一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，包括发电机、电池储能系统和控制所述电池储能系统及发电机工作的控制系统，该方法将源荷不确定性，网内可再生能源输出功率上下限的不确定性与用户负荷在一定范围内的随机波动，均以盒式不确定集表述；基于发电成本、储能建设与维护成本、可再生能源维护成本等的优化目标，建立一个多阶段非线性鲁棒优化模型。在第一阶段，制定响应速度相对较慢的发电机的发电计划；在第二阶段，利用储能等响应速度较快的电源应对负荷、可再生能源波动。利用改进型列和约束生成算法求解模型，以确保源荷在一定范围内任意波动时，配电网均能安全运行且在源荷波动最不利情况下的经济成本尽可能小。经济成本尽可能小。经济成本尽可能小。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电能存储系统领域，尤其涉及一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法。

技术介绍

[0002]依托可再生能源发电、热电联产、储能等技术构建多能互补的综合能源系统，是促进我国经济社会低碳可持续发展的重要支撑。然而随着具有强随机性波动性的新能源得到飞速发展，高比例新能源的渗透对电力系统安全性与稳定性造成巨大冲击，需要寻找最优的储能系统控制策略，使在所有不确定性中最不利的情况下，所需优化的目标尽可能更优，亦即储能调度鲁棒优化的核心研究内容。现有技术的储能优化系统，采用基于传统列和约束生成算法的储能调度策略，仅适用于线性规划形式与混合整数规划形式的模型，例如直流微电网模型等。然而，为了实现交流配电网资源优化配置、寻找使系统的能量损耗更小、发电更经济的潮流分布，所构建的最优潮流模型含有更多非线性部分。因模型复杂，无论是目标还是约束都具有更多的非线性项，从而造成难以将鲁棒优化引入含有若干非线性部分的最优潮流模型的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了克服现有技术的电网储能优化调度方法存在难以根据新能源发电机和用户负荷等不可控问题进行优化调度的问题，提供一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，当新能源发电机、用户负荷功率在一定范围内任意波动时，都能确保配电网安全平稳地运行。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，所述配电网包括发电机、电池储能系统和控制所述电池储能系统及发电机工作的控制系统，其中发电机包括火电发电机、新能源发电机，包括如下步骤：建立关于配电网内的用户负荷以及新能源发电机输出功率的盒式不确定集；根据单位时间内发电机的发电成本、电池储能系统的建设成本和电池储能系统的维护成本，确定鲁棒优化模型的综合目标；生成鲁棒优化模型的变量代还潮流问题的约束条件，并基于不确定集构建第一阶段的决策变量，第二阶段决策变量，结合鲁棒优化模型的综合目标构造关于储能系统容量配置以及火电发电机发电计划的鲁棒优化问题；求解鲁棒优化问题的最优解；将不确定集导入约束条件，进行第一阶段决策并计算第一阶段决策变量；测量盒式不确定集中的不确定值结合第一阶段决策变量的计算值通过鲁棒优化模型得出最优解，控制系统基于上述最优解控制所述火电发电机和所述储能系统工作。当新能源电机输出功率和用户负荷在一定范围内任意波动时，都能确保配电网安全平稳地运行。
[0005]作为优选，所述建立关于配电网内的用于负荷以及可再生能源发电系统输出功率
和盒式不确定集包括：步骤S11：导入配电网各节点数据及各支路数据；步骤S12：对含有发电设施的节点，通过现有技术预测配电网中新能源的不确定性与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；其中，P
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为t时刻i节点的用户有功负荷值，P
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为t时刻i节点用户有功负荷值下限，为t时刻i节点用户有功负荷值上限；Q
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为t时刻i节点的用户无功负荷值，Q
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为t时刻i节点用户无功负荷值下限，为t时刻i节点用户无功负荷值上限；P
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为t时刻i节点的新能源发电机输出的有功功率值，P
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为t时刻i节点新能源发电机输出的有功功率值下限，为t时刻i节点新能源发电机输出有功功率值上限；Q
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为t时刻i节点的新能源发电机输出的无功功率值，Q
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为t时刻i节点新能源发电机输出的无功功率值下限，为t时刻i节点新能源发电机输出无功负荷值上限。
[0006]所述节点数据及各支路数据包括：配电网各节点和支路的网络拓扑关系、各节点所包含的设施种类、各支路导纳，从节点i到节点j的导纳为：对于盒式不确定集中的用户负荷和新能源，基于现有技术预测得到用户负荷的上下限，其中用户负荷的真实值在用户负荷的上限和用户负荷的下限之间的范围内波动，新能源发电机的输出功率分别在新能源发电机的输出功率上限和新能源发电机的输出功率下限之间波动。
[0007]作为优选，所述根据单位时间内总发电机的发电成本、电池储能系统的建设成本和电池储能系统的维护成本，确定综合目标包括：步骤S2：所述综合目标满足：f
obj
＝w1·
C
bess
+(C
gen
+C
new
+C
bess,maint
)；其中，f
obj
为综合目标；W1为权重，取值范围[0,1]；C
bess
为总储能系统建设成本；C
gen
为总火电发电机的发电成本；C
bess,maint
为总储能系统维护成本；C
new
为总新能源发电机成本。其中W1的取值范围为[0,1]。
[0008]作为优选，所述生成鲁棒优化模型的变量代还潮流问题的约束条件包括：所述步骤S3还包括如下细分步骤：步骤S31：设置采用最优潮流问题的二阶锥松弛法的约束条件；其中，为t时刻i节点处的电压；其余皆为二阶锥松弛法引入的变量，变量下标i
为节点，j为区别于i的节点，t对应时刻；上式仅在需要还原节点电压大小以及相位时使用。
[0009]步骤S32：依据步骤S31引入的变量，构建以下新约束：其中，P
ijt
为t时刻下节点i向节点j方向传输的有功功率，当P
ijt
为正时对应功率输出，当P
ijt
为负时对应功率接收；P
jit
为t时刻下节点j向节点i方向传输的有功功率；Q
ijt
为t时刻下节点i向节点j方向传输的无功功率；Q
jit
为t时刻下节点j向节点i方向传输的无功功率；步骤S33：为二阶锥松弛法引入的变量增加约束条件：在t时刻下，i节点的火电发电机输出功率存在上下限；若所列举的节点不在N
gen
中；则直接将该节点的发电机输出有功功率与无功功率置零；上式用于确保引入的变量可还原为节点电压，要求鲁棒问题的优化目标对所引入的变量是凸函数。
[0010]在t时刻下，i节点的新能源发电机输出功率存在上下限，该上下限为即时测量值，若所列举的节点不在N
new
中，则直接将该节点的新能源输出有功功率与无功功率置零；其中Soc
i,t
为t时刻下节点i的电池储能系统荷电状态；η
c
为电池储能系统的充电效率；η
dc
为电池储能系统的放电效率。在t时刻下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述配电网包括发电机、电池储能系统和控制所述电池储能系统及发电机工作的控制系统，其中发电机包括火电发电机、新能源发电机，包括如下步骤：建立关于配电网内的用户负荷以及新能源发电机输出功率的盒式不确定集；根据单位时间内发电机的发电成本、电池储能系统的建设成本和电池储能系统的维护成本，确定鲁棒优化模型的综合目标；生成鲁棒优化模型的变量代还潮流问题的约束条件，并基于不确定集构建第一阶段的决策变量，第二阶段决策变量，结合鲁棒优化模型的综合目标构造关于储能系统容量配置以及火电发电机发电计划的鲁棒优化问题；求解鲁棒优化问题的最优解；将不确定集导入约束条件，进行第一阶段决策并计算第一阶段决策变量；测量盒式不确定集中的不确定值结合第一阶段决策变量的计算值通过鲁棒优化模型得出最优解，控制系统基于上述最优解控制所述火电发电机和所述储能系统工作。2.根据权利要求1所述的一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述建立关于配电网内的用于负荷以及可再生能源发电系统输出功率和盒式不确定集包括：步骤S11：导入配电网各节点数据及各支路数据；步骤S12：对含有发电设施的节点，通过现有技术预测配电网中新能源的不确定性与负荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；荷的不确定性，并将其以盒式不确定集表示；其中，P
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为t时刻i节点的用户有功负荷值，P
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为t时刻i节点用户有功负荷值下限，为t时刻i节点用户有功负荷值上限；Q
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为t时刻i节点的用户无功负荷值，Q
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为t时刻i节点用户无功负荷值下限，为t时刻i节点用户无功负荷值上限；P
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为t时刻i节点的新能源发电机输出的有功功率值，P
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为t时刻i节点新能源发电机输出的有功功率值下限，为t时刻i节点新能源发电机输出有功功率值上限；Q
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为t时刻i节点的新能源发电机输出的无功功率值，Q
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为t时刻i节点新能源发电机输出的无功功率值下限，为t时刻i节点新能源发电机输出无功负荷值上限。3.根据权利要求2所述的一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述根据单位时间内总发电机的发电成本、电池储能系统的建设成本和电池储能系统的维护成本，确定综合目标包括：
步骤S2：所述综合目标满足：f
obj
＝w1·
C
bess
+(C
gen
+C
new
+C
bess,maint
)；其中，f
obj
为综合目标；W1为权重，取值范围[0,1]；C
bess
为总储能系统建设成本；C
gen
为总火电发电机的发电成本；C
bess,maint
为总储能系统维护成本；C
new
为总新能源发电机成本。4.根据权利要求3所述的一种配电网的多阶段分布式储能鲁棒优化调度方法，其特征在于，所述生成鲁棒优化模型的变量代还潮流问题的约束条件包括：所述步骤S3还包括如下细分步骤：步骤S31：设置采用最优潮流问题的二阶锥松弛法的约束条件；其中，为t时刻i节点处的电压；其余皆为二阶锥松弛法引入的变量，变量下标i为节点，j为区别于i的节点，t对应时刻；步骤S32：依据步骤S31引入的变量，构建以下新约束：其中，P
ijt
为t时刻下节点i向节点j方向传输的有功功率，当P
ijt
为正时对应功率输出，当P
ijt
为负时对应功率接收；P
jit
为t时刻下节点j向节点i方向传输的有功功率；Q
ijt
为t时刻下节点i向节点j方向传输的无功功率；Q
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱重希，胡遨洋，花志伟，李鑫，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司桐乡市供电公司，
类型：发明
国别省市：