一种多终端协同的电网互动控制方法技术

本发明专利技术一种多终端协同的电网互动控制方法，属于智能电网配电网技术领域；包括第一阶段，通过有限的自协调能力以实现自身的实时供需平衡，并据此实现分布式可再生能源的就地利用、就近消纳；第二阶段，将第一阶段尚未消纳的产能及用能缺额聚集到区域能量控制器，并将其视为区域范围内的可调度资源参与到区域能源网系统层面的能量经济调度与优化分配中；第三阶段，以满足各区域能源网系统最终供需平衡需求为主，兼顾大规模电动汽车经济、高效的充电需求，并在必要的时候调节大型产能、用能系统的运况，以保证整个广域互联多能源局域网系统的实时供需平衡与经济调度。本发明专利技术研究多终端协同的电网互动控制方法，实现全网快速可靠经济的能量消纳。济的能量消纳。济的能量消纳。

【技术实现步骤摘要】
一种多终端协同的电网互动控制方法


[0001]本专利技术属于智能电网配电网
，尤其涉及一种多终端协同的电网互动控制方法。

技术介绍

[0002]传统电力系统将向新型电力系统转变。过去一百多年来，电力系统已经形成以化石能源为主体的技术体系，在规划运行和安全管理等方面具有成熟的技术，达到很高的水平，保障了可靠的电力供应。未来，将加快向以新能源为主体的新型电力系统转变。电力系统的结构形态发生变化，从高碳电力系统，变为深度低碳或零碳电力系统；从以机械电磁系统为主，变为以电力电子器件为主；从确定性可控连续电源，变为不确定性随机波动电源；从高转动惯量系统，变为弱转动惯量系统。
[0003]在全球能源低碳转型趋势下，我国风电、光伏等新能源实现了飞速发展。这些清洁能源虽然发展迅速，但同时我国风能太阳能发电项目却逐渐陷入“边建边弃”的怪圈，即存在着严重的新能源消纳问题，在我国的三北地区，弃风、弃光电量呈逐年增加趋势。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种多终端协同的电网互动控制方法，以解决上述
技术介绍
中提到的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的一种多终端协同的电网互动控制方法的具体技术方案如下：
[0006]一种多终端协同的电网互动控制方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
[0007]第一阶段，主要的优化对象是辖区内所有的局域能源网系统，其可调度的资源包括分布式产能、用能、储能单元，该系统通过有限的自协调能力尽可能实现自身的实时供需平衡，并据此实现分布式可再生能源的就地利用、就近消纳；
[0008]第二阶段，主要的优化对象是辖区内所有的区域能源网系统，即将第一阶段尚未消纳的产能及用能缺额聚集到区域能量控制器，并将其视为区域范围内的可调度资源参与到区域能源网系统层面的能量经济调度与优化分配中；
[0009]第三阶段，主要的优化对象是辖区内的大型产能、用能系统，大规模电动汽车系统以及通过自协调后仍未达到实时供需平衡的区域能源网系统，此阶段以满足各区域能源网系统最终供需平衡需求为主，兼顾大规模电动汽车经济、高效的充电需求，并在必要的时候调节大型产能、用能系统的运况，以保证整个广域互联多能源局域网系统的实时供需平衡与经济调度；
[0010]在广域互联多能源局域网系统能量经济调度与优化分配问题中，需要采用大规模的待优化决策变量表征不同层次、不同区域内各可调度节点间的连接关系、演化关系，涉及量大、关系复杂。尤其是在考虑系统的全时段优化时，涉及的决策变量更多、不同变量之间的交互关系更加复杂、多变，属于典型的高维、非凸的大规模决策变量优化(LSGO)问题。对
于该类问题的求解，传统的牛顿法、基于梯度的优化方法等或者不适用、或者求解效率不高。考虑到智能进化算法在求解此类问题的优越性，可考虑邻域搜索的自适应差分进化算法(SaNSDE)作为问题的求解器，并用拉格朗日乘子法将广域互联多能源局域网系统能量经济调度与优化分配中的约束优化问题转化为无约束优化问题。
[0011]进一步，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行:
[0012]步骤S1、构建多终端协同电网系统优化模型
[0013]步骤S1
‑
1、目标函数：
[0014]多源
‑
荷
‑
储协同优化的能源局域网系统能量管理在整个时段T内的优化目标是在满足一定约束条件的基础上实现系统运行费用与收益二者差值的最小化；
[0015][0016]式中，C
Exp
(t)、E
Inc
(t)、C
Total
(t)分别表示能源局域网系统在时段t内产生的总费用、总收益以及在整个时段T内二者的差值；其中，C
Exp
(t)总费用包括：产能单元(天然气发电机)运行费用C
PRO
(t)、对可中断负载中断部分的补偿费用储能单元的运行费用C
BESS
(t)、从外电网买电的费用总收益Inc(T)包括：向关键负载、可中断负载售电收益Econ(t)、向外电网卖电的收益(t)；
[0017]步骤S1
‑
2、约束条件，包括产能单元约束、用能单元约束、储能单元约束、与外电网交互约束和供需功率平衡约束；
[0018]步骤S1
‑
3、优化策略
[0019]为鼓励和实现分布式可再生能源的就地消纳、能源局域网网内的局域自治和不同能源局域网之间的协同优化，能源局域网网内各单元的资源调度及其与网外各直连电网的电能交易分别采用如下优化策略；
[0020]步骤S1
‑3‑
1、能源局域网网内
[0021]在能源局域网网内，优先利用分布式可再生能源(风力、光伏)产能，依次满足关键负载、可中断负载用能及储能单元充电的需求；引入需求响应机制，通过调节天然气产能单元的产能量、储能单元的状态及充/放电功率和可中断负载的中断比率，并在满足各产能、用能、储能单元之间实时供需平衡的基础上实现系统运行费用与收益差值的最小化；
[0022]步骤S1
‑3‑
2、不同能源局域网之间
[0023]在不同能源局域网之间，产能不足的能源局域网系统优先向其邻域能源局域网买电且买电的价格略高于向其自身产能单元、储能单元买电的价格，但低于向其非邻域能源局域网及公用电网买电的价格；反之，产能“过剩”的能源局域网系统优先向其邻域能源局域网卖电且卖电价格略低于向其自身用能单元、储能单元卖电的价格，但高于向其非邻域能源局域网及公用电网卖电的价格。总之，无论买电、卖电，能源局域网交易的顺序均是先满足其内部需求，然后依次是其邻域/非邻域能源局域网，最后是公用电网；
[0024]步骤S2、大规模决策变量优化
[0025]能源互联网系统能量管理涉及点多面广且节点类型丰富、不同节点间的关联关系
复杂多变，不同交互主体间面临地域、时域、交互次序、交互数量等方面的差异性，属于典型的大规模决策变量优化问题；
[0026]步骤S2
‑
1、构造差分分组矩阵
[0027]门槛值在差分分组中对变量分组的准确性发挥着至关重要的作用。同时，门槛值的准确选择也因测试函数结构及输入参数的差异性而变得异常艰难。但幸运的是，根据计算误差“量大、类型少、数值极小”的特点可知：计算误差与非计算误差在数量级上差别较大，这使得区辨计算误差与有效信息成为可能。但前提是两两变量之间的交互信息必须完备，在此以差分分组矩阵体现差分分组过程中两两变量之间的完备信息；
[0028]步骤S2
‑
2、识别变量类型
[0029]在确定出不含计算误差的差分分组矩阵后，首先以0为门槛值逐行找出该矩阵中所有全零行行标并分至可分子空间；然后找出该矩阵中所有非零行，按照“先排序、再剔除、后合并”的顺序识别出直接不可分变量、间接不可分变量并分别分至不同的子空间；最后，将进一步细分后的可分子空间与不可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多终端协同的电网互动控制方法，其特征在于，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：第一阶段，主要的优化对象是辖区内所有的局域能源网系统，其可调度的资源包括分布式产能、用能、储能单元，通过有限的自协调能力尽可能实现自身的实时供需平衡，并据此实现分布式可再生能源的就地利用、就近消纳；第二阶段，主要的优化对象是辖区内所有的区域能源网系统，即将第一阶段尚未消纳的产能及用能缺额聚集到区域能量控制器，并将其视为区域范围内的可调度资源参与到区域能源网系统层面的能量经济调度与优化分配中；第三阶段，主要的优化对象是辖区内的大型产能、用能系统，大规模电动汽车系统以及通过自协调后仍未达到实时供需平衡的区域能源网系统，此阶段以满足各区域能源网系统最终供需平衡需求为主，兼顾大规模电动汽车经济、高效的充电需求，并在必要的时候调节大型产能、用能系统的运况，以保证整个广域互联多能源局域网系统的实时供需平衡与经济调度；在考虑系统的全时段优化时，采用邻域搜索的自适应差分进化算法作为问题的求解器，并用拉格朗日乘子法将广域互联多能源局域网系统能量经济调度与优化分配中的约束优化问题转化为无约束优化问题。2.根据权利要求1所述的多终端协同的电网互动控制方法，其特征在于，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：步骤S1、构建多终端协同电网系统优化模型步骤S1
‑
1、目标函数：多源
‑
荷
‑
储协同优化的能源局域网系统能量管理在整个时段T内的优化目标是在满足一定约束条件的基础上实现系统运行费用与收益二者差值的最小化；式中，C
Exp
(t)、E
Inc
(t)、C
Total
(t)分别表示能源局域网系统在时段t内产生的总费用、总收益以及在整个时段T内二者的差值；其中，C
Exp
(t)总费用包括：产能单元运行费用C
PRO
(t)、对可中断负载中断部分的补偿费用储能单元的运行费用C
BESS
(t)、从外电网买电的费用总收益Inc(T)包括：向关键负载、可中断负载售电收益Econ(t)、向外电网卖电的收益步骤S1
‑
2、约束条件，包括产能单元约束、用能单元约束、储能单元约束、与外电网交互约束和供需功率平衡约束；步骤S1
‑
3、优化策略为鼓励和实现分布式可再生能源的就地消纳、能源局域网网内的局域自治和不同能源局域网之间的协同优化，能源局域网网内各单元的资源调度及其与网外各直连电网的电能交易分别采用如下优化策略；
步骤S1
‑3‑
1、能源局域网网内在能源局域网网内，优先利用分布式可再生能源产能，依次满足关键负载、可中断负载用能及储能单元充电的需求；引入需求响应机制，通过调节天然气产能单元的产能量、储能单元的状态及充/放电功率和可中断负载的中断比率，并在满足各产能、用能、储能单元之间实时供需平衡的基础上实现系统运行费用与收益差值的最小化；步骤S1
‑3‑
2、不同能源局域网之间买电、卖电，能源局域网交易的顺序均是先满足其内部需求，然后依次是其邻域/非邻域能源局域网，最后是公用电网；步骤S2、大规模决策变量优化步骤S2
‑
1、构造差分分组矩阵以差分分组矩阵体现差分分组过程中两两变量之间的完备信息；步骤S2
‑
2、识别变量类型在确定出不含计算误差的差分分组矩阵后，首先以0为门槛值逐行找出该矩阵中所有全零行行标并分至可分子空间；然后找出该矩阵中所有非零行，按照“先排序、再剔除、后合并”的顺序识别出直接不可分变量、间接不可分变量并分别分至不同的子空间；最后，将进一步细分后的可分子空间与不可分子空间合并成全体变量子空间，得到最终的分组结果。3.根据权利要求2所述的多终端协同的电网互动控制方法，其特征在于，所述步骤S1
‑
1具体包括：步骤S1
‑1‑
1、产能单元模型产能单元主要包括可控产能单元和非可控产能单元；可控产能单元为各类天然气发电机；不可控产能单元包括大规模风力发电机和光伏发电机；产能单元产生的运行费用主要是指天然气发电机在产能过程中消耗的天然气以及能源转换过程产生的损失；式中，C
NGG
(t)表示天然气产能单元在第t时段的运行费用；NGG
n
，表示天然气产能单元的个数；α
nGGi
、β
nGGi
、v
nGGi
表示第NGG
i
个天然气产能单元运行费用与其输出功率关系式的二次项、一次项和常数项系数；P
nGGi
(t)表示第NGG
i
个天然气产能单元在第t时段的输出功率；Pri
Gas
表示单位天然气的价格；Δt为优化的时间步长；步骤S1
‑1‑
2、用能单元模型用能单元视其可被调度情况分为关键负载和可中断负载；用能单元的运行收益取决于其在各时段t内的用能量、市场基准电价和对应的费率；关键负载某时段的收益等于该时段用能量、市场基准电价及对应费率三者的乘积；可中断负载的费用由未中断部分与中断部分组成，未中断部分在时段t内的收益等于实际用能量、市场基准电价及该时段对应费率三者的乘积，中断部分的补偿费用等于实际中断量、市场基准电价及对应补偿费率三者的乘积，可分别表示如下：E
CON
＝E
CLs
(t)+E
ILs
(t)
式中，E
CLs
(t)、E
ILs
(t)表示第t时段关键负载、可中断负载未中断部分的收益；表示第t时段对可中断负载中断部分的补偿费用；CLs
n
、ILs
n
分别表示关键负载与可中断负载的数量；pri(t)表示基准电价，如分时电价，pri
CLsi
(t)、表示第t时段关键负载的应付费率和可中断负载的补偿费率，具体分别由式(4)所示：pri
CLii
(t)＝η
CLii
×
pri(t)式中，η
CLsi
表示第CLs
i
个关键负载的应付费率系数；表示第ILs
i
个可中断负载的中断部分处于高、中、低不同档次所对应的补偿费率...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾依霖，刘宇，张雷，郝睿，郑乔，高雷，郑建宇，王睿，王怡博，王浩廷，武艳秋，孙永超，张博，
申请(专利权)人：东北大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：