【技术实现步骤摘要】
一种配电网多目标优化运行方法及系统
[0001]本专利技术涉及一种配电网多目标优化运行方法及系统，属于配电网优化调度
技术介绍
[0002]现有很多含可再生能源的配电网多目标优化问题中，为了保证可再生能源尽可能地消纳，都会假设可再生能源满发满用，而忽略了在某一运行场景下，负荷侧需求没有那么大且储能系统剩余容量不足或调节速率不足，导致该优化时刻可再生能源发电量无法被全部消纳且无法全部存储于储能系统中。
[0003]进而对于配电网优化调度的计算中，现有技术缺少对于功率调节资源的调节速率约束的考虑，往往会过度放大可调资源参与配电网优化运行的调节能力，且优化结果无法实施于实际工程中的可调资源功率调节。比如，按现有技术进行优化时，可能会出现相邻优化时刻的用电负荷上升幅度很大的情况，若某一发电设备在前一调度时刻的计划发电功率很小，而在后一调度时刻要求其计划发电功率很大才能满足功率平衡，而前后时刻发电功率之差超过其最大调节速率时，在实际调节中就无法满足供电可靠性。
[0004]进一步，对于配电网优化调度的控制计算中，现有技术很少考虑到采取优化后，对于下层优化最优解无法满足上层优化全局最优这一问题的应对方法，因而使得最终的优化结果并非最优。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的一在于提供一种能够满足最大调节速率约束，进而使得优化结果更加合理，符合工业界实际约束，具有使得配电网优化调度的计算更加精确，满足参与优化的设备在工程中的实际约束要求的优点的配电网多目标优化运行...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑可调资源调节速率的配电网多目标优化运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获取能够辅助配电网优化运行的若干目标；所述若干目标包括可再生能源、储能系统、温控负荷、电动汽车负荷；步骤二，根据步骤一中的若干目标，设置对应的决策变量及其约束条件；当可再生能源参与调节时，选择每个并网可再生能源机组在每个优化时刻参与优化后的调度计划出力作为决策变量，且决策变量的调节不需要考虑调节速率约束，其约束条件为并网功率大于零并小于预测出力大小；当储能系统参与调节时，选择每个储能系统在每个优化时刻的输出功率作为决策变量，且既要考虑调节速率约束，也要同时考虑储能出力的约束；当温控负荷参与调节时，选择将对每个冷负荷供冷的所有电制冷机组在每个优化时刻的总输出功率作为决策变量，且需要在考虑用户满意度约束的同时考虑温控负荷的调节速率约束；当电动汽车充电负荷参与调节时，其参与功率调节的主体为网络拓扑节点处的充电装置在每个优化时刻的输出功率，而某一时刻某一处充电装置的出力大小为该时刻该处的所有电动汽车充电功率之和的相反数；步骤三，根据步骤二中的决策变量及其约束条件，构建系统约束；所述系统约束包括电网功率平衡约束、电网潮流约束；电网功率平衡约束，用于控制总供电功率等于总用电功率，体现于网络拓扑中每个节点的输入输出功率相等，该约束需要通过潮流计算满足；通过输入各类型节点对应的净注入功率、配网线路阻抗、配网网络拓扑的连通信息，计算出各个节点对应的电压和功率，以及各条线路上的损耗；电网潮流约束，用于控制电压幅值在允许的范围内波动，同时控制线路有功功率传输和无功功率传输在允许的范围内波动；步骤四，根据步骤三中的系统约束，构建日运行成本最低以及综合能源效率最高的优化目标；所述日运行成本最低为整日调度周期配电网运行成本最低，其包括配电网向上级电网购电成本、负荷聚合商运行收益、分布式电源上网调度成本、弃风弃光成本；所述综合能源效率最高为整日调度周期配电网综合能源效率最高，用于体现一日内配电网内总负荷用电量与总供电量的比值；步骤五，根据步骤四中的优化目标，制定可调资源的优化策略；所述优化策略包括以下内容：对于可再生能源的发电，构建向下调节模型，控制其输出功率；所述向下调节模型通过电力电子元件在每一优化时刻有意地降低可再生能源出力，在满足功率平衡的基础上达到经济最优、综合能效最高等优化目标；同时在目标函数日运行成本的表达式中增加了弃风、弃光成本，作为减少发电造成的售电收益损失，使得可再生能源与网侧、荷侧、储侧的资源根据弃风、弃光成本和调度成本的不同及综合能效最高的优化目标进行博弈，得到最优的可调资源调度计划；对于温控负荷，参与调节的温控机组进行统一调度；
对于电动汽车负荷，在电动汽车参与调节前无序充电的情况下，将某调度时段中间时刻开始充电的情况等效为从该时段起始时刻开始充电，将某调度时段中间时刻停止充电的情况等效为到该时段结束时刻停止充电，并将其充电起始时刻或终止时刻所在调度时段内的实际充电时长对应的充电功率折算为整个时刻内的平均充电功率，由此来计算电动汽车参与调节前无序充电时的负荷大小；得到各可调资源在每一优化时刻的出力大小，结合每一优化时刻可调资源的出力及各节点负荷大小，计算节点净注入功率，代入进行潮流计算，以满足节点功率平衡约束和网络约束；步骤六：根据步骤五中的优化策略，对运行过程进行优化；采用优化算法求出可调资源辅助配电网优化运行问题的最优解，并根据最优解执行，实现配电网多目标优化运行。2.如权利要求1所述的一种考虑可调资源调节速率的配电网多目标优化运行方法，其特征在于，所述步骤二中，储能系统的调节速率约束的计算公式如下：其中，为t时刻第e个储能系统的输出功率(充电时为负数，放电时为正数)，kW；为t
‑
1时刻第e个储能系统的输出功率，kW；为第e个储能系统的调节速率上限，kW/h；储能系统的容量约束的计算公式如下：其中，为第f个储能系统在t时刻的输出电能量，kWh；为第f个储能系统的总容量，kWh；为第f个储能系统的初始荷电状态，T为累计充、放电时刻数量。3.如权利要求2所述的一种考虑可调资源调节速率的配电网多目标优化运行方法，其特征在于，所述冷负荷的计算公式如下：其中，为t时刻内第g个冷负荷的室内温度，℃；为t+1时刻内第g个冷负荷的室内温度，℃；C
g
为第g个冷负荷的等效热容，kW/℃；R
g
为第g个冷负荷的等效热阻，℃/kW；为t时刻冷负荷的室外环境温度，℃；为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组在t时刻的总输出功率，kW；用户满意度与冷负荷的室内温度有关，取值范围为[0，1]，它体现了冷负荷的可调节能力和可调节潜力；冷负荷的用户满意度约束的计算公式如下：
其中，为t时刻内第g个冷负荷的用户期望室内温度，℃；u为用户满意度；若规定用户满意度的最低边界值，则反推出的室内温度值与用户期望温度的差值即对应冷负荷的可调节范围；电制冷机组的设定温度应与用户的期望温度相同，实际用户期望温度的波动上下限与电制冷机组设定温度间的关系式如下：其中，为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组在t时刻内的设定温度，℃，数值上与相等；δ为电制冷机组运行温度上下限之间的滞环宽度，℃；和分别为实际用户期望温度的波动上、下限，℃，表明，在范围内的室内温度均满足用户的期望，也一定程度上增大了冷负荷的可调节潜力；电制冷机组的数学模型如下：其中，为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组的制冷系数；为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组在t时刻的总用电功率，kW；对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组制的调节速率约束的计算公式如下：其中，为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组在t
‑
1时刻的总输出功率，kW；为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组的调节速率上限，kW/h；对电制冷机也要考虑用电功率取值上限的约束，如下式所示：其中，为对第g个冷负荷供冷的所有电制冷机组的总输出功率上限，kW；某电动汽车在某时刻内于某充电桩处选择是否充电属于0
‑
1规划问题，将决策变量定义为t时刻第j类电动汽车在第i个充电桩处的充电状态矩阵中的元素，均为0
‑
1二进制整数变量，在选择充电时取1，选择不充电时取0；t时刻第i个充电桩的输出功率的计算公式，如下式所示：用于反映某一优化时刻某个充电桩的输出功率与所有电动汽车的充电功率之间的关系，存在的约束，体现于充电状态矩阵的元素取值上；其中，为t时刻第i个充电桩的输出功率，kW；为t时刻第j类电动汽车在第i个充电
桩处的充电状态矩阵，其维度为1
×
N
j
，其中N
j
为第j类电动汽车的总数量；为t时刻第j类电动汽车在第i个充电桩处的充电功率，kW，其维度为N
j
×
1；J为系统中参与调节的电动汽车的类型总数；满足每时刻内充每处电桩式的输出功率界限约束的计算公式如下：其中，为单一优化时刻第i个充电桩的充电功率上限，kW；每辆电动汽车直至充满时的剩余充电时长T
ch
的计算公式如下：其中，对于参与调节的某电动汽车，s为该电动汽车的当前行驶里程，km；W
100
为该电动汽车每行驶100km的耗电量，kWh/100km；P
ch
为平均充电功率，kW；η
ch
为充电效率；电动汽车的充电时长约束的计算公式如下：其中，为第w辆电动汽车从t时刻起的最大充电时长，h；为第w辆电动汽车从t时刻起的实际充电时长.h。4.如权利要求1所述的一种考虑可调资源调节速率的配电网多目标优化运行方法，其特征在于，所述步骤三中，潮流计算的方法如下：首先需要判断节点类型；节点类型分为三类：PV节点、PQ节点、Vδ节点；PQ节点为已知注入有功功率和无功功率，未知电压幅值及相角的节点；PV节点为已知电压幅值和有功功率，未知节点电压相角和无功功率的节点；Vδ节点也称为平衡节点，该节点的电压幅值及相角已知，潮流计算的本质为通过调节平衡节点的有功无功输出向其他节点供电，以维持电网的功率平衡；网络中共有n个节点，其中PV节点有r个，Vδ节点有1个，PQ节点有n
‑
r
‑
1个，得到潮流方程，其计算公式如下：其中，p
SP
与Q
SP
分别为全节点净注入有功功率向量和全节点净注入无功功率向量；U为全节点电压向量，V；Y为节点导纳矩阵，S；U
SP
为全节点给定初始节点电压，V；ΔP为PQ及PV节点有功注入偏差，W；ΔQ为PQ节点无功注入偏差，Var；ΔU为PV节点电压幅值平方差，V2；电压的计算公式如下：其中，V
g
为节点g的电压，V；和分别为节点g的电压幅值的上、下限，V；线路有功功率传输和无功功率传输的计算公式如下：
其中，P
h
为线路h上的有功功率，W；和分别为线路h上的有功功率的上、下限，W；n
b
为网络中支路总数；Q
h
为线路h上的无功功率，Var；和分别为线路h上的无功功率的上、下限，Var。5.如权利要求1所述的一种考虑可调资源调节速率的配电网多目标优化运行方法，其特征在于，所述步骤四中，以整日调度周期配电网运行成本最低为优化目标的计算公式如下：其中，为t时刻配电网向上级电网购电成本，元；为t时刻负荷聚合商的运行收益，元；为t时刻分布式电源上网调度成本，元；为t时刻弃风惩罚成本，元；为t时刻弃光成本，元，T为优化时刻总数；其中，t时刻配电网向上级电网购电成本的计算公式，如下式所示：其中，为t时刻向上级电网购电的单价，元/kWh；P
PCC
(t)为t时刻与上级电网联络线的功率交换值，kW；Δt为单个优化时刻的时长，h；t...
【专利技术属性】
技术研发人员：童力，刘家齐，高希骏，周金辉，孙翔，吴栋萁，苏毅方，陈蕾，陆诚，梅冰笑，李珺逸，赵启承，王凯，柴卫健，朱守真，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司北京智中能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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