一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法技术方案

一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，包括：读取需求侧响应报价、发电机组报价和系统数据；根据需求侧响应报价和发电机组报价建立有功功率分配的双层优化模型，得到系统的初始运行状态即现有输电协议；双层优化模型包括上层模型和下层模型，上层模型包括优化目标函数和2个约束条件，下层模型包括优化目标函数和3个约束条件；采用基于最优潮流的可用输电能力计算模型，输电能力计算模型以发电区域所有发电节点的有功出力增量的最大值为目标函数，采用直流最优潮流模型包括目标函数和约束条件。本发明专利技术实现在系统初始运行点根据需求侧响应和发电机组的报价经济分配各节点的有功负荷和发电机出力，优化了电网的潮流分布，提高电网的输电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法
本专利技术涉及一种电力系统可用输电能力计算方法。特别是涉及一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法。
技术介绍
电力市场开放程度的提高使需求侧响应资源在电力系统中的巨大潜力逐步被认识和挖掘。通过市场价格或激励机制引导用户调整其固有电力消费模式，不仅能提高用电效率、优化用电方式，还能延缓新建电厂与线路的压力、提高电网资产利用率，因而，需求侧响应在维持电力系统的可靠、经济运行中发挥着重要作用。随着电力系统需求侧与电网之间信息交互水平的不断提升，需求侧灵活互动负荷对可用输电能力的影响越来越受到关注。可用输电能力作为评价系统可靠性的重要指标，通过定量分析需求侧响应对电力系统可用输电能力的影响情况，可更直观反映出实施需求侧响应对电力系统可靠性的影响程度。从本质上看，需求侧响应对可用输电能力的影响主要是将电网输电能力不足的风险通过各种激励手段以用户自愿接受的方式加以回避，具体体现在以下方面：(1)需求侧响应在电力系统峰荷或故障时可作为特殊的备用容量资源，从降低发电备用留取的角度提高输电能力；(2)实施需求侧响应后会改变整个系统的潮流分布，从而对限制可用输电能力的线路容量约束产生影响；(3)电力需求的降低使输电资源不足时电力系统缺电量减少。换而言之，需求侧响应带来的电力系统负荷变化对可用输电能力计算的影响不容忽视，在发电、用电双侧开放市场环境下开展计及需求侧响应影响的可用输电能力研究具有重要的理论和现实意义。现有技术主要侧重研究发电侧对可用输电能力的影响，均将电力系统负荷视为固定的、被动的受控终端，在分析过程中忽略需求侧对可用输电能力计算的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种可有效缓解限制电网输电能力的约束，提高电力系统资源优化配置的考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，包括如下步骤：1)读取需求侧响应报价、发电机组报价和系统数据；2)根据需求侧响应报价和发电机组报价建立有功功率分配的双层优化模型，得到系统的初始运行状态即现有输电协议；所述的双层优化模型包括上层模型和下层模型，所述的上层模型包括优化目标函数和2个约束条件，所述的下层模型包括优化目标函数和3个约束条件；3)采用基于最优潮流的可用输电能力计算模型，输电能力计算模型以发电区域所有发电节点的有功出力增量的最大值为目标函数，采用直流最优潮流模型，其中系统无网损且各节点电压幅值相等，所述的直流最优潮流模型包括目标函数和约束条件。步骤2)所述的上层模型的优化目标函数是以独立系统运行商支付的补偿费用与用户的购电成本之和最小为优化目标函数，确定参与需求侧响应的用户，所述优化目标函数表示为：其中，目标函数的前一项乘积为需求侧响应补偿费用，其中的：N为所有节点的集合，ΔPDi为节点i的需求侧响应量，ρi为对应节点i的需求侧响应报价，Si为符号函数，当Si为1时表示竞标成功，当Si为0时表示竞标失败；后一项乘积表示用户的购电费用，其中的：πi是由下层模型确定节点i的节点边际电价，表示节点i的负荷基态值。步骤2)所述的上层模型的约束条件包括：1)各节点响应量的上下限约束：其中，ΔPDi为节点i的需求侧响应量；为节点i的需求侧最大响应量；2)需求侧响应后负荷平衡约束：其中，表示节点i的负荷基态值；为节点i响应前的负荷，通过负荷预测确定；ΔPDi为节点i的需求侧响应量。步骤2)所述的下层模型的优化目标函数是以发电总报价最小为优化目标，按照报价经济地分配发电机组的有功出力，优化目标函数为：其中，N为所有节点的集合；Ci为节点i的发电机的报价；表示节点i的发电机出力基态值。步骤2)所述的下层模型的约束条件包括：1)功率平衡约束：其中，N为所有节点的集合；表示节点i的负荷基态值；表示节点i的发电机出力基态值；2)发电机出力约束：其中，为节点i的发电机最小出力；表示节点i的发电机出力基态值；为节点i的发电机最大出力；3)线路传输容量约束：其中，N为所有节点的集合；Limitl为支路l的传输容量极限，GSFl-i为节点i对支路l的发电转移因子；表示节点i的负荷基态值；表示节点i的发电机出力基态值。步骤3)所述的最优潮流模型的目标函数为：其中，SG为送电区域所有发电节点的集合；PGi表示节点i的发电机出力；表示节点i的发电机出力基态值。步骤3)所述的最优潮流模型的约束条件包括：1)功率平衡约束：其中，SG为送电区域所有发电节点的集合；SD为受电区域所有负荷节点的集合；PGi表示节点i的发电机出力，表示节点i的发电机出力基态值；PDi表示节点i的负荷，表示节点i的负荷基态值；2)支路传输容量约束：其中，N为所有节点的集合；Limitl为支路l的传输容量极限，GSFl-i为节点i对支路l的发电转移因子；PDi表示节点i的负荷，PGi表示节点i的发电机出力；3)发电机出力约束:其中，SG为送电区域所有发电节点的集合；表示节点i的发电机出力基态值；PGi表示节点i的发电机出力；为节点i的发电机最大出力。4)交易约束：其中，SD为受电区域所有负荷节点的集合；表示节点i的负荷基态值；PDi表示节点i的负荷；表示节点i的负荷基态值；表示节点i的最大负荷。本专利技术的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，实现在系统初始运行点根据需求侧响应和发电机组的报价经济分配各节点的有功负荷和发电机出力，从而优化了电网的潮流分布，提高电网的输电能力，同时还可带来显著的经济效益。附图说明图1a是现有技术的可用输电能力计算流程图；图1b是本专利技术的可用输电能力计算流程图；图中：ISO是独立系统运营商；ATC是可用输电能力；DR是需求侧响应图2是PJM-5节点系统图；图3是未考虑和考虑需求侧响应两种场景下的节点边际电价。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法做出详细说明。本专利技术的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，如图1b所示，包括如下步骤：1)读取需求侧响应报价、发电机组报价和系统数据；2)根据需求侧响应报价和发电机组报价建立有功功率分配的双层优化模型，得到系统的初始运行状态即现有输电协议；所述的双层优化模型包括上层模型和下层模型，所述的上层模型包括优化目标函数和2个约束条件，所述的下层模型包括优化目标函数和3个约束条件；3)采用基于最优潮流的可用输电能力计算模型，为了更准确地反映出电力市场环境下可用输电能力的定义，所述输电能力计算模型以发电区域所有发电节点的有功出力增量的最大值为目标函数，为简化，本模型采用直流最优潮流模型，其中系统无网损且各节点电压幅值相等，所述的直流最优潮流模型包括目标函数和约束条件。2.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，步骤2)所述的上层模型的优化目标函数是以独立系统运行商支付的补偿费用与用户的购电成本之和最小为优化目标函数，确定参与需求侧响应的用户，所述优化目标函数表示为：其中，目标函数的前一项乘积为需求侧响应补偿费用，其中的：N为所有节点的集合，ΔPDi为节点i的需求侧响应量，ρi为对应节点i的需求侧响应报价，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)读取需求侧响应报价、发电机组报价和系统数据；2)根据需求侧响应报价和发电机组报价建立有功功率分配的双层优化模型，得到系统的初始运行状态即现有输电协议；所述的双层优化模型包括上层模型和下层模型，所述的上层模型包括优化目标函数和2个约束条件，所述的下层模型包括优化目标函数和3个约束条件；3)采用基于最优潮流的可用输电能力计算模型，输电能力计算模型以发电区域所有发电节点的有功出力增量的最大值为目标函数，采用直流最优潮流模型，其中系统无网损且各节点电压幅值相等，所述的直流最优潮流模型包括目标函数和约束条件。

【技术特征摘要】
1.一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)读取需求侧响应报价、发电机组报价和系统数据；2)根据需求侧响应报价和发电机组报价建立有功功率分配的双层优化模型，得到系统的初始运行状态即现有输电协议；所述的双层优化模型包括上层模型和下层模型，所述的上层模型包括优化目标函数和2个约束条件，所述的下层模型包括优化目标函数和3个约束条件；3)采用基于最优潮流的可用输电能力计算模型，输电能力计算模型以发电区域所有发电节点的有功出力增量的最大值为目标函数，采用直流最优潮流模型，其中系统无网损且各节点电压幅值相等，所述的直流最优潮流模型包括目标函数和约束条件。2.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，步骤2)所述的上层模型的优化目标函数是以独立系统运行商支付的补偿费用与用户的购电成本之和最小为优化目标函数，确定参与需求侧响应的用户，所述优化目标函数表示为：其中，目标函数的前一项乘积为需求侧响应补偿费用，其中的：N为所有节点的集合，ΔPDi为节点i的需求侧响应量，ρi为对应节点i的需求侧响应报价，Si为符号函数，当Si为1时表示竞标成功，当Si为0时表示竞标失败；后一项乘积表示用户的购电费用，其中的：πi是由下层模型确定节点i的节点边际电价，表示节点i的负荷基态值。3.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，步骤2)所述的上层模型的约束条件包括：1)各节点响应量的上下限约束：其中，ΔPDi为节点i的需求侧响应量；为节点i的需求侧最大响应量；2)需求侧响应后负荷平衡约束：其中，表示节点i的负荷基态值；为节点i响应前的负荷，通过负荷预测确定；ΔPDi为节点i的需求侧响应量。4.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，步骤2)所述的下层模型的优化目标函数是以发电总报价最小为优化目标，按照报价经济地分配发电机组的有功出力，优化目标函数为：其中，N为所有节点的集合；Ci为节点i的发电机的报价；表示节点i的发电机出力基态值。5.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧响应的电力系统可用输电能力计算方法，其特征在于，步骤2)所述的下层模型的约束条件包括：1)功率平衡约束：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈厚合，何旭，姜涛，李雪，李国庆，王长江，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22