本發(fā)明屬于配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化領(lǐng)域，涉及一種基于二階錐優(yōu)化的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

在配、售分離的電力市場(chǎng)環(huán)境下，售電公司面臨著各種不確定性問題，尤其是電價(jià)和負(fù)荷波動(dòng)，以及分布式電源的快速發(fā)展和廣泛接入配電網(wǎng)，對(duì)于售電公司的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和配電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成了較大影響。因此售電公司對(duì)于所轄配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度以降低運(yùn)行成本，并保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。分布式電源中的燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等輸出具有良好的可調(diào)度性。此外，配電網(wǎng)內(nèi)部分負(fù)荷具有一定的可調(diào)特性。售電公司在參與電力市場(chǎng)購(gòu)電同時(shí)可以通過對(duì)分布式電源和可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度來(lái)減少所轄區(qū)域配電網(wǎng)的運(yùn)行成本。

對(duì)于電力市場(chǎng)環(huán)境下售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了廣泛的研究，但大多數(shù)都針對(duì)有功調(diào)度，并沒有考慮配電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)度，以及潮流約束等，有失精確。而考慮了無(wú)功調(diào)度的售電公司優(yōu)化調(diào)度模型本質(zhì)上是混合整數(shù)非凸非線性規(guī)劃模型。目前商用和開源優(yōu)化軟件很難精確有效求解該問題。因此，作為電力市場(chǎng)中的售電主體，售電公司迫切需要提出較為全面的優(yōu)化調(diào)度模型以及較為精確的模型求解方法，在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自身利益的最大化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于二階錐優(yōu)化的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的調(diào)度方法，該方法將無(wú)功調(diào)度納入到售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度中，將配電網(wǎng)的潮流約束考慮到調(diào)度模型中，并對(duì)潮流約束進(jìn)行凸松弛處理使之可以用二階錐優(yōu)化的方法進(jìn)行精確求解，進(jìn)一步有效降低售電公司運(yùn)行成本。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用一種基于二階錐優(yōu)化的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的調(diào)度方法，該調(diào)度方法包括以下步驟：

步驟10)建立售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，所述模型以售電公司全天運(yùn)行成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以潮流約束、可控分布式電源運(yùn)行約束、可中斷負(fù)荷約束、直接負(fù)荷控制運(yùn)行約束、配電網(wǎng)運(yùn)行安全約束、配變關(guān)口功率約束、儲(chǔ)能運(yùn)行約束、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC約束和可再生能源發(fā)電約束為約束條件；

步驟20)將配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)化為二階錐優(yōu)化模型；

步驟30)對(duì)二階錐優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到最優(yōu)調(diào)度結(jié)果；

步驟40)利用步驟30)得到的最優(yōu)調(diào)度結(jié)果，對(duì)售電公司所轄配電網(wǎng)內(nèi)各可調(diào)設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)調(diào)度配置，確定可控分布式電源有功無(wú)功出力、可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能充放電、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功出力以及可再生能源無(wú)功出力。

作為優(yōu)選例，所述的步驟10)中，優(yōu)化目標(biāo)如式(1)所示：

式中：f為售電公司運(yùn)行的總成本；ΔT為時(shí)間間隔；T為調(diào)度周期；ρ_t為t時(shí)段從電力市場(chǎng)的購(gòu)電電價(jià)；P_g,t為t時(shí)段從電力市場(chǎng)的購(gòu)電量；M為配電網(wǎng)內(nèi)接入的可控分布式電源數(shù)量；b_i為第i臺(tái)可控分布式電源的出力成本一次項(xiàng)系數(shù)；c_i為第i臺(tái)可控分布式電源的出力成本常數(shù)項(xiàng)系數(shù)；為第i臺(tái)可控分布式電源在t時(shí)段發(fā)出的有功功率；N為配電網(wǎng)內(nèi)可中斷負(fù)荷用戶的數(shù)量；為t時(shí)段對(duì)于可中斷負(fù)荷用戶j中斷負(fù)荷的補(bǔ)償；為第j個(gè)可中斷負(fù)荷用戶在t時(shí)段的負(fù)荷中斷量；K為配電網(wǎng)內(nèi)直接負(fù)荷控制用戶的數(shù)量；為t時(shí)段對(duì)于直接負(fù)荷控制用戶k接受負(fù)荷控制的補(bǔ)償；為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t時(shí)段受控的負(fù)荷量。

作為優(yōu)選例，所述的步驟10)中，潮流約束如式(2)所示：

式中：為t時(shí)段支路ij上的有功功率，k:(j,k)表示以節(jié)點(diǎn)j為首節(jié)點(diǎn)的末端節(jié)點(diǎn)集合，為t時(shí)段支路jk上的有功功率，r_ij為支路ij的電阻，為t時(shí)段支路ij的線路電流，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j處的有功功率凈注入值，為t時(shí)段支路ij上的無(wú)功功率，為t時(shí)段支路jk上的無(wú)功功率，x_ij為支路ij的電抗，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j處的無(wú)功功率凈注入值，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上的負(fù)荷有功功率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的儲(chǔ)能充電功率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的儲(chǔ)能放電功率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的可控分布式電源發(fā)出的有功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏有功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上中斷的有功負(fù)荷量；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的直接負(fù)荷控制被控制的負(fù)荷量；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上的反彈負(fù)荷；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷無(wú)功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的可控分布式電源發(fā)出的無(wú)功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏無(wú)功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上中斷的無(wú)功負(fù)荷量；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值，V_i^t為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值；

所述可中斷負(fù)荷約束如式(3)所示：

式中：為第j個(gè)可中斷負(fù)荷的上限值；為可中斷負(fù)荷的功率因數(shù)角；

所述配電網(wǎng)運(yùn)行安全約束如式(4)所示：

式中：V_i^min為節(jié)點(diǎn)i電壓幅值下限；V_i^max為節(jié)點(diǎn)i電壓幅值上限，為支路ij電流幅值上限；

所述的配變關(guān)口功率約束如式(5)所示：

式中：為t時(shí)段根節(jié)點(diǎn)從上級(jí)輸電網(wǎng)流入本級(jí)配電網(wǎng)的有功功率，為調(diào)控中心設(shè)定的有功功率交換上界，為調(diào)控中心設(shè)定的有功功率交換下界，Q₀^t為t時(shí)段根節(jié)點(diǎn)從上級(jí)輸電網(wǎng)流入本級(jí)配電網(wǎng)的無(wú)功功率，為調(diào)控中心設(shè)定的無(wú)功功率交換下界，為調(diào)控中心設(shè)定的無(wú)功功率交換上界；

所述的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC約束如式(6)所示：

式中：為靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可調(diào)節(jié)功率的上限值，為靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可調(diào)節(jié)功率的下限值。

作為優(yōu)選例，所述步驟10)中，可控分布式電源運(yùn)行約束包括可控分布式電源出力上下限約束、可控分布式電源爬坡速率約束和可控分布式電源啟停時(shí)間約束；

所述可控分布式電源出力上下限約束如式(7)所示：

式中：C_i,t為第i臺(tái)可控分布式電源在t時(shí)段的狀態(tài)，為0-1變量；P_i^max為第i臺(tái)可控分布式電源有功輸出功率上限，P_i^min為第i臺(tái)可控分布式電源有功輸出功率下限，為第i臺(tái)可控分布式電源無(wú)功輸出功率上限，為第i臺(tái)可控分布式電源無(wú)功輸出功率下限；為t時(shí)段第i臺(tái)可控分布式電源發(fā)出的有功功率，為t時(shí)段第i臺(tái)可控分布式電源發(fā)出的無(wú)功功率；

所述可控分布式電源爬坡速率約束如式(8)所示：

式中：為第i臺(tái)可控分布式電源在t+1時(shí)段發(fā)出的有功功率；R_up,i為第i臺(tái)可控分布式電源的向上爬坡速率限制；R_down,i為第i臺(tái)可控分布式電源的向下爬坡速率限制；

所述可控分布式電源啟停時(shí)間約束如式(9)所示：

式中：C_i,m為第i臺(tái)可控分布式電源在m時(shí)段的狀態(tài)，C_i,t為第i臺(tái)可控分布式電源在t時(shí)段的狀態(tài)，C_i,t-1為第i臺(tái)可控分布式電源在t-1時(shí)段的狀態(tài)，C_i,n為第i臺(tái)可控分布式電源在n時(shí)段的狀態(tài)；m和n均表示某一時(shí)段數(shù)，T為調(diào)度周期，為第i臺(tái)可控分布式電源的開機(jī)后最小運(yùn)行時(shí)間，為第i臺(tái)可控分布式電源的停機(jī)后最小停運(yùn)時(shí)間。

作為優(yōu)選例，所述的步驟10)中，直接負(fù)荷控制運(yùn)行約束包括負(fù)荷控制時(shí)間約束、負(fù)荷控制容量約束、負(fù)荷受控時(shí)間約束和反彈負(fù)荷約束；

所述的負(fù)荷控制時(shí)間約束如式(10)所示：

式中：X_k,t為t時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶是否被控制的0-1狀態(tài)變量，1表示被控制，0表示未被控制；為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶的最大連續(xù)受控時(shí)間；T₀表示調(diào)度周期T與時(shí)段間的最小值，X_k,l為l時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶是否被控制的0-1狀態(tài)變量，X_k,t-1為t-1時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶是否被控制的0-1狀態(tài)變量，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶最小連續(xù)不受控時(shí)間；

所述的負(fù)荷控制容量約束如式(11)所示：

式中：為t時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶被控制的負(fù)荷量，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶的控制容量上限；

所述負(fù)荷受控時(shí)段約束如式(12)所示：

式中：S為采取直接負(fù)荷控制措施的時(shí)段；

所述反彈負(fù)荷約束如式(13)所示：

式中：為t時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶的反彈負(fù)荷，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t-1時(shí)段的受控負(fù)荷，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t-2時(shí)段的受控負(fù)荷，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t-3時(shí)段的受控負(fù)荷，α為對(duì)應(yīng)時(shí)段的第一系數(shù)，β為對(duì)應(yīng)時(shí)段的第二系數(shù)，γ為對(duì)應(yīng)時(shí)段的第三系數(shù)。

作為優(yōu)選例，所述的步驟10)中，儲(chǔ)能裝置運(yùn)行約束包括儲(chǔ)能裝置容量約束和儲(chǔ)能充放電功率約束；

所述儲(chǔ)能裝置容量約束如式(14)所示：

式中，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能充電功率，η_ch為儲(chǔ)能的充電效率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能放電功率，η_dis為儲(chǔ)能的放電效率，為t+1時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，ΔT為時(shí)間間隔，為T時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，為T時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能充電功率，為T時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能放電功率，為第1時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，為節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能容量限值；

所述的儲(chǔ)能充放電功率約束如式(15)所示：

式中，為節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的充電功率上限，為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的充電狀態(tài)，為0-1變量，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置處于充電狀態(tài)，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置未處于充電狀態(tài)；為節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的放電功率上限，為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的放電狀態(tài)，為0-1變量，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置處于放電狀態(tài)，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置未處于放電狀態(tài)。

作為優(yōu)選例，所述步驟10)中，可再生能源發(fā)電約束包括光伏發(fā)電運(yùn)行約束，光伏發(fā)電運(yùn)行約束如式(16)所示：

式中：為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏有功功率，為連接在節(jié)點(diǎn)j上的光伏在t時(shí)段有功出力的預(yù)測(cè)值；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏無(wú)功功率，為相應(yīng)光伏的無(wú)功出力預(yù)測(cè)值；為光伏的功率因數(shù)角。

作為優(yōu)選例，所述的步驟20)具體包括以下步驟：

首先對(duì)于潮流約束進(jìn)行凸松弛，如式(17)所示：

然后引入新變量如式(18)和式(19)所示：

v_i:＝|V_i^t|² 式(18)

對(duì)潮流約束進(jìn)行轉(zhuǎn)化，如式(20)所示：

將式(18)和式(19)代入式(17)，并做等價(jià)變化，得到式(21)：

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下有益效果：

現(xiàn)有的售電公司調(diào)度方法大多只針對(duì)電力市場(chǎng)購(gòu)電量，分布式電源有功出力以及可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行有功調(diào)度，并未考慮配電網(wǎng)中無(wú)功功率流動(dòng)以及潮流變化對(duì)于系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)電壓、功率因數(shù)等指標(biāo)的影響，同時(shí)通過調(diào)整所轄配電網(wǎng)中無(wú)功功率的分布可以降低網(wǎng)絡(luò)損耗，進(jìn)一步降低售電公司的運(yùn)行成本，提升售電公司的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明實(shí)施例從售電公司調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性和安全性角度出發(fā)，將配電網(wǎng)的潮流約束以及各可控手段的無(wú)功控制約束納入到售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度模型中。考慮到本模型是混合整數(shù)非凸非線性規(guī)劃問題，目前商用和開源優(yōu)化軟件很難精確有效求解該問題，本發(fā)明實(shí)施例基于二階錐優(yōu)化理論，將其轉(zhuǎn)化為便于求解的二階錐優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)模型的精確求解，并通過模型求解得到的最優(yōu)調(diào)度結(jié)果來(lái)配置售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)內(nèi)分布式電源有功無(wú)功出力，可調(diào)負(fù)荷，儲(chǔ)能充放電，SVC無(wú)功出力以及可再生能源的無(wú)功出力，在保證區(qū)域配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)售電公司運(yùn)行成本最小化。本發(fā)明實(shí)施例相較傳統(tǒng)的售電公司調(diào)度方法更為全面，合理，精確，且在降低售電公司運(yùn)行成本方面效果更好，為電力市場(chǎng)環(huán)境下售電公司的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行提供了一定的基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖。

圖2為修改后的IEEE33配電系統(tǒng)。

圖3為日前負(fù)荷和光伏曲線。

圖4為可控分布式電源出力。

圖5為實(shí)施直接負(fù)荷控制前后負(fù)荷變化曲線。

圖6為售電公司購(gòu)電量變化曲線。

圖7為區(qū)域配電網(wǎng)各時(shí)刻的最大電壓偏差。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行深入地詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施案例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程示意圖，介紹了本發(fā)明的方法基本步驟。

本發(fā)明實(shí)施例采用修改后的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)來(lái)詳細(xì)說明所提出的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度方法。如附圖2所示，該系統(tǒng)為輻射狀網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行電壓等級(jí)為12.66kV，總有功負(fù)荷為3635kW，總無(wú)功負(fù)荷為2265kvar。在系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)22、25接入SVC，節(jié)點(diǎn)16、33接入儲(chǔ)能裝置，節(jié)點(diǎn)24、25分別接有可中斷負(fù)荷和DLC，節(jié)點(diǎn)18、31接入光伏系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)7和節(jié)點(diǎn)21接入兩個(gè)可控分布式電源。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于二階錐優(yōu)化的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的調(diào)度方法，包括以下步驟：

步驟10)建立售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，所述模型以售電公司全天運(yùn)行成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以潮流約束、可控分布式電源運(yùn)行約束、可中斷負(fù)荷(文中簡(jiǎn)稱：IL)約束、直接負(fù)荷控制(文中簡(jiǎn)稱：DLC)運(yùn)行約束、配電網(wǎng)運(yùn)行安全約束、配變關(guān)口功率約束、儲(chǔ)能運(yùn)行約束、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC約束和可再生能源發(fā)電約束為約束條件。

步驟20)將配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)化為二階錐優(yōu)化模型。

步驟30)對(duì)二階錐優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到最優(yōu)調(diào)度結(jié)果。

步驟40)利用步驟30)得到的最優(yōu)調(diào)度結(jié)果，對(duì)售電公司所轄配電網(wǎng)內(nèi)各可調(diào)設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)調(diào)度配置，確定可控分布式電源有功無(wú)功出力、可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能充放電、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(文中簡(jiǎn)稱：SVC)無(wú)功出力以及可再生能源無(wú)功出力。

上述實(shí)施例中，所述的步驟10)中，優(yōu)化目標(biāo)如式(1)所示：

式中：f為售電公司運(yùn)行的總成本；ΔT為時(shí)間間隔，作為優(yōu)選例，ΔT可設(shè)為15min；T為調(diào)度周期；ρ_t為t時(shí)段從電力市場(chǎng)的購(gòu)電電價(jià)；P_g,t為t時(shí)段從電力市場(chǎng)的購(gòu)電量；M為配電網(wǎng)內(nèi)接入的可控分布式電源數(shù)量；b_i為第i臺(tái)可控分布式電源的出力成本一次項(xiàng)系數(shù)；c_i為第i臺(tái)可控分布式電源的出力成本常數(shù)項(xiàng)系數(shù)；為第i臺(tái)可控分布式電源在t時(shí)段發(fā)出的有功功率；N為配電網(wǎng)內(nèi)可中斷負(fù)荷用戶的數(shù)量；為t時(shí)段對(duì)于可中斷負(fù)荷用戶j中斷負(fù)荷的補(bǔ)償；為第j個(gè)可中斷負(fù)荷用戶在t時(shí)段的負(fù)荷中斷量；K為配電網(wǎng)內(nèi)直接負(fù)荷控制用戶的數(shù)量；為t時(shí)段對(duì)于直接負(fù)荷控制用戶k接受負(fù)荷控制的補(bǔ)償；為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t時(shí)段受控的負(fù)荷量。

潮流約束如式(2)所示：

式中：為t時(shí)段支路ij上的有功功率，k:(j,k)表示以節(jié)點(diǎn)j為首節(jié)點(diǎn)的末端節(jié)點(diǎn)集合，為t時(shí)段支路jk上的有功功率，r_ij為支路ij的電阻，為t時(shí)段支路ij的線路電流，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j處的有功功率凈注入值，為t時(shí)段支路ij上的無(wú)功功率，為t時(shí)段支路jk上的無(wú)功功率，x_ij為支路ij的電抗，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j處的無(wú)功功率凈注入值，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上的負(fù)荷有功功率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的儲(chǔ)能充電功率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的儲(chǔ)能放電功率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的可控分布式電源發(fā)出的有功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏有功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上中斷的有功負(fù)荷量；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的直接負(fù)荷控制被控制的負(fù)荷量；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上的反彈負(fù)荷；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷無(wú)功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的可控分布式電源發(fā)出的無(wú)功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏無(wú)功功率；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上中斷的無(wú)功負(fù)荷量；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值，V_i^t為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值；

所述可中斷負(fù)荷約束如式(3)所示：

式中：為第j個(gè)可中斷負(fù)荷的上限值；為可中斷負(fù)荷的功率因數(shù)角；

所述配電網(wǎng)運(yùn)行安全約束如式(4)所示：

式中：V_i^min為節(jié)點(diǎn)i電壓幅值下限；V_i^max為節(jié)點(diǎn)i電壓幅值上限，為支路ij電流幅值上限。作為優(yōu)選例，節(jié)點(diǎn)電壓幅值下限設(shè)為0.9p.u.,節(jié)點(diǎn)電壓幅值上限設(shè)為1.1p.u.，即系統(tǒng)安全運(yùn)行的電壓偏差閾值為0.1p.u.。

所述的配變關(guān)口功率約束如式(5)所示：

式中：為t時(shí)段根節(jié)點(diǎn)從上級(jí)輸電網(wǎng)流入本級(jí)配電網(wǎng)的有功功率，為調(diào)控中心設(shè)定的有功功率交換上界，為調(diào)控中心設(shè)定的有功功率交換下界，Q₀^t為t時(shí)段根節(jié)點(diǎn)從上級(jí)輸電網(wǎng)流入本級(jí)配電網(wǎng)的無(wú)功功率，為調(diào)控中心設(shè)定的無(wú)功功率交換下界，為調(diào)控中心設(shè)定的無(wú)功功率交換上界。該約束是將配變關(guān)口功率控制在一定范圍內(nèi)，目的是為了抑制有源配電網(wǎng)的功率波動(dòng)對(duì)于輸電網(wǎng)造成不利影響。

所述的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC約束如式(6)所示：

式中：為靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可調(diào)節(jié)功率的上限值，為靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可調(diào)節(jié)功率的下限值。

在步驟10)中，可控分布式電源運(yùn)行約束包括可控分布式電源出力上下限約束、可控分布式電源爬坡速率約束和可控分布式電源啟停時(shí)間約束。具體來(lái)說：

所述可控分布式電源出力上下限約束如式(7)所示：

式中：C_i,t為第i臺(tái)可控分布式電源在t時(shí)段的狀態(tài)，為0-1變量；P_i^max為第i臺(tái)可控分布式電源有功輸出功率上限，P_i^min為第i臺(tái)可控分布式電源有功輸出功率下限，為第i臺(tái)可控分布式電源無(wú)功輸出功率上限，為第i臺(tái)可控分布式電源無(wú)功輸出功率下限；為t時(shí)段第i臺(tái)可控分布式電源發(fā)出的有功功率，為t時(shí)段第i臺(tái)可控分布式電源發(fā)出的無(wú)功功率。

所述可控分布式電源爬坡速率約束如式(8)所示：

式中：為第i臺(tái)可控分布式電源在t+1時(shí)段發(fā)出的有功功率；R_up,i為第i臺(tái)可控分布式電源的向上爬坡速率限制；R_down,i為第i臺(tái)可控分布式電源的向下爬坡速率限制。

所述可控分布式電源啟停時(shí)間約束如式(9)所示：

式中：C_i,m為第i臺(tái)可控分布式電源在m時(shí)段的狀態(tài)，C_i,t為第i臺(tái)可控分布式電源在t時(shí)段的狀態(tài)，C_i,t-1為第i臺(tái)可控分布式電源在t-1時(shí)段的狀態(tài)，C_i,n為第i臺(tái)可控分布式電源在n時(shí)段的狀態(tài)；m和n均表示某一時(shí)段數(shù)，T為調(diào)度周期，為第i臺(tái)可控分布式電源的開機(jī)后最小運(yùn)行時(shí)間，為第i臺(tái)可控分布式電源的停機(jī)后最小停運(yùn)時(shí)間。

在步驟10)中，直接負(fù)荷控制運(yùn)行約束包括負(fù)荷控制時(shí)間約束、負(fù)荷控制容量約束、負(fù)荷受控時(shí)間約束和反彈負(fù)荷約束。

所述的負(fù)荷控制時(shí)間約束如式(10)所示：

式中：X_k,t為t時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶是否被控制的0-1狀態(tài)變量，1表示被控制，0表示未被控制；為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶的最大連續(xù)受控時(shí)間；T₀表示調(diào)度周期T與時(shí)段間的最小值，X_k,l為l時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶是否被控制的0-1狀態(tài)變量，X_k,t-1為t-1時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶是否被控制的0-1狀態(tài)變量，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶最小連續(xù)不受控時(shí)間。對(duì)于受控負(fù)荷，為了保證用戶的滿意度和舒適度，不能對(duì)其長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行控制，也不能在結(jié)束控制后的短時(shí)間內(nèi)再次對(duì)其進(jìn)行控制，因此必須對(duì)其施加最長(zhǎng)連續(xù)受控時(shí)間和最小連續(xù)不受控時(shí)間約束。

所述的負(fù)荷控制容量約束如式(11)所示：

式中：為t時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶被控制的負(fù)荷量，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶的控制容量上限。

所述負(fù)荷受控時(shí)段約束如式(12)所示：

式中：S為采取直接負(fù)荷控制措施的時(shí)段。DLC是在系統(tǒng)高峰時(shí)所采取的措施，因此需加一個(gè)受控時(shí)段約束，在該時(shí)段內(nèi)才可以采取直接負(fù)荷控制。

直接負(fù)荷控制主要面向具有熱儲(chǔ)能能力的負(fù)荷，一般為空調(diào)和熱水器，在進(jìn)行負(fù)荷控制之后，為了使環(huán)境等恢復(fù)被控前的狀態(tài)，用戶會(huì)在控制結(jié)束后增加用電，因此在進(jìn)行直接負(fù)荷控制優(yōu)化建模時(shí)，需要考慮反彈負(fù)荷的影響。所述反彈負(fù)荷約束如式(13)所示：

式中：為t時(shí)段第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶的反彈負(fù)荷，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t-1時(shí)段的受控負(fù)荷，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t-2時(shí)段的受控負(fù)荷，為第k個(gè)直接負(fù)荷控制用戶在t-3時(shí)段的受控負(fù)荷，α為對(duì)應(yīng)時(shí)段的第一系數(shù)，β為對(duì)應(yīng)時(shí)段的第二系數(shù)，γ為對(duì)應(yīng)時(shí)段的第三系數(shù)。

在步驟10)中，儲(chǔ)能裝置運(yùn)行約束包括儲(chǔ)能裝置容量約束和儲(chǔ)能充放電功率約束。

所述儲(chǔ)能裝置容量約束如式(14)所示：

式中，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能充電功率，η_ch為儲(chǔ)能的充電效率，為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能放電功率，η_dis為儲(chǔ)能的放電效率，為t+1時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，ΔT為時(shí)間間隔，為T時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，為T時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能充電功率，為T時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能放電功率，為第1時(shí)段節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能的總能量，為節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能容量限值。為了保證儲(chǔ)能在新的調(diào)度周期內(nèi)具有相同的調(diào)節(jié)特性，將儲(chǔ)能的本周期初始容量E_bati,1和下一個(gè)周期的初始E_bati,T+1容量設(shè)定相等，為保證儲(chǔ)能的工作效率和使用壽命，設(shè)定其電量使用范圍在20％～90％。

所述的儲(chǔ)能充放電功率約束如式(15)所示：

式中，為節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的充電功率上限，為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的充電狀態(tài)，為0-1變量，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置處于充電狀態(tài)，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置未處于充電狀態(tài)；為節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的放電功率上限，為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接的儲(chǔ)能裝置的放電狀態(tài)，為0-1變量，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置處于放電狀態(tài)，表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i上連接儲(chǔ)能裝置未處于放電狀態(tài)。該約束能保證儲(chǔ)能裝置不會(huì)產(chǎn)生既充電同時(shí)又放電的物理不可行情況。

在步驟10)中，可再生能源發(fā)電約束為光伏發(fā)電運(yùn)行約束，光伏發(fā)電運(yùn)行約束如式(16)所示：

式中：為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏有功功率，為連接在節(jié)點(diǎn)j上的光伏在t時(shí)段有功出力的預(yù)測(cè)值；為t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j上連接的光伏無(wú)功功率，為相應(yīng)光伏的無(wú)功出力預(yù)測(cè)值；為光伏的功率因數(shù)角。

在上述售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型中，潮流約束是非線性、非凸的，給模型的求解帶來(lái)了難題，因此在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)潮流約束進(jìn)行錐轉(zhuǎn)化，使調(diào)度模型轉(zhuǎn)化為方便求解的二階錐優(yōu)化問題。步驟20)具體包括以下步驟：

首先對(duì)于潮流約束進(jìn)行凸松弛，如式(17)所示：

然后引入新變量如式(18)和式(19)所示：

v_i:＝|V_i^t|² 式(18)

對(duì)潮流約束進(jìn)行轉(zhuǎn)化，如式(20)所示：

將式(18)和式(19)代入式(17)，并做等價(jià)變化，得到式(21)：

經(jīng)過上述處理后，調(diào)度模型在不考慮分布式電源、儲(chǔ)能等變量的約束時(shí)已然是一個(gè)二階錐優(yōu)化問題，在加入了整數(shù)變量以后，由于將潮流這一非凸約束進(jìn)行了凸化，也可以利用成熟商業(yè)軟件，如Cplex，Mosek等，保證解的計(jì)算效率和最優(yōu)性。

本發(fā)明利用最優(yōu)調(diào)度結(jié)果，對(duì)售電公司所轄配電網(wǎng)內(nèi)各可調(diào)設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)調(diào)度配置，確定可控分布式電源有功無(wú)功出力，可調(diào)負(fù)荷，儲(chǔ)能充放電，SVC無(wú)功出力以及可再生能源無(wú)功出力的調(diào)度計(jì)劃，在保證區(qū)域配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)實(shí)現(xiàn)售電公司運(yùn)行成本最小化。本發(fā)明在售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型中加入了無(wú)功功率調(diào)度模型，綜合考慮配電網(wǎng)安全運(yùn)行約束，并引入二階錐優(yōu)化理論解決調(diào)度模型的非凸性，準(zhǔn)確求解售電公司調(diào)度模型，有效降低售電公司運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)售電公司運(yùn)行收入的最大化。

本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)日負(fù)荷曲線，對(duì)負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充，即將原標(biāo)準(zhǔn)算例中的負(fù)荷作為負(fù)荷曲線上某一時(shí)刻的值，其他時(shí)刻的值按比例相應(yīng)算出。日前負(fù)荷曲線和光伏發(fā)電出力曲線如圖3所示，原標(biāo)準(zhǔn)算例對(duì)應(yīng)于15：00時(shí)的負(fù)荷數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例在Matlab環(huán)境下利用Mosek算法包開發(fā)上述售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，優(yōu)化得可控分布式電源出力如圖4所示。接在節(jié)點(diǎn)24上的DLC實(shí)施前后負(fù)荷變化曲線如圖5所示，售電公司購(gòu)電量變化曲線如圖6所示。對(duì)于可中斷負(fù)荷，其優(yōu)化調(diào)度結(jié)果為：在14:30-16:00時(shí)間段內(nèi)中斷。圖5和圖6中，優(yōu)化前是指沒有進(jìn)行本專利的方法進(jìn)行優(yōu)化之前的情況。優(yōu)化后是指采用本專利的方法進(jìn)行優(yōu)化后的情況。

根據(jù)上述調(diào)度結(jié)果配置售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源，可調(diào)負(fù)荷，儲(chǔ)能，以及SVC等可調(diào)設(shè)備，得到售電公司運(yùn)行成本為2384$。售電公司優(yōu)化前的運(yùn)行成本為2418$，而若只考慮售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)的有功調(diào)度，則運(yùn)行成本為2395$。比較以上結(jié)果，可看到采用本發(fā)明所提出的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)優(yōu)化模型，售電公司的總運(yùn)行成本最小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益最好。

上述實(shí)施例中，采用本發(fā)明的方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度后，得到各時(shí)刻區(qū)域配電網(wǎng)的最大電壓偏差如圖7所示。從圖7可以看出：最大電壓偏差小于0.09p.u.。任意時(shí)刻區(qū)域配電網(wǎng)的電壓偏差均在安全閾值內(nèi)。這說明本發(fā)明實(shí)施例采用的調(diào)度方法在降低售電公司運(yùn)行成本的同時(shí)，也保證了所轄區(qū)域配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見，本發(fā)明實(shí)施例所提出的基于二階錐優(yōu)化的售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度方法，將無(wú)功優(yōu)化模型納入到售電公司所轄區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度模型中，通過對(duì)可調(diào)負(fù)荷以及可控分布式電源等可調(diào)設(shè)備的有功無(wú)功優(yōu)化調(diào)度，可以進(jìn)一步有效降低售電公司的運(yùn)行成本，在保證區(qū)域配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)售電公司運(yùn)行效益的最大化。