一种计及备用风险的电力系统调度方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力调度技术领域，涉及一种计及备用风险的电力系统调度方法及系统，该方法包括：基于半不变量的随机潮流计算，基于随机潮流计算来构建备用风险评估指标；以系统运行成本最低和系统运行越限风险指标值最小为优化目标，并协同优化网端可控变量，构建了计及备用风险的电力系统源网协同优化调度模型；采用布朗

【技术实现步骤摘要】
一种计及备用风险的电力系统调度方法及系统


[0001]本专利技术属于电力调度
，具体涉及一种计及备用风险的电力系统调度方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新能源占比不断提高，电力系统的电源结构将向强不确定性和弱可控性转变，电网运行风险也随之显著提升；电力系统需要具备充裕的灵活调节性以应对新能源发电的强随机性与波动性。备用资源作为对电力系统运行灵活调节的重要保障，如何考虑备用风险性以高效利用备用资源，并综合考虑电力系统内其他灵活资源，以实现系统可靠性与经济性之间的平衡，已成为电力系统优化调度领域的研究重点。
[0003]为了衡量旋转备用容量配置方案的可靠性，大量文献对于备用风险评估指标开展了一系列的研究。现有文献多基于传统备用风险指标来评估备用方案的可靠性，这一类指标并未计及潮流波动给电力系统带来的风险性，进而无法量化因备用不足而造成的潮流越限风险，以至于旋转备用容量不能随着越限风险的大小而自适应变化，进而使得所制定的备用计划难以平衡经济性与可靠性。此外，为充分发挥电网源
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网
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荷协同互动优势，电力系统内各类资源参与优化调度也成为提升电网可靠性的有效方式之一。但现有文献很少综合考虑由备用不足给系统带来的越限风险以及由潮流波动所引起的功率越限和电压越限；而且很少涉及源侧备用资源和网侧可控资源的协同优化，难以实现电网内各类资源的高效利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种计及备用风险的电力系统调度方法及系统，实现了电力系统优化调度和高效求解。
[0005]本专利技术通过下述技术方案来实现：一种计及备用风险的电力系统调度方法，包括如下步骤：步骤S1：基于半不变量的随机潮流计算；步骤S2：基于随机潮流计算来构建备用风险评估指标；步骤S3：以系统运行成本最低和系统运行越限风险指标值最小为优化目标，并协同优化网端可控变量，构建了计及备用风险的电力系统源网协同优化调度模型；所述电力系统源网协同优化调度模型包括系统运行成本最小化目标函数、系统运行越限风险最小化目标函数和约束条件，所述约束条件包括系统潮流约束、系统安全约束、机组相关约束、系统备用容量约束、风电、光伏出力约束、网端可控元件约束；步骤S4：采用布朗
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莱维多目标微分进化算法求解电力系统源网协同优化调度模型；布朗
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莱维多目标微分进化算法是在微分进化过程中引入兼具布朗运动和莱维飞行特性的随机游走机制，构造变异操作机制。
[0006]进一步优选，所述系统运行成本最小化目标函数如下：
,式中：F1为系统运行成本，T为时段总数；为火电机组数目；为t时段第i个火电机组的有功出力；为分别为第i个火电机组发电燃料成本特性的常数项系数、一次项系数和二次项系数，分别为t时段第i个火电机组的正、负旋转备用容量；分别为第i个火电机组预留正、负旋转备用容量的成本系数；所述系统运行越限风险最小化目标函数如下：式中：F2为系统运行越限风险，为系统运行越限风险指标值，为系统电压越限风险指标。
[0007]进一步优选，所述变异操作机制为：，式中，X
i,g
表示进化g代的第i个d维个体向量，表示进化g代的第i个d维个体，将进化g代最佳个体向量X
best,g
选为变异基向量，表示由变异操作所得到的中间个体；F为变异尺度因子，S为布朗
‑
莱维随机游走步长；其中：式中：S
BM
为布朗运动步长且服从均值为微分进化变异差分项的正态分布；S
LF
为莱维飞行步长；为莱维飞行阈值；为布朗运动步长的方差；为变异差分项，表示进化g代的第f1个个体向量，表示进化g代的第f2个个体向量，f1、f2均随机选取，且i≠f1≠f2≠best；莱维飞行参数Ⅰ；莱维飞行参数Ⅱ和莱维飞行参数Ⅲ均服从正态分布，莱维飞行参数Ⅱ的方差为，莱维飞行参数Ⅲ的方差为：，式中，为莱维飞行参数Ⅱ的标准差，为莱维飞行参数Ⅲ的标准差，表示数学中的伽马函数。
[0008]进一步优选，基于半不变量的随机潮流计算是指：求得风电出力的半不变量、光伏出力的半不变量、电力负荷的半不变量后，将随机变量期望值代入潮流计算模型，通过采用牛顿
‑
拉夫逊法进行确定性潮流计算，以获取基准点处最后一次参与迭代的雅克比矩阵，并将雅克比矩阵的逆矩阵作为节点注入功率与状态变量之间的灵敏度矩阵，并进一步计算支
路功率与节点注入功率之间的灵敏度矩阵；通过灵敏度矩阵与各节点各阶半不变量结合求得状态变量以及支路功率的各阶半不变量，并将状态变量以及支路功率的各阶半不变量与Cornish
‑
Fisher级数相结合，得到节点电压及支路功率的概率密度函数和分位函数。
[0009]进一步优选，风电出力的半不变量由蒙特卡洛抽样方法求得，首先风电出力的各阶原点矩由下式表示：，式中：为阶数，为风电出力的各阶原点矩，N为风电出力样本个数，为第i个风电出力阶样本，再根据各阶半不变量与原点矩的关系求得风电出力的各阶半不变量：，式中：为从个不同元素中取j个元素的组合数；为风电出力的j阶原点矩，为风电出力的一阶半不变量，为风电出力的一阶原点矩，为风电出力的阶半不变量，为风电出力的阶原点矩，为风电出力的阶半不变量。
[0010]进一步优选，电力负荷各阶中心矩表示为：，式中：表示阶数，为电力负荷的阶中心矩；!!表示双阶乘，为t时刻阶有功负荷的标准差；根据各阶半不变量与原点矩的关系求得电力负荷的各阶半不变量，其中电力负荷一阶半不变量为，电力负荷二阶半不变量为，其余阶半不变量均为0。
[0011]进一步优选，基于随机潮流计算来构建备用风险评估指标的方式为：以为t时段第m条支路的功率；为第m条支路的容量上限；f(P
m,t
)为t时段第m条支路的功率所对应的概率密度函数，t时刻第m条支路功率越限风险指标表示为：，系统t时段功率越限风险和功率越限风险指标为：式中：为系统t时段功率越限风险；N
line
为系统支路数；为系统功率越限风险指标。
[0012]进一步优选，系统潮流约束为：，
式中：为t时刻第i个节点注入的有功功率，为t时刻第i个节点注入的无功功率；为t时刻第i个节点的电压，为t时刻第j个节点的电压；为第i个节点和j之间支路电导，为第i个节点和j之间支路电纳；为第i个节点与j之间的电压相角差；N
E
为系统节点总数。
[0013]进一步优选，系统安全约束为：，式中：为第i个节点的电压上限，为第i个节点的电压下限；为流过第m条支路的电流，为流过第m条支路的电流上限，为t时段第m条支路的功率；为第m条支路的容量上限。
[0014]进一步优选，所述机组相关约束为：式中：为t时段第i个火电机组的有功出力上限，为t时段第i个火电机组的有功出力下限；为t时段第i个火电机组的无功出力，为t时段第i个火电机组的无功出力上限，为t时段第i个火电机组的无功出力下限；为第i个火电机组的上升爬坡速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及备用风险的电力系统调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：基于半不变量的随机潮流计算；步骤S2：基于随机潮流计算来构建备用风险评估指标；步骤S3：以系统运行成本最低和系统运行越限风险指标值最小为优化目标，并协同优化网端可控变量，构建了计及备用风险的电力系统源网协同优化调度模型；所述电力系统源网协同优化调度模型包括系统运行成本最小化目标函数、系统运行越限风险最小化目标函数和约束条件，所述约束条件包括系统潮流约束、系统安全约束、机组相关约束、系统备用容量约束、风电、光伏出力约束、网端可控元件约束；步骤S4：采用布朗
‑
莱维多目标微分进化算法求解电力系统源网协同优化调度模型；布朗
‑
莱维多目标微分进化算法是在微分进化过程中引入兼具布朗运动和莱维飞行特性的随机游走机制，构造变异操作机制。2.根据权利要求1所述的计及备用风险的电力系统调度方法，其特征在于，所述系统运行成本最小化目标函数如下：,式中：F1为系统运行成本，T为时段总数；为火电机组数目；为t时段第i个火电机组的有功出力；为分别为第i个火电机组发电燃料成本特性的常数项系数、一次项系数和二次项系数，、分别为t时段第i个火电机组的正、负旋转备用容量；分别为第i个火电机组预留正、负旋转备用容量的成本系数；所述系统运行越限风险最小化目标函数如下：式中：F2为系统运行越限风险，为系统运行越限风险指标值，为系统电压越限风险指标。3.根据权利要求1所述的计及备用风险的电力系统调度方法，其特征在于，所述变异操作机制为：，式中，X
i,g
表示进化g代的第i个d维个体向量，表示进化g代的第i个d维个体，将进化g代最佳个体向量X
best,g
选为变异基向量，表示由变异操作所得到的中间个体；F为变异尺度因子，S为布朗
‑
莱维随机游走步长；其中：
式中： S
BM
为布朗运动步长且服从均值为微分进化变异差分项的正态分布；S
LF
为莱维飞行步长；为莱维飞行阈值；为布朗运动步长的方差；为变异差分项，表示进化g代的第f1个个体向量，表示进化g代的第f2个个体向量，f1、f2均随机选取，且i≠f1≠f2≠best；莱维飞行参数Ⅰ；莱维飞行参数Ⅱ和莱维飞行参数Ⅲ均服从正态分布，莱维飞行参数Ⅱ的方差为，莱维飞行参数Ⅲ的方差为：，式中，为莱维飞行参数Ⅱ的标准差，为莱维飞行参数Ⅲ的标准差，表示数学中的伽马函数。4.根据权利要求1所述的计及备用风险的电力系统调度方法，其特征在于，基于半不变量的随机潮流计算是指：求得风电出力的半不变量、光伏出力的半不变量、电力负荷的半不变量后，将随机变量期望值代入潮流计算模型，通过采用牛顿
‑
拉夫逊法进行确定性潮流计算，以获取基准点处最后一次参与迭代的雅克比矩阵，并将雅克比矩阵的逆矩阵作为节点注入功率与状态变量之间的灵敏度矩阵，并进一步计算支路功率与节点注入功率之间的灵敏度矩阵；通过灵敏度矩阵与各节点各阶半不变量结合求得状态变量以及支路功率的各阶半不变量，并将状态变量以及支路功率的各阶半不变量与Cornish
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Fisher级数相结合，得到节点电压及支路功率的概率密度函数和分位函数。5.根据权利要求4所述的计及备用风险的电力系统调度方法，其特征在于：风电出力的半不变量由蒙特卡洛抽样方法求得，首先风电出力的各阶原点矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张妍，谢国强，潘本仁，熊华强，陶翔，孙惠娟，宋煜钧，彭春华，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华东交通大学，
类型：发明
国别省市：