学合理，成为规划问题的一大难点。此外，若考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于N
‑
K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法，包括如下步骤：步骤1，建立解决min
‑
max
‑
min优化问题的三层鲁棒优化模型；步骤2，构建解决max
‑
min问题模拟后的调度决策情况的目标函数，采用交流潮流线性化的方法，通过对原始交流潮流方程进行泰勒展开以及对cos函数进行线性逼近；步骤3，通过拉丁超立方抽样的方法生成大量故障场景，借助场景削减技术将生成的原始场景进行聚类和削减；步骤4，将削减后的场景放入鲁棒优化问题的第二阶段，优化max问题中各个场景下的概率分布，通过1
‑
范数和∞范数对概率分布进行约束得到优化故障后的决策，分别对min问题下各个场景进行优化计算，得到最坏情况下的概率分布；步骤5，得到最坏场景下的概率分布后，将原始的min
‑
max
‑
min三层问题分解为主问题和子问题，通过传统的列与约束生成算法进行迭代求解，最终得到最优规划方案和故障时的调度策略。2.根据权利要求1所述基于N
‑
K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法，其特征在于，所述步骤1包括：建立典型的三层鲁棒优化模型，其第一阶段为“Here
‑
and
‑
Now”决策，即新能源、储能和线路的规划变量，其数学模型表示为线路的规划变量，其数学模型表示为线路的规划变量，其数学模型表示为线路的规划变量，其数学模型表示为线路的规划变量，其数学模型表示为线路的规划变量，其数学模型表示为式中，Ω
n
为网架中所有节点的集合；α
L
、α
ES
和α
PV
分别表示输电线路、储能和光伏的年金系数，r为贴现率，T
L
、T
ES
和T
PV
分别表示输电线路、储能和光伏的经济使用年限；c
L
为线路的单位距离投资成本；L
i，j
为节点i和节点j之间线路的长度；为投资线路条数的整型决策变量；和分别为节点i与节点j之间原有的输电线路数量和最大允许的线路数量；c
ES
为投建储能站的固定成本，为在节点i处投建储能站的二进制决策变量，若新建储能站则其取值1，反之取0；表示储能的单位容量投资成本，为储能投建容量，其中公式3表示只有在投建储能站的情况下才能投建储能容量；c
PV
为光伏单位容量投建成本，为在节点i处投建光伏
的容量。3.根据权利要求1所述基于N
‑
K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法，其特征在于，所述步骤2包括：原始交流潮流表达式为：其中，P
nm
和Q
nm
分别为节点n流向节点m的有功功率和无功功率；V
n
和V
m
为节点n和节点m的电压；g
nm
和b
nm
分别为线路<n，m>的电导和电纳；θ
n
和θ
m
分别表示节点n和节点m的相角；如果认为V
n
和V
m
相等，θ
n
和θ
m
差值很小，则推出直流潮流的表达式；交流潮流线性化的主要思想是对cos函数进行线性逼近；在电网运行时，θ
n
和θ
m
的差值一般较小，认为因此，认为cos(θ
n
‑
θ
m
)的下界为1；而上界通过其切线进行线性逼近，其切线的表达式为：式中，h为选取的切线数量，m为h中的第m条切线，Δd为分段间隔；经过上述处理，相当于把原来的cos函数曲线通过一个凸包进行逼近，可行域从一条曲线变为一个区域，并且θ
n
和θ
m
的差值越小，该逼近方法也就越精确；因此，线性化交流潮流约束表述为：因此，线性化交流潮流约束表述为：θ
min
≤θ
i，t
≤θ
max
ꢀꢀꢀꢀ
公式11；V
min
≤V
i，t
＝1+δ
i，t
≤V
max
ꢀꢀꢀꢀ
公式13；
式中，P
l，(i，j)，t
和Q
l，(i，j)，t
分别表示t时刻线路<i，j>传输的有功功率和无功功率；为线路传输容量限制；δ
i，t
和cos
*
θ
l，t
均为线性化交流潮流的辅助变量，分别表示目标电压与实际电压的差值以及输电线路两端节点相角差余弦值的近似；θ
max
和θ
min
分别为相角的最大和最小限值；V
max
和V
min
分别为电压的最大和最小限值；为二进制变量，表征线路<i，j>是否故障，其取值为1代表故障状态，取值为0代表正常运行状态；公式13保证了电压稳定，所获得的规划结果更加准确与可靠；公式14
‑
17为线路容量约束；注意到公式9、公式10出现了两个变量相乘的非线性项，通过McCormick
’
s Envelope的方法进行线性化；由于cos
*
θ
l，t
、θ
m，t
和θ
n，t
的上下界都已明确，并且为上下界明确的离散整型变量，因此McCormick
’
s Envelope线性化是精确的。4.根据权利要求1所述基于N
‑
K故障的规划调度协同优化的三层鲁棒优化方法，其特征在于，所述步骤3中拉丁超立方抽样的方法具体为：获取大量的历史故障数据，选取N个场景作为对照组故障，将其构成的集合定义为Ξ
n
；假设故障数据近似服从正态分布，故采用正态分布对各个时段的负荷数据进行拟合，得到均值和方差这两个参数；计算累计概率分布函数F(P)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振华，张志雄，邬航杰，严勇，王波，陈东海，俞佳捷，张威，郝杰，徐雨哲，柯珂，袁士超，王静怡，王京锋，陈磊，胡勤，张洪磊，朱航，罗轶，黄蕾，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：