一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：1)獲取電力系統(tǒng)的潮流數(shù)據(jù)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的等式約束、不等式約束及設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行柔性化表示，建立考慮時(shí)間尺度的多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型；2)針對(duì)不同時(shí)間尺度，根據(jù)多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的柔性評(píng)價(jià)結(jié)果，形成多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣；3)根據(jù)步驟2)獲得的多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度和不同應(yīng)用場(chǎng)景下的運(yùn)行狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有評(píng)價(jià)結(jié)果精確、過(guò)程簡(jiǎn)單可靠可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)估方法，尤其是涉及一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng) 價(jià)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 可再生能源的大規(guī)模接入、電力市場(chǎng)化改革的深入以及負(fù)荷類(lèi)型的多樣化，給電 力系統(tǒng)帶來(lái)比以往更多的不確定因素。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須從硬件和 軟件兩個(gè)方面，加強(qiáng)電力系統(tǒng)對(duì)各類(lèi)不確定因素的適應(yīng)能力。
[0003] 在硬件領(lǐng)域，主要是通過(guò)加大電源和電力輔助設(shè)備建設(shè)的投資力度，加強(qiáng)電力輸 電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，從而使電力系統(tǒng)具有更多的電源容量以及輸電路徑，進(jìn)而使電力系統(tǒng)的運(yùn) 行具有更大的冗余。
[0004] 在軟件領(lǐng)域，則需要對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀加以評(píng)估，量化評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)在某一 時(shí)間斷面下（包括確定的電源狀態(tài)、電網(wǎng)狀態(tài)、負(fù)荷狀態(tài)等）的運(yùn)行裕度，從而為電網(wǎng)調(diào) 度部門(mén)評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不確定因素的能力提供量化指標(biāo)，進(jìn)而采取必要的管理和預(yù)防措 施。
[0005] 經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)估方法都是剛性評(píng)價(jià)方 法，即在評(píng)估前人為設(shè)置一定的約束范圍，且認(rèn)為該約束范圍內(nèi)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是"安全 的"，而該約束范圍外的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是"不安全的"，兩者之間的邊界是剛性的、唯一的、清 晰的。
[0006] 剛性約束的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在：
[0007] 1)電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程受到眾多不確定因素的影響，例如，可再生能源出力不確 定性、負(fù)荷不確定性和潮流不確定性等，這些不確定性影響了某些運(yùn)行參數(shù)，使電力系統(tǒng)的 運(yùn)行過(guò)程中具有的不確定性日益增強(qiáng)。剛性約束的邊界是確定的，未能考慮到不確定性 因素的隨機(jī)性問(wèn)題，故其邊界描述參數(shù)變化的能力較差，不能隨參數(shù)變化調(diào)整邊界，很難全 面、完全而真實(shí)的描述電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況。同時(shí)，剛性約束的存在經(jīng)常造成電網(wǎng)分析計(jì) 算困難。
[0008] 2)剛性約束充分考慮了系統(tǒng)的安全性，對(duì)于每一種運(yùn)行情況，均會(huì)留有較大的安 全裕度，而安全裕度則會(huì)犧牲系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，使系統(tǒng)始終運(yùn)行于非最優(yōu)狀態(tài)下，因此，剛性 約束對(duì)挖掘系統(tǒng)的內(nèi)在潛力具有較大影響。同時(shí)，電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行分析時(shí)，若考慮經(jīng)濟(jì)性 和安全性綜合趨優(yōu)若，現(xiàn)有的某些剛性約束的存在有欠考慮，對(duì)分析結(jié)果具有較大的影響。
[0009] 3)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化分析中，通常僅將最優(yōu)解與剛性約束邊界的距離作為電 力系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性的判斷依據(jù)，若該距離過(guò)大，則系統(tǒng)安全性較高，系統(tǒng)具有一定潛力 增加其經(jīng)濟(jì)性；若距離過(guò)小，則系統(tǒng)的安全性較低，需增加其安全性。但該判斷依據(jù)并不考 慮邊界點(diǎn)設(shè)定值的影響，容易造成電力資源的浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種評(píng)價(jià)結(jié)果精確、 過(guò)程簡(jiǎn)單可靠可操作性強(qiáng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行的多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)方法，是對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng) 運(yùn)行評(píng)價(jià)體系的有益補(bǔ)充與完善。
[0011] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0012] 一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：
[0013] 1)獲取電力系統(tǒng)的潮流數(shù)據(jù)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的等式約束、不等式約束及設(shè)定 的經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)進(jìn)行柔性化表示，建立考慮時(shí)間尺度的多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型：
[0014] 2)針對(duì)不同時(shí)間尺度，根據(jù)多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的柔性評(píng)價(jià)結(jié)果， 形成多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣；
[0015] 3)根據(jù)步驟2)獲得的多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度和 不同應(yīng)用場(chǎng)景下的運(yùn)行狀態(tài)。
[0016] 步驟1)中，所述的等式約束包括節(jié)點(diǎn)功率平衡約束，其柔性化表示為：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 獲取電力系統(tǒng)的潮流數(shù)據(jù)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的等式約束、不等式約束及設(shè)定的經(jīng) 濟(jì)性目標(biāo)進(jìn)行柔性化表示，建立考慮時(shí)間尺度的多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型； 2) 針對(duì)不同時(shí)間尺度，根據(jù)多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的柔性評(píng)價(jià)結(jié)果，形成 多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣； 3) 根據(jù)步驟2)獲得的多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度和不同 應(yīng)用場(chǎng)景下的運(yùn)行狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟1)中， 所述的等式約束包括節(jié)點(diǎn)功率平衡約束，其柔性化表示為：
式中，Pa、分別為節(jié)點(diǎn)k的有功功率和無(wú)功功率；分別為節(jié)點(diǎn)k的有功負(fù)荷 和無(wú)功負(fù)荷；Vk為節(jié)點(diǎn)k的電壓；GW、Bw、Θ w分別為節(jié)點(diǎn)k和j之間的電導(dǎo)、電納和相角 差；Λ Put、Λ Qut分別為節(jié)點(diǎn)k的有功負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷的偏差；δ &為節(jié)點(diǎn)k的負(fù)荷柔性指數(shù)， δ Lk G [〇, 1]。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟1)中， 所述的不等式約束包括發(fā)電機(jī)出力約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束和線路潮流約束； 所述的發(fā)電機(jī)出力約束的柔性化表示為：
式中，
分別為發(fā)電機(jī)i的有功功率及其上、下限；
分別為 發(fā)電機(jī)i的無(wú)功功率及其上、下限；
分別為
的最大允許越限值；
分別為
的最大允許越限值；S ω為發(fā)電機(jī)i出力的柔性指數(shù)；乂為 系統(tǒng)發(fā)電機(jī)總數(shù)； 所述的節(jié)點(diǎn)電壓約束的柔性化表示為：
式中，Vk
分別為節(jié)點(diǎn)k的電壓及其上、下限
分別為
的最大允許越限值；S vk為節(jié)點(diǎn)k的電壓柔性指數(shù)；N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)； 所述的線路潮流約束的柔性化表示為：
式中，Pi，
分別為線路1的潮流值和限值
為
最大允許越限值；L為系統(tǒng)線 路總數(shù)；S F1為線路1的潮流柔性指數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟1)中， 所述的經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)的柔性化表示為：
式中，a^bpCi為發(fā)電機(jī)組i的發(fā)電成本系數(shù)；&為系統(tǒng)總發(fā)電成本的最小期望值；δ f 為系統(tǒng)發(fā)電成本柔性指數(shù)；△ f為系統(tǒng)總發(fā)電成本可接受的最大增加量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟1)中， 所述的考慮時(shí)間尺度的多尺度柔性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型具體為：
式中：At為時(shí)間尺度，δ?>Δ?、δω,Δ?、δη, Δ?*別為時(shí)間尺度At下的發(fā)電成 本柔性指數(shù)、發(fā)電機(jī)i出力的柔性指數(shù)、節(jié)點(diǎn)k的電壓柔性指數(shù)、線路1的潮流柔性指數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力系統(tǒng)多尺度柔性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述的步 驟2)中，形成多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣時(shí)，對(duì)目標(biāo)函數(shù)f(S At)中的Sf, At、δω, At、 μ、S F1, At進(jìn)行多種柔性尺度組合，計(jì)算在設(shè)定的每個(gè)時(shí)間尺度、每個(gè)柔性尺度組合下的柔 性評(píng)價(jià)結(jié)果，組成多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣； 所述的多尺度柔性綜合評(píng)價(jià)矩陣中的各元素 fu表示為第i種時(shí)間尺度、第j種柔性 尺度組合下的柔性評(píng)價(jià)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104091291SQ201410341460
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】王承民, 孫偉卿, 衣濤, 李宏仲, 劉涌, 段建民, 肖定垚, 呂風(fēng)磊, 邱文平 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)