【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统领域，特别是涉及一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法。
技术介绍
1、随着分布式能源的不断发展，其固有的随机、波动特性，对电力系统的安全稳定运行提出了新的挑战。我国需求侧的可调资源十分丰富，火电集群、水电站、储能、电动汽车等，涵盖源-荷-储不同环节，为电力系统提供调节服务。但此类资源位置分散、容量不均、部分单体体量小，难以实现电网的直接调度，因此，需求侧可调资源的聚合为实现电网的集中调度提供了新思路。
2、在技术方面，可调资源的聚合手段反映在同一个聚合商所有可调功率之和的可行域。众多学者对于可行域聚合的数学模型进行了研究，如使用凸多面体进行刻画，并提出简化可延迟负载、恒温负载和储能可行域聚合的近似简化方法；基于k阶近似模型计算聚合可行域外接模型。但由于同属聚合商内的可调资源种类与参数存在的差异可能较大，这使得可调资源的可行域差别较大，异质性较为明显，而以上所提及的方法，将原始可行域进一步扩大，其近似聚合可行域的精度往往较低。聚合可行域的近似精度、求解速度反映了可调资源参与调度的准确度与响应速度。因此，亟待提出提升面向异质可调资源聚合的计算方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，以解决现有技术中的不足，提高优化调度工作的效率和准确性，减轻调度员的工作负担。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，主要包括以下步骤：
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4、步骤二：基于长方体的并近似各资源可行域。首先，在一个多面体内部求解最大体积的轴向内填充长方体；然后，设置优化目标函数为长方体体积最大；最后，划分子区域并分别求最大轴向内填充长方体。
5、步骤三：minkowski和计算近似聚合可行域。首先，基于minkowski和的分配律，即并集的minkowski和等于minkowski和的并集，生成笛卡尔积所组成的新集合；其次，考虑到集合数量众多，舍弃内部冗余的长方体；最后，基于不同可调资源同层同向的长方体的minkowski和运算结果，输出并集的凸包。
6、步骤四：基于面生成的凸包近似算法。首先，采用沿坐标轴各方向最远的长方体的顶点生成初始的近似凸包；其次，基于初始化的凸包面，向外找面外最远点，利用最远点生成新表面，代替原部分表面，依此向外逐步扩展；最后，依据实际工程需求输出凸包近似结果。
7、优选的，火电集群c的可行域式中，上标g表示火电，下标c表示火电集群c，表示火电集群c的发电功率，a代表系数矩阵，b代表常数项向量；将和按是否为时序耦合约束分为两部分，即其中，
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12、式中，表示火电集群c的装机容量；表示火电集群c两个时间断面间的下爬坡能力限制；表示火电集群c两个时间断面间的上爬坡能力限制；表示火电集群c的最小技术出力百分比要求；0d表示元素全为0的d维列向量；1d表示元素全为1的d维列向量；id表示d维单位矩阵；
13、水电站h的多面体可行域为水电站的出力，矩阵和向量的具体形式如下：
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16、式中，上标h表示水电，下标h表示水电站h，为水电站最小出力，为水电站额定容量，表示水电站受下游需求影响的强迫出力，表示水电站平均出力，e表示总分析时长对应的断面数；
17、储能ess的多面体可行域其中为储能的净放电功率，矩阵和向量的具体形式如下：
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20、式中，上标s用以标识储能设备，下标ess表示储能，是基于充/放电效率等效出的参数，为储能的放电效率，为储能的充电效率，表示储能的最大放电功率，表示储能的最大充电功率，表示储能的初始存储电量，表示储能的最小存储电量要求，表示储能的最大存储电量要求，lv表示所有非零元均为1的v维下三角矩阵，nv＝[1,2,…,v]t，iv表示v维单位矩阵；
21、电制氢可调负荷l的多面体可行域式中为电解制氢的功率，矩阵和向量的具体表达式如下：
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24、式中，上标h2用以标识电制氢负荷，下标l表示电制氢可调负荷l，表示电解槽产氢质量与用电功率的转换系数，表示最小电解制氢功率，表示最大电解制氢功率，为产氢质量需求，为产氢质量的允许波动系数。
25、优选的，电动汽车负荷e的多面体可行域式中矩阵和向量的具体形式如下：
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28、式中，上标ev用以标识电动汽车负荷，下标e表示电动汽车负荷e，表示最小电动汽车充电功率，表示最大电动汽车充电功率，为充电量需求，为充电量的允许波动系数；
29、温控类负荷tc的多面体可行域式中矩阵和向量如下所示：
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32、式中，均为中间量：
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39、式中，atc和rtc为推导过程中为了简化公式表达定义的参数，表示温控类负荷最大用电功率，和分别表示室内气温允许波动下限和上限，表示室外环境温度，表示建筑热阻，表示建筑热容，表示电热转换效率。
40、优选的，所述步骤s2的计算具体为：
41、在一个多面体内部求解最大体积的轴向内填充长方体等价于如下式所示的优化问题：
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44、式中，d表示长方体的几何中心向量，x表示功率向量，β表示半边长度，id表示d维单位矩阵，表示半边长度向量，下标i、j表示负载，d表示d维度，(a)ij分别表示系数阵元素最大值、系数矩阵元素最小值、系数矩阵第i行、j列的元素值；
45、定义对原始可行域求得的第一个最大轴向内填充长方体为第一层长方体，这个长方体把n维的原始可行域划分为2d个子区域，对各个子区域求得的最大轴向内填充长方体，称为第二层长方体，第n层共有(2d)n-1个轴向长方体，每个长方体最多新划分出2d个子区域，对这些子区域分别求最大轴向内填充长方体，构成第n+1层长方体，记第n层的第o个长方体为
46、优选的，所述步骤s3中对不同可调资源同层同向的长方体做minkowski和计算具体为：
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48、其中，假设同一层y沿同一轴向的长方体的编号z相同，用表示w个可调资源同层同向长方体的minkowski和，根据minkowski和性质，也是空间中的长方体，表示第y层的第z个长方体。
【技术保护点】
1.一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述可调资源单体的多面体可行域建模，结合等式消元和傅里叶-莫茨金消元方法进行构建，主要分为常见直接调控型模型和常见直接调控型模型，常见直接调控型模型具体包括：火电集群、水电站、储能、电制氢可调负荷；常见直接调控型模型具体包括：电动汽车、温控类负荷。
3.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述基于长方体的并近似各资源可行域，具体步骤包括：在一个多面体内部求解最大体积的轴向内填充长方体；设置优化目标函数为长方体体积最大；划分子区域并分别求最大轴向内填充长方体。
4.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述Minkowski和计算近似聚合可行域依据Minkowski和的分配律的严格使用条件，对不同可调资源同层同向的长方体做Minkowski和计算。
5.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体
6.根据权利要求2所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，
8.根据权利要求3所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述步骤S2的计算具体为：
9.根据权利要求4所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述步骤S3中对不同可调资源同层同向的长方体做Minkowski和计算具体为：
10.根据权利要求5所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述步骤S4的计算具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述可调资源单体的多面体可行域建模，结合等式消元和傅里叶-莫茨金消元方法进行构建，主要分为常见直接调控型模型和常见直接调控型模型，常见直接调控型模型具体包括：火电集群、水电站、储能、电制氢可调负荷；常见直接调控型模型具体包括：电动汽车、温控类负荷。
3.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述基于长方体的并近似各资源可行域，具体步骤包括：在一个多面体内部求解最大体积的轴向内填充长方体；设置优化目标函数为长方体体积最大；划分子区域并分别求最大轴向内填充长方体。
4.根据权利要求1所述的一种面向异质可调资源聚合的长方体并凸包方法，其特征在于，所述minkowski和计算近似聚合可行域依据minkowski和的分配律的严格使用条件，对不同可调资源同层同向的长方体做minkowski和计算。...
【专利技术属性】
技术研发人员：林弋莎，黄诗婷，潘玮明，苏捷，何金，王秉旭，陈少红，陈赐杰，林思扬，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司泉州供电公司，
类型：发明
国别省市：
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