一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法技术

一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法，包括：构建了以输电网最小运行成本和售电收益为目标的上层输电网机组组合模型和以最小配电网运行成本、电动汽车充放电损失成本以及购电成本为目标的下层配电网经济调度模型。然后基于输配电网发电机、线路等参数，以输配电网联络线交换功率作为耦合变量，采用交替方向乘子法对所提模型进行解耦和迭代求解，直至原始残差和对偶残差满足收敛性判据，得到输、配电网最优的机组组合优化结果。该方法不仅保护了运营商之间的隐私、降低了模型的计算复杂度，并且保证了输配电网运行的经济性，可以满足工程精度需求。可以满足工程精度需求。可以满足工程精度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法


[0001]本专利技术电力系统优化领域，具体涉及一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法。

技术介绍

[0002]在世界能源供需格局变化和中国“双碳”奋斗目标背景下，分布式电源、电动汽车等设施的接入，促使传统配电网变为主动配电网，输配电网耦合关系不断增加。同时，输配割裂的传统运行方式不利于电网发展及双碳战略落实。因此，计及输配协同影响的机组组合对促进输配整体新能源消纳和保证系统中短期安全稳定运行至关重要。
[0003]然而，传统的经济调度通常只从输电网角度考虑，把配电网当成固定负荷来进行研究，使得现有的输配电网分级调度不仅难以实现全局最优，而且还时常有弃风光的现象发生。因此，如何在高精度、快速求解大规模机组组合调度决策中考虑输配电网的协同运行，成为了机组组合面临的新挑战。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法，该方法提出了输配电网框架，建立了输电网和配电网两个层级，通过交替方向乘子法对联络线交换功率进行迭代，旨在减少污染物排放、消纳更多的风电，提升输配整体的经济性。
[0005]本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：在考虑低碳的基础上，分别构建考虑安全约束的上层输电网机组组合模型以及考虑交流潮流约束的下层配电网经济调度模型，其中，上层输电网机组组合模型以输电网最小运行成本和售电收益为目标进行优化；下层配电网经济调度模型以最小配电网运行成本、电动汽车充放电损失成本以及购电成本为目标进行优化；
[0008]步骤2：基于输配电网发电机、线路等参数，以输配电网联络线交换功率作为耦合变量，采用交替方向乘子法对步骤1建立的上层输电网机组组合模型、下层配电网经济调度模型进行解耦和迭代求解；
[0009]步骤3：经迭代优化后，直至原始残差和对偶残差满足收敛性判据，得到输、配电网最优的机组组合优化结果。
[0010]所述步骤1中，所述考虑安全约束的上层输电网机组组合模型的目标函数为：
[0011]minC
TA
＝C
TG
+C
Gu
+C
w
+C
CO2
‑
C
sell
；
[0012][0013]式中：C
TA
为输电网优化目标；C
TG
、C
Gu
、C
w
、C
CO2
、C
sell
分别为火电机组燃料成本、火电机组开停机成本、输电网弃风惩罚成本、污染物排放费用、输电网售电的收益；t为时段；T为研究周期内划分的时段集合；a
i
、b
i
、c
i
分别为第i台火电机组的二次、一次以及常数项耗量系数；为第i台火电机组的有功出力；s
i,t
、h
i,t
分别为火电机组开、停机状态变量；分别为火电机组开、停机成本；w为第w台风电机组；N
G
、N
w
、N
n
分别为火电机组、风电机组、配电网数量；α
w
为弃风惩罚成本；P
w,t
分别为风电输出功率的预测值、实际值；E
Σ
、分别为输电网总CO2的排放量和碳排放配额；λ
k,t
为输配边界的分时电价；为输电网向配电网传输的有功功率。
[0014]所述考虑交流潮流约束的下层配电网经济调度模型的目标函数为：
[0015][0016][0017]式中：C
DA,k
为第k个配电网的运行成本；C
CDG,k
、C
buy,k
、C
EV,k
分别为第k个配电网的可控分布式能源发电成本、分布式可再生能源弃风成本、向输电网购电的成本、电动汽车充放电损失成本；a
k,g
、b
k,g
、c
k,g
分别为第k个配电网中CDG的二次、一次以及常数项成本系数；为第k个配电网中t时刻CDG的出力；分别为t时刻RDG的预测值和实际值；λ
k,t
为输配边界的分时电价；为第k个配电网向输电网购买的输电功率；分别为第k个配电网中电动汽车的充、放电损耗成本系数；N
EV
为电动汽车数量；分别为t时刻电动汽车的充、放电功率。
[0018]所述步骤1中，考虑安全约束的上层输电网机组组合模型的约束条件包括：
[0019]功率平衡约束：
[0020][0021]式中：分别为d节点上的火电机组、风电机组、配电网集合；Ω
D
为输电网负荷总数；为输电网向配电网传输的有功功率；P
d,t
为负荷功率；N
G
、N
W
分别为输电网中火电机组、风电机组的数量；N
n
为配电网的数量；i为第i台火电机组；w为第w台风电机组；k为第k个配电网；d为第d节点。
[0022]火电机组出力约束:
[0023][0024]式中：u
i,t
为t时刻火电机组运行状态变量；分别表示第i台火电机组的最大、最小功率。
[0025]输配电网联络线交换功率传输约束：
[0026][0027]式中：分别为输配电网边界功率传输功率的上、下限。
[0028]风电场出力约束：
[0029][0030]式中：分别为t时刻风电的预测值和实际出力。
[0031]开停机约束：
[0032][0033]式中：u
i,t
、u
i,t
‑1分别为t时刻、t
‑
1时刻火电机组运行状态变量、s
i,t
、h
i,t
分别为t时刻火电机组开、停机状态变量。
[0034]爬坡率约束：
[0035][0036]式中：为第i台火电机组爬坡速率上限；分别为第i台火电机组在t时刻、t
‑
1时刻的功率。
[0037]线路潮流约束：
[0038][0039]式中：δ
d,l
为节点b对线路l的功率转移分布因子；K
l
为输电网线路l流过功率的上限。
[0040]所述步骤1中，考虑交流潮流约束的下层配电网经济调度模型的约束条件包括：
[0041]节点功率平衡约束：
[0042][0043]式中：g为第g台CDG机组；h为第h台RDG机组；e为第e台电动汽车；k为第k个配电网；l为第l条线路；分别为f节点上的CDG机组、RDG机组电动汽车以及配电网集合；分别为以f节点为起点、终点的线路集合；Ω
F
为配电网负荷总数；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：分别构建考虑安全约束的上层输电网机组组合模型以及考虑交流潮流约束的下层配电网经济调度模型，其中，上层输电网机组组合模型以输电网最小运行成本和售电收益为目标进行优化；下层配电网经济调度模型以最小配电网运行成本、电动汽车充放电损失成本以及购电成本为目标进行优化；步骤2：以输配电网联络线交换功率作为耦合变量，采用交替方向乘子法对步骤1建立的上层输电网机组组合模型、下层配电网经济调度模型进行解耦和迭代求解；步骤3：经迭代优化后，直至原始残差和对偶残差满足收敛性判据，得到输、配电网最优的机组组合优化结果。2.根据权利要求1所述一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法，其特征在于：所述步骤1中，所述考虑安全约束的上层输电网机组组合模型的目标函数为：于：所述步骤1中，所述考虑安全约束的上层输电网机组组合模型的目标函数为：式中：C
TA
为输电网优化目标；C
TG
、C
Gu
、C
w
、C
sell
分别为火电机组燃料成本、火电机组开停机成本、输电网弃风惩罚成本、污染物排放费用、输电网售电的收益；t为时段；T为研究周期内划分的时段集合；a
i
、b
i
、c
i
分别为第i台火电机组的二次、一次以及常数项耗量系数；为第i台火电机组的有功出力；s
i,t
、h
i,t
分别为火电机组开、停机状态变量；分别为火电机组开、停机成本；w为第w台风电机组；N
G
、N
w
、N
n
分别为火电机组、风电机组、配电网数量；α
w
为弃风惩罚成本；P
w,t
分别为风电输出功率的预测值、实际值；E
Σ
、分别为输电网总CO2的排放量和碳排放配额；λ
k,t
为输配边界的分时电价；为输电网向配电网传输的有功功率；所述考虑交流潮流约束的下层配电网经济调度模型的目标函数为：
式中：C
DA,k
为第k个配电网的运行成本；C
CDG,k
、C
buy,k
、C
EV,k
分别为第k个配电网的可控分布式能源发电成本、分布式可再生能源弃风成本、向输电网购电的成本、电动汽车充放电损失成本；a
k,g
、b
k,g
、c
k,g
分别为第k个配电网中CDG的二次、一次以及常数项成本系数；为第k个配电网中t时刻CDG的出力；分别为t时刻RDG的预测值和实际值；λ
k,t
为输配边界的分时电价；为第k个配电网向输电网购买的输电功率；分别为第k个配电网中电动汽车的充、放电损耗成本系数；N
EV
为电动汽车数量；分别为t时刻电动汽车的充、放电功率。3.根据权利要求2所述一种计及电动汽车和输配协同的机组组合优化方法，其特征在于：考虑安全约束的上层输电网机组组合模型的约束条件包括：功率平衡约束：式中：分别为d节点上的火电机组、风电机组、配电网集合；Ω
D
为输电网负荷总数；为输电网向配电网传输的有功功率；P
d,t
为负荷功率；N
G
、N
W
分别为输电网中火电机组、风电机组的数量；N
n
为配电网的数量；i为第i台火电机组；w为第w台风电机组；k为第k个配电网；d为第d节点；火电机组出力约束:式中：u
i,t
为t时刻火电机组运行状态变量；分别表示第i台火电机组的最大、最小功率；输配电网联络线交换功率传输约束：式中：分别为输配电网边界功率传输功率的上、下限；风电场出力约束：式中：分别为t时刻风电的预测值和实际出力；开停机约束：
式中：u
i,t
、u
i,t
‑1分别为t时刻、t
‑
1时刻火电机组运行状态变量、s
i,t
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟世玮，胡钰焓，王相，练睿青，易成鸣，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：