一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法、系统、设备及存储介质，包括以下步骤：1)建立配电网有功

【技术实现步骤摘要】
一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及配电网规划优化领域，具体涉及一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]高比例光伏的接入给配电系统带来了更大的电压和无功支撑压力，影响系统的运行成本、网络损耗乃至可再生能源消纳率。而相较于输电网，配电网网络中线路的电阻值和电抗值更为接近，有功功率和无功功率的耦合性较强。
[0003]新型配电网系统中，仅基于传统方法中将有功无功解耦，建立单独的有功或者无功功率调度模型是不够的。优化有功功率可以降低发电成本，调节无功功率可以降低网络损耗，共同实现运行成本最小化的目标。
[0004]因此本专利技术针对光伏出力相关性的分析，建立了考虑光伏出力时变空间相关性的鲁棒优化调度模型。首先以系统运行成本最小为目标函数，考虑储能寿命损耗、OLTC、无功补偿设备等约束条件，建立了一个合理且可以广泛应用的配电网有功
‑
无功协调调度模型。在此基础上，采用多种方法对含有非线性项的约束进行线性化，得到便于求解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立配电网有功
‑
无功协调调度模型；2)对配电网有功
‑
无功协调调度模型中含有非线性项的约束进行线性化，得到便于求解的混合整数线性规划模型；3)对混合整数线性规划模型中的光伏出力建模，基于动态条件相关模型，引入时变椭球不确定集来表示光伏出力的不确定性，得到考虑光伏出力时变空间相关性的配电网鲁棒优化模型。2.根据权利要求1所述的光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于：步骤1)在配电网有功
‑
无功协调调度模型中，建立目标函数，表达式如下：无功协调调度模型中，建立目标函数，表达式如下：无功协调调度模型中，建立目标函数，表达式如下：F
ESS
＝(π
rep
‑
π
res
)DP
cy
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，F
buy
(t)和F
CL
(t)分别表示t时刻配电网向上级电网购电的总成本和可削减负荷的调度成本；F
ESS
表示ESS的寿命损耗成本；m
buy
(t)表示t时刻向上级电网购电的电价；表示第i个节点在t时刻的实际有功功率；Δt表示t时段内；表示第i个节点的需求侧响应补偿成本；表示t时刻第i个节点的需求侧响应电量；π
rep
和π
res
分别表示ESS的置换成本和残值；DP
cy
表示ESS的寿命衰减率。3.根据权利要求1所述的光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于：步骤1)的配电网有功
‑
无功协调调度模型包括以下约束条件：(1)潮流约束配电网系统中各设备的有功和无功功率满足支路潮流方程如下：配电网系统中各设备的有功和无功功率满足支路潮流方程如下：配电网系统中各设备的有功和无功功率满足支路潮流方程如下：式(5)为支路潮流方程，式中，v
j，t
表示t时刻第j个节点的节点电压；B
Node
表示所有节点集合；P
ij,t
和Q
ij，t
表示支路ij的有功功率和无功功率；v
i，t
表示t时刻第i个节点的节点电压；θ
ij，t
表示节点i、j之间的电压相位差；g
ij
和b
ij
分别表示支路ij的电导和电纳；式(6)为节点功率平衡方程，式中，P
i,t
和Q
i，t
分别表示节点i在t时刻的注入有功功率和无功功率；G
ij
和B
ij
分别表示节点对地的电导和电纳；分别表示节点i在t时刻的PV输出有功功率、ESS的充电功率和放电功率、负荷消耗的有功功率和可
削减负荷功率；分别表示节点i在t时刻的光伏逆变器发出的无功功率、ESS逆变器发出的无功功率、CB和SVG的无功功率以及负荷消耗的无功功率；φ表示功率因数角；式(7)为支路容量限制方程，S
ij,max
表示支路ij的最大视在功率；(2)ESS运行约束ESS的运行约束如下：ESS的运行约束如下：ESS的运行约束如下：式(8)为限制ESS的充电功率方程，式(9)为限制ESS的放电功率方程，式中，和分别表示t时刻节点i接入的ESS充放电状态；B
ESS
为ESS接入的节点集合，T表示调度时间总集；和P
iESSchar
分别表示ESS充电功率上下限；和P
iESSdis
分别表示ESS放电功率上下限；式(10)为ESS荷电状态的约束方程，式中，SOC
i,0
、SOC
i,t
、SOC
i，end
分别表示SOC的初始状态、t时刻状态以及调度周期结束最终状态；SOC
i,set
表示设定的SOC状态；和分别表示充放电效率；表示第i个ESS的额定容量；为保证ESS在每个调度周期都有同样的运行特征，假定本调度周期SOC初始值与下一周期SOC的初始值相同；SOC
i
代表了第i个ESS的荷电状态，SOC
i
和分别为第i个ESS荷电状态的上下限；(3)ESS循环寿命损耗约束假设充、放电过程对循环寿命衰减的影响相同，将一个完整的充放电循环拆解为两个独立的充电和放电过程，并将ESS的每日寿命衰减量看作各时段衰减量之和，如式(11)所示，那么对于每个时段，其循环寿命衰减量通过两个完整的循环寿命衰减量相减得到：式中，DP
cy
表示调度周期内ESS循环寿命衰减量；表示t时刻SOC对应的循环损耗百分数；deg
t
、deg
t
‑1分别表示t时刻与t
‑
1时刻的循环寿命衰减量；式(12)中含有绝对值，且deg变量均小于1，通过引入两个O
‑
1辅助变量d1、d2将其转化成线性不对等式约束如式(13)：
(4)OLTC运行约束在包含OLTC的支路中增加一个虚拟节点m0，将变压器支路分离为理想变压器部分和损耗部分，理想变压器两侧的电压表示为：式中，B
OLTC
表示接入OLTC的节点集合；U
j，t
表示t时刻j节点的电压；δ
ij，t
表示在t时刻变压器的变比，将其描述为最小变比与当前档位变比增量的线性叠加，如下所示：压器的变比，将其描述为最小变比与当前档位变比增量的线性叠加，如下所示：0≤T
ij，t
≤K
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)式中，和表示OLTC变比的最大和最小值；T
ij，t
表示t时刻变压器分接头的实际档位，是一个非负的整数变量；Δδ
ij
表示每一档变比的步长；K
ij
表示变压器最大档位数；(5)CB和SVG约束CB的运行约束线性化表示如下：式中，B
ＣB
表示接入CB的节点集合；表示t时刻节点i处每一档位的无功补偿容量；为整数变量，表示t时刻节点i处的电容器投运组数；表示节点i处挂接的电容器总组数；对CB的操作次数进行限制，表示为：式中，表示相邻时刻CB投入组数的状态变化；表示调度周期内的CB操作次数上限；连续无功补偿装置SVG模型表达如下：式中，和分别表示SVG能够补偿的无功功率最小值和最大值；表示t时刻节点i处SVG的无功补偿容量，B
SVG
表示接入SVG的节点集合；(6)PV运行约束PV运行约束表达如下：
式(21)和(22)表示光伏出力约束，式(21)限制了PV输出的有功功率和无功功率上下限，其中，和φ分别表示功率因数角的最大和最小值；表示t时刻PV有功功率最大值；同时PV的逆变器能够进相运行以吸收电网中多余的无功；式(22)中，表示t时刻i节点接入的光伏最大视在功率；(7)需求侧响应约束考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：式中，B
CL
表示可削减负荷节点集合；表示t
‑
1时刻节点i可削减负荷的状态；表示每个可削减负荷在t时刻的最大削减量；表示t时刻节点i可削减负荷的状态，是一个0
‑
1变量；t
’
表示负荷单次削减时间的开始时刻；表示t
’
时刻节点i可削减负荷的状态；和分别表示t时刻节点i开始削减负荷和结束削减负荷，均为0
‑
1变量；表示t
’
时刻节点i结束削减负荷；和分别表示负荷单次削减时间的最小值和最大值；Num
CL
表示调度周期内参与需求侧响应的最大负荷数量。4.根据权利要求2所述的光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于：步骤2)中，对配电网有功
‑
无功协调调度模型中出现的非线性项进行线性化：(1)潮流约束线性化式(5)为交流潮流表达式，通过逐次线性化方法，在迭代初值处对潮流方程中的非线性项作一阶泰勒展开，将非线性方程转化为线性方程：首先，对于给定的初值(v
i,t,k
，θ
i，j,k
)，将潮流方程中的sinθ
ij，t
、Cosθ
ij，t
项在初值附近作一阶泰勒级数展开：作一阶泰勒级数展开：将上式代入式(5)得支路潮流方程如下：
式(31)中将苷作整体，则非线性项为v
i,t
v
j,t
和v
i,t
v
j,t
q
ij,t
；为了将其进行解耦，将v
i,t
v
j,t
看作整体，在初始值附近对q
ij，t
作一阶泰勒级数展开如下：v
i，t
v
j，t
θ
ij，t
≈v
i，t，k
v
j，t，k
θ
ij，t，k
+(v
i，t
v
j，t
‑
v
i,t,k
v
j,t,k
)θ
ij，t，k
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(32)对于v
i,t
v
j,t
项和顷，分别通过式(33)和式(34)进行表示；顷，分别通过式(33)和式(34)进行表示；将式(32)
‑
(34)代入式(31)得线性化后的潮流方程如下：(34)代入式(31)得线性化后的潮流方程如下：(2)线路容量及PV容量线性化不等式约束(7)和式(22)均为对容量的椭圆非线性约束，采用矩形约束线性逼近的方式实现其线性化，如式(37)和式(38)所示；式实现其线性化，如式(37)和式(38)所示；式中，表示t时刻节点i分布式电源输出视在功率；表示t时刻节点i分布式电源输出有功功率；表示t时刻节点i分布式电源输出无功功率；(3)ESS循环寿命损耗约束线性化ESS循环寿命损耗约束为包含整数变量的非凸非线性约束，针对锂电池循环寿命损耗
‑
SOC曲线，采用第二类特殊有序集的形式将其线性化，其表达式如下SOC曲线，采用第二类特殊有序集的形式将其线性化，其表达式如下SOC曲线，采用第二类特殊有序集的形式将其线性化，其表达式如下SOC曲线，采用第二类特殊...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙力文，吴涵，刘海涛，郝思鹏，左腾骏，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：