本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種用于電力系統(tǒng)短期運(yùn)行調(diào)度的含移相器電力系統(tǒng)魯棒調(diào)度方法。。

背景技術(shù)：

新形勢(shì)下，風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電的廣泛接入以及節(jié)點(diǎn)負(fù)荷形式多元化發(fā)展使得電網(wǎng)運(yùn)行中的不確定性因素增多，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度提出了新的挑戰(zhàn)。為此，如何提高電網(wǎng)應(yīng)對(duì)擾動(dòng)的能力，增強(qiáng)調(diào)度決策的魯棒性是當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度面臨的核心問(wèn)題。作為電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流控制的重要手段，移相器可提高電網(wǎng)的輸送能力，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可控性。當(dāng)前如何充分利用電網(wǎng)運(yùn)行的可控性促進(jìn)不確定性的消納是當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行亟待解決的問(wèn)題。

專(zhuān)利號(hào)為ZL201310384833.8的中國(guó)專(zhuān)利：“一種超高壓電網(wǎng)可控移相器優(yōu)化配置方法”，給出了一種超高壓電網(wǎng)可控移相器優(yōu)化配置方法，該方法具有提高電網(wǎng)輸送能力和電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率等優(yōu)點(diǎn)，但其主要是根據(jù)設(shè)定的電網(wǎng)潮流目標(biāo)計(jì)算加裝可控移相器后的剛性需求和適應(yīng)性，并無(wú)涉及考慮移相器潮流控制的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行情況。專(zhuān)利號(hào)為ZL201310610999.7的中國(guó)專(zhuān)利：“一種實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)魯棒運(yùn)行的調(diào)度方法”，公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)魯棒運(yùn)行的調(diào)度方法，其同時(shí)考慮預(yù)測(cè)信息、當(dāng)前運(yùn)行信息和歷史運(yùn)行信息的滾動(dòng)協(xié)調(diào)技術(shù)，并獲得系統(tǒng)的魯棒運(yùn)行區(qū)間，調(diào)動(dòng)計(jì)劃不局限于唯一的預(yù)定數(shù)值，可以實(shí)現(xiàn)魯棒區(qū)間內(nèi)的靈活調(diào)度，但其并無(wú)考慮系統(tǒng)的備用響應(yīng)機(jī)制，調(diào)度結(jié)果難以保證實(shí)際不確定性場(chǎng)景下的可行性。專(zhuān)利號(hào)為ZL201410134744.2的中國(guó)專(zhuān)利：“一種基于有效靜態(tài)安全域的AGC機(jī)組實(shí)時(shí)調(diào)度方法”，公開(kāi)了一種基于有效靜態(tài)安全域的自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組實(shí)時(shí)調(diào)度方法，基于靜態(tài)安全域分析構(gòu)建了分別以系統(tǒng)平抑?jǐn)_動(dòng)能力最大化和以系統(tǒng)發(fā)電成本與備用成本最小化為優(yōu)先級(jí)目標(biāo)的實(shí)時(shí)調(diào)度模型，能夠在保證不確定性下電網(wǎng)運(yùn)行安全性前提下一定程度上提升電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，但該發(fā)明僅是針對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不變下的單時(shí)段靜態(tài)調(diào)度，不確定性下實(shí)時(shí)調(diào)度的核心在于如何利用電網(wǎng)運(yùn)行的可控性應(yīng)對(duì)時(shí)變比波動(dòng)性問(wèn)題，即適應(yīng)機(jī)組調(diào)節(jié)的速率問(wèn)題，其并沒(méi)有涉及，因而具有一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種含移相器電力系統(tǒng)魯棒調(diào)度方法，可以考慮潮流控制設(shè)備-移相器的潮流控制作用，可考慮風(fēng)電、負(fù)荷功率的波動(dòng)情況，又能考慮常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的二次備用響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)發(fā)電控制的有機(jī)銜接，適應(yīng)于不確定性下風(fēng)儲(chǔ)共存于電網(wǎng)的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種含移相器的電力系統(tǒng)魯棒調(diào)度方法，包括以下步驟：

(1)給定常規(guī)發(fā)電機(jī)組成本系數(shù)及出力上下限，移相器控制參數(shù)，輸電支路電抗值及最大傳輸容量，儲(chǔ)能系統(tǒng)控制參數(shù)，系統(tǒng)負(fù)荷、風(fēng)電功率的波動(dòng)區(qū)間范圍；

(2)對(duì)移相器的潮流控制方式進(jìn)行建模，由補(bǔ)償法構(gòu)建移相器注入形式的潮流模型；

(3)根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)注入轉(zhuǎn)移因子陣；

(4)考慮系統(tǒng)對(duì)不確定性的響應(yīng)機(jī)制，并結(jié)合發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、儲(chǔ)能系統(tǒng)所在節(jié)點(diǎn)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)以及風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)位置情況，形成發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子共同引導(dǎo)下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；

(5)將風(fēng)電、負(fù)荷等不確定量以仿射算術(shù)形式表達(dá)，進(jìn)行優(yōu)化模型的構(gòu)建，優(yōu)化模型以系統(tǒng)發(fā)電成本和備用成本之和最小為目標(biāo)并包括多個(gè)約束；

(6)對(duì)優(yōu)化模型中仿射區(qū)間形式的潮流約束進(jìn)行處理，并采用混合整數(shù)二次規(guī)劃法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到最終的常規(guī)發(fā)電機(jī)組各時(shí)段功率基點(diǎn)和參與因子、儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率及其參與因子、移相器控制參數(shù)設(shè)定值。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，移相器的潮流控制方式可表示為：

式中，P_l,ij為移相器支路l的傳輸有功功率，其首末節(jié)點(diǎn)分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j；B_l為移相器支路l電納；θ_i為節(jié)點(diǎn)i電壓相角；為移相器控制的支路l的相角偏移量，和分別為其上下限；N_PT表示移相器支路集合。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中由補(bǔ)償法構(gòu)建移相器注入形式的潮流模型的處理方式為將式(1)和式(2)轉(zhuǎn)換為以下表達(dá)形式：

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，節(jié)點(diǎn)注入轉(zhuǎn)移因子陣表達(dá)式為：

ψ＝B_LA(A^TB_LA)^-1 (7)

其中，B_L為支路電納對(duì)角陣，A為節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣，上標(biāo)“T”標(biāo)記矩陣的轉(zhuǎn)置。注入轉(zhuǎn)移因子陣ψ中元素ψ_l,i表示支路l傳輸功率對(duì)節(jié)點(diǎn)i注入功率的靈敏度因子。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子共同引導(dǎo)下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子表達(dá)式為：

其中，N_B為節(jié)點(diǎn)集合；N_G,j表示節(jié)點(diǎn)j上的常規(guī)發(fā)電機(jī)集合；N_s,j表示節(jié)點(diǎn)j上的儲(chǔ)能系統(tǒng)集合；表示實(shí)際中在發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子共同引導(dǎo)下支路l傳輸功率對(duì)節(jié)點(diǎn)i注入功率的靈敏度因子；β_g為常規(guī)發(fā)電機(jī)組g參與因子；β_s為儲(chǔ)能系統(tǒng)s參與因子。

進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，將風(fēng)電、負(fù)荷等不確定量以仿射算術(shù)形式表達(dá)，是指將其表示成期望值和波動(dòng)范圍的形式：

其中，和Δε_d分別為負(fù)荷d功率預(yù)測(cè)期望值和不確定性區(qū)間寬度；和Δε_w分別為風(fēng)電場(chǎng)w預(yù)測(cè)功率期望值和不確定性區(qū)間寬度；N_W和N_D分別為風(fēng)電場(chǎng)集合、負(fù)荷集合。

進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，優(yōu)化模型中目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：

式中，N_T為時(shí)段集合；為常規(guī)機(jī)組g在時(shí)段t輸出功率基點(diǎn)；C_g(·)為機(jī)組g的發(fā)電成本二次特性函數(shù)，表達(dá)式為其中a_g、b_g和c_g為成本系數(shù)；和分別為機(jī)組g在時(shí)段t上調(diào)、下調(diào)二次調(diào)節(jié)備用容量，為其成本特性函數(shù)，表達(dá)式為為機(jī)組g二次調(diào)節(jié)備用容量成本系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，優(yōu)化模型中多個(gè)約束具體包括以下十一類(lèi)約束：

1)輸出功率基點(diǎn)的潮流約束

其中，為時(shí)段t基點(diǎn)運(yùn)行模式下的支路l的傳輸功率；N_S,i和N_E,i分別為以節(jié)點(diǎn)i為首、末端節(jié)點(diǎn)的傳輸支路集合；N_W,i和N_D,i分別表示節(jié)點(diǎn)i上的風(fēng)電場(chǎng)集合和負(fù)荷集合。

2)電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用范圍約束

其中，和分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)s在時(shí)段t上調(diào)、下調(diào)二次調(diào)節(jié)備用容量；式(13)表示最大向上旋轉(zhuǎn)備用應(yīng)不小于負(fù)荷與風(fēng)電的最大向上波動(dòng)量；式(14)表示最大向下旋轉(zhuǎn)備用應(yīng)不小于負(fù)荷與風(fēng)電的最大向下波動(dòng)量。

3)常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子范圍約束：

其中，表示時(shí)段t常規(guī)發(fā)電機(jī)組g參與因子；表示時(shí)段t儲(chǔ)能系統(tǒng)s參與因子。

4)常規(guī)發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能系統(tǒng)備用范圍約束：

5)常規(guī)發(fā)電機(jī)組有功功率范圍約束：

其中，和分別為常規(guī)發(fā)電機(jī)組g有功功率上下限。

6)常規(guī)發(fā)電機(jī)組功率爬坡約束：

其中，r_g為機(jī)組輸出功率最大調(diào)整速率，Δτ為時(shí)段長(zhǎng)度。表示初始時(shí)段發(fā)電機(jī)組g的輸出有功功率。

7)基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電范圍約束

其中，和分別表示基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)s在t時(shí)段的充放電功率；和分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)s的充放電功率上限值；二進(jìn)制變量的引入是為了保證儲(chǔ)能系統(tǒng)在同一時(shí)間內(nèi)不能同時(shí)充放電。

8)區(qū)間不確定性下儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電范圍約束

9)基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)電量范圍約束

其中，表示基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)s在t時(shí)段的電量；和分別表示儲(chǔ)能系統(tǒng)s電量上下限；η_s,c和η_s,d分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電效率；表示儲(chǔ)能系統(tǒng)最后時(shí)段期望電量值。

10)區(qū)間不確定性下儲(chǔ)能系統(tǒng)電量范圍約束

其中，和分別表示區(qū)間不確定性下儲(chǔ)能系統(tǒng)s在t時(shí)段的最大、最小電量可能值。

11)電網(wǎng)功率傳輸安全約束

其中：

其中，為輸電支路l最大傳輸容量；為t時(shí)段支路l上傳輸功率對(duì)節(jié)點(diǎn)i注入功率波動(dòng)的靈敏度因子。

進(jìn)一步地，所述步驟(6)中，對(duì)優(yōu)化模型中仿射區(qū)間形式的潮流約束進(jìn)行處理是指引入輔助變量和將電網(wǎng)功率傳輸安全約束轉(zhuǎn)換為以下形式：

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明可用于潮流控制設(shè)備與電源運(yùn)行方式的協(xié)調(diào)決策，能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；

(2)本發(fā)明可有效應(yīng)對(duì)風(fēng)電、負(fù)荷等不確定性，能提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；

(3)本發(fā)明可用于常規(guī)發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能系統(tǒng)的基點(diǎn)功率計(jì)劃及其二次備用響應(yīng)參與因子，有利于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)發(fā)電控制的友好銜接，本發(fā)明與傳統(tǒng)的調(diào)度方法相比，克服傳統(tǒng)調(diào)度方法備用配置的保守性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種含移相器電力系統(tǒng)魯棒調(diào)度方法，其具體包括如下步驟：

(1)給定常規(guī)發(fā)電機(jī)組成本系數(shù)及出力上下限，移相器控制參數(shù)，輸電支路電抗值及最大傳輸容量，儲(chǔ)能系統(tǒng)控制參數(shù)，系統(tǒng)負(fù)荷、風(fēng)電功率的波動(dòng)區(qū)間范圍等計(jì)算參數(shù)；

(2)對(duì)移相器的潮流控制方式進(jìn)行建模，由補(bǔ)償法構(gòu)建移相器注入形式的潮流模型；

移相器的潮流控制方式可表示為：

式中，P_l,ij為移相器支路l的傳輸有功功率，其首末節(jié)點(diǎn)分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j；B_l為移相器支路l電納；θ_i為節(jié)點(diǎn)i電壓相角；為移相器控制的支路l的相角偏移量，和分別為其上下限；N_PT表示移相器支路集合。

由補(bǔ)償法構(gòu)建移相器注入形式的潮流模型的處理方式為將式(1)和式(2)轉(zhuǎn)換為以下表達(dá)形式：

(3)根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)注入轉(zhuǎn)移因子陣；

節(jié)點(diǎn)注入轉(zhuǎn)移因子陣表達(dá)式為：

ψ＝B_LA(A^TB_LA)^-1 (7)

其中，B_L為支路電納對(duì)角陣，A為節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣，上標(biāo)“T”標(biāo)記矩陣的轉(zhuǎn)置。注入轉(zhuǎn)移因子陣ψ中元素ψ_l,i表示支路l傳輸功率對(duì)節(jié)點(diǎn)i注入功率的靈敏度因子。

(4)考慮系統(tǒng)對(duì)不確定性的響應(yīng)機(jī)制，并結(jié)合發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、儲(chǔ)能系統(tǒng)所在節(jié)點(diǎn)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)以及風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)位置情況，形成發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子共同引導(dǎo)下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；

發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子共同引導(dǎo)下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子表達(dá)式為：

其中，N_B為節(jié)點(diǎn)集合；N_G,j表示節(jié)點(diǎn)j上的常規(guī)發(fā)電機(jī)集合；N_s,j表示節(jié)點(diǎn)j上的儲(chǔ)能系統(tǒng)集合；表示實(shí)際中在發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子共同引導(dǎo)下支路l傳輸功率對(duì)節(jié)點(diǎn)i注入功率的靈敏度因子；β_g為常規(guī)發(fā)電機(jī)組g參與因子；β_s為儲(chǔ)能系統(tǒng)s參與因子。

(5)將風(fēng)電、負(fù)荷等不確定量以仿射算術(shù)形式表達(dá)，進(jìn)行優(yōu)化模型的構(gòu)建，優(yōu)化模型以系統(tǒng)發(fā)電成本和備用成本之和最小為目標(biāo)并包括多個(gè)約束；

將風(fēng)電、負(fù)荷等不確定量以仿射算術(shù)形式表達(dá)，是指將其表示成期望值和波動(dòng)范圍的形式：

其中，和Δε_d分別為負(fù)荷d功率預(yù)測(cè)期望值和不確定性區(qū)間寬度；和Δε_w分別為風(fēng)電場(chǎng)w預(yù)測(cè)功率期望值和不確定性區(qū)間寬度；N_W和N_D分別為風(fēng)電場(chǎng)集合、負(fù)荷集合。

優(yōu)化模型中目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：

式中，N_T為時(shí)段集合；為常規(guī)機(jī)組g在時(shí)段t輸出功率基點(diǎn)；C_g(·)為機(jī)組g的發(fā)電成本二次特性函數(shù)，表達(dá)式為其中a_g、b_g和c_g為成本系數(shù)；和分別為機(jī)組g在時(shí)段t上調(diào)、下調(diào)二次調(diào)節(jié)備用容量，為其成本特性函數(shù)，表達(dá)式為為機(jī)組g二次調(diào)節(jié)備用容量成本系數(shù)。

優(yōu)化模型中具體包括以下十一類(lèi)約束：

1)輸出功率基點(diǎn)的潮流約束

其中，為時(shí)段t基點(diǎn)運(yùn)行模式下的支路l的傳輸功率；N_S,i和N_E,i分別為以節(jié)點(diǎn)i為首、末端節(jié)點(diǎn)的傳輸支路集合；N_W,i和N_D,i分別表示節(jié)點(diǎn)i上的風(fēng)電場(chǎng)集合和負(fù)荷集合。

2)電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用范圍約束

其中，和分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)s在時(shí)段t上調(diào)、下調(diào)二次調(diào)節(jié)備用容量；式(13)表示最大向上旋轉(zhuǎn)備用應(yīng)不小于負(fù)荷與風(fēng)電的最大向上波動(dòng)量；式(14)表示最大向下旋轉(zhuǎn)備用應(yīng)不小于負(fù)荷與風(fēng)電的最大向下波動(dòng)量。

3)常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與因子范圍約束：

其中，表示時(shí)段t常規(guī)發(fā)電機(jī)組g參與因子；表示時(shí)段t儲(chǔ)能系統(tǒng)s參與因子。

4)常規(guī)發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能系統(tǒng)備用范圍約束：

5)常規(guī)發(fā)電機(jī)組有功功率范圍約束：

其中，和分別為常規(guī)發(fā)電機(jī)組g有功功率上下限。

6)常規(guī)發(fā)電機(jī)組功率爬坡約束：

其中，r_g為機(jī)組輸出功率最大調(diào)整速率，Δτ為時(shí)段長(zhǎng)度。表示初始時(shí)段發(fā)電機(jī)組g的輸出有功功率。

7)基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電范圍約束

其中，和分別表示基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)s在t時(shí)段的充放電功率；和分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)s的充放電功率上限值；二進(jìn)制變量的引入是為了保證儲(chǔ)能系統(tǒng)在同一時(shí)間內(nèi)不能同時(shí)充放電。

8)區(qū)間不確定性下儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電范圍約束

9)基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)電量范圍約束

其中，表示基點(diǎn)功率模式下儲(chǔ)能系統(tǒng)s在t時(shí)段的電量；和分別表示儲(chǔ)能系統(tǒng)s的電量上下限；η_s,c和η_s,d分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電效率；表示儲(chǔ)能系統(tǒng)最后時(shí)段期望電量值。

10)區(qū)間不確定性下儲(chǔ)能系統(tǒng)電量范圍約束

其中，和分別表示區(qū)間不確定性下儲(chǔ)能系統(tǒng)s在t時(shí)段的最大、最小電量可能值。

11)電網(wǎng)功率傳輸安全約束

其中：

其中，為輸電支路l最大傳輸容量；為t時(shí)段支路l上傳輸功率對(duì)節(jié)點(diǎn)i注入功率波動(dòng)的靈敏度因子。

(6)對(duì)優(yōu)化模型中仿射區(qū)間形式的潮流約束進(jìn)行處理，并采用混合整數(shù)二次規(guī)劃法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到最終的常規(guī)發(fā)電機(jī)組各時(shí)段功率基點(diǎn)和參與因子、儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率及其參與因子、移相器控制參數(shù)設(shè)定值。

對(duì)優(yōu)化模型中仿射區(qū)間形式的潮流約束進(jìn)行處理是指引入輔助變量和將電網(wǎng)功率傳輸安全約束轉(zhuǎn)換為以下形式：