一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，包括：根据配电网与多微网系统的实际运行特征构建双层调度决策模型；求解初始化的上层配电网调度决策模型，得到第一试探解，并将第一试探解下发至下层微电网调度决策模型；基于极值隐性枚举方法，求解下层微电网调度决策模型，并枚举下层微电网调度决策模型的整数变量极值；将极值上传至上层配电网调度决策模型，并基于列和约束生成方法重构和求解上层配电网调度决策模型，得到第二试探解；将第二试探解下发至下层微电网调度决策模型后求解下层微电网调度决策模型，依次类推，直至双层调度决策模型收敛，在保护微电网隐私的前提下得到公共连接点处交互功率量与边际价格。功率量与边际价格。功率量与边际价格。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法


[0001]本专利技术涉及电气工程
，尤其是涉及一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法。

技术介绍

[0002]微电网作为诸多分布式能源和柔性负荷的聚合实体，通过配电网逐渐并网，助力本地可再生能源消纳和微电网系统经济运行。然而，额外的能量交互与电力交易可能会对配电网的安全与经济运行产生不利影响。譬如，传统分布式燃气轮机与储能系统的同时功率输出可能导致潮流拥塞问题；风电、光伏等可再生能源和家庭负荷需求的间歇性将共同导致配电网节点电压波动甚至违例；无计划的电力交易将无意中扩大峰谷差。另一方面，配电网与微电网公共耦合点的电压幅值和功率交互约束限制了微电网的内置灵活性和柔性负荷的灵活调度。同时，作为不同的利益主体，配电网和微电网通常分别由配电网调度中心与微电网中央控制器调度决策。具体而言，配电网调度中心致力于确保配电网的安全性和经济性；微电网中央控制器通过调度分布式能源与柔性负荷，优化微电网内部运行以及与配电网的能量交互。配电网与多微网调度决策模型中的这种去中心化演变不可避免地破坏了调度决策模型全局信息的可观测性和主动组件的可控性。因此，双层优化(即主从博弈)天然适用于描述所述配电网调度中心与微电网中央控制器之间的去中心化调度决策。
[0003]然而，考虑到配电网相较于微电网的主体地位，传统下层(微电网)为混合整数规划的双层调度决策在迭代过程中需要微电网中央控制器将大量设备技术细节以及用户使用偏好数据上传到配电网调度中心，这将使得配电网调度中心有可能窥探并网微电网的敏感信息，如燃气轮机出力、可再生能源发电机出力，储能系统充放电速率、负荷等。更严重的是，如果在迭代求解过程中，敏感信息被黑客截取或篡改，不仅双层优化迭代效率会下降，且潜在针对微电网的恶意攻击会威胁微电网各设备安全运行、影响末端用户正常用电、造成巨大的直接或间接经济损失。因此，隐私保护是配电网与多微网混合整数双层调度决策过程中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术基于极值隐性枚举与快速增强Benders分解算法，提出一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，以实现安全与效率的统一。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，包括如下步骤：
[0006](1)根据配电网与多微网系统的实际运行特征构建双层调度决策模型；所述双层调度决策模型包括上层配电网调度决策模型和下层微电网调度决策模型；
[0007](2)求解初始化的上层配电网调度决策模型，得到第一试探解，并将第一试探解下发至下层微电网调度决策模型；基于极值隐性枚举方法，求解下层微电网调度决策模型，并
枚举下层微电网调度决策模型的整数变量的极值；将整数变量的极值上传至上层配电网调度决策模型，并基于列和约束生成方法重构并求解上层配电网调度决策模型，得到第二试探解；将第二试探解下发至下层微电网调度决策模型，根据第二试探解求解下层微电网调度决策模型，依次类推，直至下层微电网调度决策模型收敛，得到公共连接点的交互功率量与边际价格。
[0008]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述的配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法。
[0009]根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0011]1、本专利技术考虑到下层微电网调度决策模型所包含的大量微电网技术细节以及用户偏好数据，如燃气轮机出力、可再生能源发电机出力，储能系统充放电速率、负荷等，会暴露至配电网调度中心，所以对上层模型进行基于增强Benders分解算法的隐私保护。主问题与子问题分别在配电网调度中心与微电网中央控制器进行求解，微电网中央控制器仅上传不包含隐私信息的割平面至配电网调度中心，配电网调度中心仅下发公共连接点交互功率与边际价格，降低双层调度决策带来的信息安全风险。
[0012]2、本专利技术基于极值隐性枚举方法，求解下层微电网调度决策模型，并枚举下层微电网调度决策模型的整数变量的极值，枚举下层微电网调度决策模型的整数极值，实现基于列和约束生成方法的上层配电网调度决策模型的重构，确保双层调度决策模型求解的准确性与最优性。
附图说明
[0013]图1为配电网调度中心与微电网中央控制器隐私保护求解的框架图；
[0014]图2为计及隐私保护的配电网与多微网混合整数双层调度决策求解的流程图；
[0015]图3为一种电子设备的示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0018]如图1和图2所示，本专利技术实施例提出了为计及隐私保护的配电网与多微网混合整数双层调度决策求解流程图，包括如下步骤：
[0019](1)根据配电网与多微网系统的实际运行特征构建双层调度决策模型；所述双层调度决策模型包括上层配电网调度决策模型和下层微电网调度决策模型。
[0020]其中，上层配电网调度决策模型，用于决策公共连接点的边际价格；上层配电网调度决策模型的约束条件包括考虑配电网的二阶锥松弛DistFlow潮流平衡约束、根节点有功功率约束、切负荷约束、无功补偿约束、线路功率约束、节点电压安全约束、公共连接点极限交互功率约束。
[0021]下层微电网调度决策模型，用于决策公共连接点的交互功率量；下层调度微电网决策模型的约束条件包括微电网的燃气轮机约束、可再生能源发电约束、储能约束、可转移负荷约束、公共连接点功率平衡与极限交互功率约束。
[0022]进一步地，上层配电网调度决策模型目标函数和约束条件具体为：
[0023]所述上层配电网调度决策模型的目标函数为：
[0024][0025]式中，c
tUG
与P
tUG
分别表示配电网从主网购电价格与购电量；与分别表示配电网切负荷补偿系数与有功切负荷量；与分别表示配电网与微电网i的边际价格与有功交互功率；T、B与Ω
MG
分别为调度时刻集合、配电网节点集合与微电网集合；t、n与i分别为调度时刻标识、配电网节点标识与微电网标识。
[0026]所述上层配电网调度决策模型的二阶锥松弛DistFlow潮流平衡约束为：
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据配电网与多微网系统的实际运行特征构建双层调度决策模型；所述双层调度决策模型包括上层配电网调度决策模型和下层微电网调度决策模型；(2)求解初始化的上层配电网调度决策模型，得到第一试探解，并将第一试探解下发至下层微电网调度决策模型；基于极值隐性枚举方法，求解下层微电网调度决策模型，并枚举下层微电网调度决策模型的整数变量的极值；将整数变量的极值上传至上层配电网调度决策模型，并基于列和约束生成方法重构并求解上层配电网调度决策模型，得到第二试探解；将第二试探解下发至下层微电网调度决策模型，根据第二试探解求解下层微电网调度决策模型，依次类推，直至下层微电网调度决策模型收敛，在保护微电网隐私的前提下得到配电网与微电网公共连接点处的交互功率量与边际价格。2.根据权利要求1所述配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，其特征在于，双层调度决策模型包括：上层配电网调度决策模型，用于决策公共连接点的边际价格；上层配电网调度决策模型的约束条件包括考虑配电网的二阶锥松弛DistFlow潮流平衡约束、根节点有功功率约束、切负荷约束、无功补偿约束、线路功率约束、节点电压安全约束、公共连接点极限交互功率约束；下层微电网调度决策模型，用于决策公共连接点的交互功率量；下层调度微电网决策模型的约束条件包括微电网的燃气轮机约束、可再生能源发电约束、储能约束、可转移负荷约束、公共连接点功率平衡与极限交互功率约束。3.根据权利要求1所述配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，其特征在于，上层配电网调度决策模型的目标函数为：其中，与P
tUG
分别表示配电网从主网购电价格与购电量；与分别表示配电网切负荷补偿系数与有功切负荷量；与分别表示配电网与微电网i的边际价格与有功功率交互；T、B与Ω
MG
分别为调度时刻集合、配电网节点集合与微电网集合；t、n与i分别为调度时刻标识、配电网节点标识与微电网标识；下层微电网调度决策模型的目标函数为：其中，与分别表示燃气轮机g的发电成本系数与发电量；与分别表示燃气轮机g的启机成本与启机标识；与分别表示储能系统的充电成本系数与充电标识；与分别表示储能系统的放电成本系数与放电标识；与表示微电网i中的燃气轮机与储能系统集合；g为燃气轮机标识；e为储能标识。
4.根据权利要求1或2所述配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，其特征在于，所述双层调度决策模型以标准型形式表征，表达式如下：s.t.Ax≤b||Cx||2≤cxDx+Fy
i
+Gg
i
≤ds.t.P
i
y
i
+Q
i
w
i
+N
i
z
i
≤e
ii
其中，i为微电网标识；x为上层连续变量向量，g
i
与y
i
分别为微电网i与配电网公共连接点的边际价格向量与交互功率向量；w
i
与z
i
分别为下层连续变量向量与整数变量向量；f、b、c、d、u
i
、v
i
、e
i
、A、C、D、F、G、P
i
、Q
i
和N
i
分别为常系数向量或矩阵；K
i
为z
i
中元素的个数；F
i
(
·
)为微电网i对应的下层模型的解集；Ω
MG
为微电网集合。5.根据权利要求4所述配电网与多微网混合整数双层调度决策隐私保护方法，其特征在于，初始化的上层配电网调度决策模型的表达式为：s.t.Ax≤b||Cx||...

【专利技术属性】
技术研发人员：李知艺，韩旭涛，李祖毅，于群，许悦，祁梦雪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：