本發(fā)明涉及配電系統(tǒng)的優(yōu)化運行，尤其涉及一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)中，新能源發(fā)電具有強波動性、間接性與不確定性，且預(yù)測精度短時間內(nèi)難以得到有效提升，這會帶來短時的大功率擾動，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運行。傳統(tǒng)燃煤發(fā)電設(shè)備在提供備用電力方面面臨啟動時間長和調(diào)節(jié)速度慢的挑戰(zhàn)。水力發(fā)電具有較好的調(diào)節(jié)能力，但其發(fā)電能力受季節(jié)變化和地理位置的限制，應(yīng)用場景有限。在大規(guī)模引入新能源后，依賴燃煤和水力發(fā)電作為備用電源，無法滿足新型電力系統(tǒng)對備用容量調(diào)節(jié)的需求，同時，大量依賴燃煤發(fā)電還會降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，并與推廣使用可再生能源的目標(biāo)相悖。隨著先進(jìn)的測量設(shè)備和管理控制方法的不斷發(fā)展，分布式電源、儲能系統(tǒng)、電動汽車和溫控負(fù)荷等用戶側(cè)資源成為高質(zhì)量、靈活的備用資源。因此，配電系統(tǒng)可以通過有效整合本地需求和靈活資源，進(jìn)行合理調(diào)度，參與備用輔助服務(wù)市場，從而為上級電網(wǎng)提供備用支持。

2、但是，在新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)背景下，大量分布式資源也接入配電網(wǎng)，輸配電網(wǎng)之間的耦合越來越密切，而配電網(wǎng)接入大規(guī)模風(fēng)電后采用的控制手段給輸配電網(wǎng)帶來了邊界不平衡問題。在新能源接入后導(dǎo)致系統(tǒng)運行場景多樣化的背景下，如何對輸配電網(wǎng)的發(fā)電資源進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度調(diào)配，保障新型電力系統(tǒng)安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合運行是研究的難點。

3、要解決以上問題目前還存在一定難度：新能源的波動性和不確定性的量化手段仍需要完善，在出現(xiàn)突發(fā)性功率變化時，備用容量的快速響應(yīng)能力不完善；系統(tǒng)中用戶的備用需求、線路的安全標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)據(jù)獲取較困難；影響配電網(wǎng)備用分配的因素較多，計算規(guī)模龐大；新能源接入后系統(tǒng)的運行場景復(fù)雜多變，特別是在極端天氣或突發(fā)事件下，難以保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法及裝置，本發(fā)明提高了電力系統(tǒng)運行的安全性，實現(xiàn)了系統(tǒng)的智慧融合運行，詳見下文描述：

2、第一方面、一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，方法包括：

3、構(gòu)建配電系統(tǒng)的備用能力模型，并計算備用容量在時間上的可用性與容量上的可達(dá)性；

4、使用馬爾科夫鏈—蒙特卡羅生成基于風(fēng)光歷史出力信息的運行場景，再使用k-means算法刪減運行場景，生成風(fēng)光出力典型場景；

5、構(gòu)建配電系統(tǒng)參與的備用容量雙層優(yōu)化配置模型及約束條件，基于kkt條件、商業(yè)求解器對備用容量雙層優(yōu)化配置模型及約束條件求解，輸出求解結(jié)果，將求解結(jié)果應(yīng)用到配電系統(tǒng)的備用容量優(yōu)化配置中。

6、其中，所述備用容量在時間上的可用性為：連續(xù)4h極限情況下備用容量的交付能力。所述備用容量在容量上的可達(dá)性為：到達(dá)配電系統(tǒng)與上級電網(wǎng)耦合節(jié)點的備用容量。

7、其中，所述配電系統(tǒng)參與的備用容量雙層優(yōu)化配置模型為：上層構(gòu)建配電系統(tǒng)運行決策模型，下層構(gòu)建輸電系統(tǒng)備用決策模型。

8、進(jìn)一步地，所述配電系統(tǒng)運行決策模型的目標(biāo)函數(shù)具體為：

9、

10、式中：ful為上層目標(biāo)函數(shù)；πe,t是電力市場的電能價格；pin,t和pout,t分別為配電系統(tǒng)在t時間段買入和售出的電力；πru,t和πrd,t為上調(diào)備用的價格和下調(diào)備用的價格；πinc,t為系統(tǒng)成功提供備用的獎勵價格；πpen,t為系統(tǒng)無法提供備用的懲罰價格；κru,t和κrd,t分別為系統(tǒng)上調(diào)、下調(diào)備用的可能性百分比；為燃?xì)鈾C組和儲能已承諾的備用無法調(diào)用的概率，rua,t和rda,t分別為配電系統(tǒng)可以送達(dá)至上級電網(wǎng)的上調(diào)、下調(diào)備用容量。

11、進(jìn)一步地，所述輸電系統(tǒng)備用決策模型具體為：

12、

13、式中：fll為下層目標(biāo)函數(shù)；πg(shù)en,i,t為傳統(tǒng)發(fā)電廠商售電報價；pgen,i,t為傳統(tǒng)發(fā)電廠商的功率；πret,i,t是負(fù)荷聚合商的電能報價；pret,i,t為負(fù)荷聚合商購買的電力；pin,t和pout,t分別為配電系統(tǒng)在t時間段買入和售出的電力；和分別為配電系統(tǒng)售電和購電的報價；πrug,i,t和ru,gen,i,t為傳統(tǒng)發(fā)電廠商上調(diào)備用的報價和申報容量；πrdg,i,t和rd,gen,i,t為傳統(tǒng)發(fā)電廠商下調(diào)備用的報價和申報容量；πret,i,t和ru,ret,i,t分別是負(fù)荷聚合商的上調(diào)備用的報價和申報容量；和rua,t分別是配電系統(tǒng)上調(diào)備用的報價和申報容量；和rda,t分別是配電系統(tǒng)下調(diào)備用的報價和申報容量；和分別是傳統(tǒng)發(fā)電廠商、負(fù)荷聚合商和配電系統(tǒng)已承諾的備用無法被調(diào)用的概率；κru,t和κrd,t分別是上調(diào)備用和下調(diào)備用被調(diào)用的概率；πinc,t和πpen,t是備用成功調(diào)用后的激勵與懲罰；nk和nr分別為傳統(tǒng)發(fā)電廠商和負(fù)荷聚合商集合。

14、其中，所述約束條件包括：備用需求約束：

15、

16、式中，ru,sys,t和rd,sys,t分別為系統(tǒng)用戶所需的上調(diào)、下調(diào)備用容量；ru,gen,i,t和rd,gen,i,t分別是傳統(tǒng)發(fā)電廠提供的上調(diào)與下調(diào)備用；ru,ret,i,t是負(fù)荷聚合商提供的上調(diào)備用；rua,t和rda,t是配電系統(tǒng)提供的上調(diào)與下調(diào)備用；πru,t和πrd,t是對偶變量。

17、其中，所述約束條件還包括：配電系統(tǒng)投標(biāo)約束，配電系統(tǒng)的投標(biāo)的備用容量滿足可用性與可達(dá)性：

18、

19、式中，表示線路傳輸?shù)挠泄β噬舷?；rua,t和rda,t是配電系統(tǒng)提供的上調(diào)與下調(diào)備用；pin,t和pout,t是配電系統(tǒng)在t時間段買入和售出的電力；分別為各約束所對應(yīng)的對偶變量。

20、第二方面、一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置裝置，所述裝置包括：處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有程序指令，所述處理器調(diào)用存儲器中存儲的程序指令以使裝置執(zhí)行第一方面中的任一項所述的方法。

21、第三方面、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時使所述處理器執(zhí)行第一方面中的任一項所述的方法。

22、本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：

23、(1)相較于現(xiàn)有技術(shù)未充分考慮配電系統(tǒng)提供備用容量的持續(xù)性，本發(fā)明通過精確計算備用容量的可用性與可達(dá)性，確保在不同運行條件下，配電系統(tǒng)內(nèi)部燃?xì)鈾C組與儲能系統(tǒng)能夠在需要時迅速響應(yīng)，提供穩(wěn)定的備用容量，保障系統(tǒng)的安全運行，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；

24、(2)本發(fā)明通過使用mcmc方法與k-means算法，精確模擬并削減風(fēng)光發(fā)電的不確定性場景，生成具有代表性的運行場景，能夠有效應(yīng)對配電系統(tǒng)中由于風(fēng)電和光伏等新能源波動引發(fā)的運行風(fēng)險，確保系統(tǒng)在多樣化甚至極端條件下依然安全可靠地運行，增強對新能源不確定性的適應(yīng)能力；

25、(3)本發(fā)明充分考慮了配電系統(tǒng)在能量市場和備用市場中的靈活參與能力，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、安全性以及可靠性，通過優(yōu)化調(diào)度多種類型的備用資源，最大限度確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定，提升系統(tǒng)的安全運營能力。

技術(shù)特征：

1.一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述配電系統(tǒng)參與的備用容量雙層優(yōu)化配置模型為：上層構(gòu)建配電系統(tǒng)運行決策模型，下層構(gòu)建輸電系統(tǒng)備用決策模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述配電系統(tǒng)運行決策模型的目標(biāo)函數(shù)具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述輸電系統(tǒng)備用決策模型具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述約束條件包括：備用需求約束：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述

8.一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置裝置，其特征在于，所述裝置包括：處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有程序指令，所述處理器調(diào)用存儲器中存儲的程序指令以使裝置執(zhí)行權(quán)利要求1-7中的任一項所述的方法。

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時使所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求1-7中的任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種新型配電系統(tǒng)備用容量優(yōu)化配置方法及裝置，方法包括：構(gòu)建配電系統(tǒng)的備用能力模型，并計算備用容量在時間上的可用性與容量上的可達(dá)性；使用馬爾科夫鏈—蒙特卡羅生成基于風(fēng)光歷史出力信息的運行場景，再使用K?Means算法刪減運行場景，生成風(fēng)光出力典型場景；構(gòu)建配電系統(tǒng)參與的備用容量雙層優(yōu)化配置模型及約束條件，基于KKT條件、商業(yè)求解器對備用容量雙層優(yōu)化配置模型及約束條件求解，輸出求解結(jié)果，將求解結(jié)果應(yīng)用到配電系統(tǒng)的備用容量優(yōu)化配置中。裝置包括：處理器和存儲器。本發(fā)明提高了電力系統(tǒng)運行的安全性，實現(xiàn)了系統(tǒng)的智慧融合運行。

技術(shù)研發(fā)人員：郭玥,李華,孔祥玉,張龍宇,王旭陽,劉艷茹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6