本發(fā)明屬于配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，具體涉及基于雙層模型的配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、新能源逐步成為能源結(jié)構(gòu)的支撐電源，分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局和就近利用的原則，充分利用太陽能資源，能夠減少化石能源的消耗。然而，由于光伏出力的隨機(jī)性和間歇性，分布式光伏接入配電網(wǎng)時(shí)易造成電壓越限、棄光率上升和網(wǎng)損增加等問題，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的運(yùn)行安全與運(yùn)行效率。

2、針對分布式光伏接入帶來的上述問題，可考慮在配電網(wǎng)中配置分布式儲(chǔ)能裝置，分布式儲(chǔ)能裝置具備快速充放電響應(yīng)和平滑輸出等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓支撐等功能，促進(jìn)分布式光伏消納，增強(qiáng)配電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性。分布式儲(chǔ)能裝置頻繁充放電不利于儲(chǔ)能全周期壽命延續(xù)和設(shè)備后期維護(hù)，需要探索適用于配電網(wǎng)高效調(diào)節(jié)的分布式儲(chǔ)能優(yōu)化運(yùn)行方法。

3、例如中國專利申請cn115800347a，公開了一種基于規(guī)劃-運(yùn)行雙層模型的配電網(wǎng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置方法和系統(tǒng)，該方法適用于接入含有分布式新能源的城市新型配電網(wǎng)中，該方法在考慮配電網(wǎng)潮流安全約束的前提下，以年均運(yùn)行成本最低為目標(biāo)，綜合考慮儲(chǔ)能全壽命周期建設(shè)成本、配電網(wǎng)運(yùn)行成本等成本指標(biāo)，提出儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃-運(yùn)行雙層模型；并尋找雙層模型關(guān)鍵耦合因素，將雙層模型轉(zhuǎn)換成單層模型；利用求解器求解，從而得到儲(chǔ)能容量優(yōu)化配置方案。在配電網(wǎng)、儲(chǔ)能、分布式新能源、負(fù)荷之間實(shí)現(xiàn)能量的有機(jī)協(xié)調(diào)流動(dòng)，為配電網(wǎng)負(fù)荷響應(yīng)電網(wǎng)峰谷電價(jià)、緩解電網(wǎng)供能壓力、提升配電網(wǎng)運(yùn)行效益提供支撐。

4、然而，上述現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮儲(chǔ)能頻繁操作造成的損耗，同時(shí)，負(fù)荷及光伏的不確定性出力會(huì)增加配電網(wǎng)潮流的復(fù)雜性，進(jìn)而影響節(jié)點(diǎn)電壓安全性，因此，研究不確定性負(fù)荷和光伏接入下配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化運(yùn)行，可以保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行，并提高運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了基于雙層模型的配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提出基于雙層模型的配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化方法，包括：

3、步驟s1：基于配電網(wǎng)的傳輸方式設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)，基于隨機(jī)場景法模擬并獲取所述節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷出力誤差，基于所述負(fù)荷出力誤差和beta分布對所述節(jié)點(diǎn)的光照強(qiáng)度建立雙層模型，所述雙層模型包括內(nèi)層模型和外層模型；

4、步驟s2：基于半不變量法計(jì)算所述配電網(wǎng)的概率潮流，所述概率潮流基于第一準(zhǔn)則生成節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)，基于所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)電壓的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，將最小風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為所述內(nèi)層模型的內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)；

5、步驟s3：所述配電網(wǎng)的分布式儲(chǔ)能基于獲取的第一變量值和第二變量值構(gòu)建能效函數(shù)，基于所述能效函數(shù)計(jì)算外層模型的外層優(yōu)化目標(biāo)；

6、步驟s4：設(shè)定多種約束條件，基于所述約束條件獲取所述雙層模型的約束數(shù)據(jù)集，所述約束條件包括系統(tǒng)潮流約束、光伏出力約束、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)和容量約束；

7、步驟s5：所述雙層模型基于所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)和所述能效函數(shù)獲取節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度和運(yùn)行收益，并基于優(yōu)劣解距離法求解所述雙層模型，獲取所述雙層模型的最優(yōu)值，基于所述節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度和所述雙層模型的最優(yōu)值生成儲(chǔ)能運(yùn)行計(jì)劃。

8、進(jìn)一步地，建立所述雙層模型包括以下步驟：

9、所述隨機(jī)場景法組合雙曲分布函數(shù)和概率密度函數(shù)，并基于第一公式描述所述負(fù)荷出力誤差，所述第一公式為：，其中，為所述概率密度函數(shù)， π、 ξ、 μ和 δ均為所述雙曲分布函數(shù)的參數(shù)， k λ( ξ)為 λ階的第三類修正貝塞爾函數(shù)，為所述隨機(jī)場景法中所述節(jié)點(diǎn)的所述負(fù)荷出力誤差；

10、基于第二公式將所述負(fù)荷出力誤差和所述beta分布結(jié)合，并生成所述雙層模型以表示光伏出力，所述第二公式為：，其中， α和 β均為所述beta分布的參數(shù)， pmax為光伏有功功率的最大值，為所述光伏有功功率；

11、基于第三公式計(jì)算所述配電網(wǎng)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t的實(shí)際負(fù)荷需求，所述第二公式為：，其中，、和分別為所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t的用戶負(fù)荷、光伏出力和儲(chǔ)能充放電功率，為所述隨機(jī)場景法中所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t的所述負(fù)荷出力誤差；

12、若所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t時(shí)未連接光伏裝置或儲(chǔ)能裝置，則或的取值為零。

13、進(jìn)一步地，所述半不變量法包括：

14、獲取所述配電網(wǎng)的功率基準(zhǔn)點(diǎn)，基于所述功率基準(zhǔn)點(diǎn)生成交流潮流方程的泰勒一階式，基于所述泰勒一階式獲取節(jié)點(diǎn)功率的波動(dòng)變化，所述交流潮流方程的數(shù)學(xué)形式為：，其中，為一階半不變量， x0表示在所述功率基準(zhǔn)點(diǎn)的期望值，為所述功率基準(zhǔn)點(diǎn)， j0為所述功率基準(zhǔn)點(diǎn)的雅可比矩陣， w0為 j0的逆矩陣， s為節(jié)點(diǎn)注入功率波動(dòng)量；

15、基于第四公式計(jì)算r階半不變量，所述第四公式為：，其中，r為正整數(shù)，為矩陣 w0中各元素的e次方，為光伏有功功率的r階半不變量，為負(fù)荷功率的r階半不變量；

16、基于轉(zhuǎn)換公式置換r階半不變量，所述轉(zhuǎn)換公式為：，，其中，c為概率組合運(yùn)算符號。

17、進(jìn)一步地，生成所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)包括：

18、所述第一準(zhǔn)則是指隨機(jī)變量的最大熵準(zhǔn)則，基于數(shù)學(xué)模型式設(shè)定所述第一準(zhǔn)則，所述數(shù)學(xué)模型式為：，其中，為熵值，為滿足約束條件符號，為所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)，為約束函數(shù)；

19、基于所述數(shù)學(xué)模型輸出所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)的最優(yōu)解，基于最大熵值構(gòu)建拉格朗日函數(shù)式，所述拉格朗日函數(shù)式為：，其中， λ0和 λ r為拉格朗日乘子，m為任意正整數(shù)；

20、基于第三公式設(shè)置所述拉格朗日函數(shù)式的極值條件，所述第三公式為：，在時(shí)，所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)為：，其中，exp為指數(shù)函數(shù)符號。

21、進(jìn)一步地，獲取所述內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)包括：

22、獲取節(jié)點(diǎn)電壓偏差，基于所述節(jié)點(diǎn)電壓偏差建立第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓綜合函數(shù)，所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓綜合函數(shù)為：，其中，為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓偏差，和均為電壓偏差參數(shù)，為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓幅值；

23、所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)基于第四公式計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)電壓的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，所述第四公式為：，其中，將最小風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為所述內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)，為所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的最大幅值，為所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的最小幅值。

24、進(jìn)一步地，計(jì)算所述外層優(yōu)化目標(biāo)包括：

25、所述分布式儲(chǔ)能判斷所述光伏出力的變化值，并在所述光伏出力的峰值時(shí)段充電，在所述光伏出力小于負(fù)荷需求的谷值時(shí)段放電，基于第五公式計(jì)算所述第一變量值，所述第五公式為：，其中，和分別為放電時(shí)電價(jià)和充電時(shí)電價(jià)，和分別為儲(chǔ)能放電功率和儲(chǔ)能充電功率，和分別為所述谷值時(shí)段和所述峰值時(shí)段，和分別為所述分布式儲(chǔ)能的放電效率和充電效率；

26、基于第六公式計(jì)算所述第二變量值，所述第六公式為：，其中， cs和分別為所述分布式儲(chǔ)能的線損成本和儲(chǔ)能充放電損耗成本，為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)段， ps為所述時(shí)段的線損功率；

27、所述能效函數(shù)基于第七公式輸出最大運(yùn)行收益，并確定儲(chǔ)能輸出功率，所述第七公式為：，將最大運(yùn)行收益下儲(chǔ)能輸出功率設(shè)定為所述外層優(yōu)化目標(biāo)。

28、進(jìn)一步地，獲取約束數(shù)據(jù)集包括：

29、將所述系統(tǒng)潮流約束和所述節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度設(shè)定為所述雙層模型中所述內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)的第一約束，將所述光伏出力約束、所述儲(chǔ)能荷電狀態(tài)和所述容量約束設(shè)定為所述雙層模型中所述外層優(yōu)化目標(biāo)的第二約束，組合所述第一約束和所述第二約束生成所述雙層模型的所述約束數(shù)據(jù)集；

30、所述第一約束為：，，其中，和分別為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源有功功率、光伏有功功率、儲(chǔ)能有功功率和負(fù)荷有功功率，和分別為所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源無功功率、光伏無功功率、儲(chǔ)能無功功率和負(fù)荷無功功率，和分別為所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值，為所述第i個(gè)節(jié)點(diǎn)與所述第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電壓相位，和分別為所述配電網(wǎng)的系統(tǒng)電導(dǎo)和系統(tǒng)電納；

31、所述第二約束為：，，其中，和分別所述光伏出力約束中光伏有功功率對應(yīng)的最小數(shù)值和最大數(shù)值，和分別為所述光伏出力約束中光伏無功功率對應(yīng)的最小數(shù)值和最大數(shù)值，為所述儲(chǔ)能電荷狀態(tài)對應(yīng)的數(shù)值，為所述容量約束對應(yīng)的數(shù)值。

32、進(jìn)一步地，獲取所述雙層模型的最優(yōu)值包括：

33、所述雙層模型中內(nèi)層模型基于所述內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)向外層模型傳遞所述光伏出力和所述節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度，所述外層模型基于所述分布式儲(chǔ)能的所述外層優(yōu)化目標(biāo)和所述風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)制定所述儲(chǔ)能運(yùn)行計(jì)劃，并向所述內(nèi)層模型提供所述概率潮流信息；

34、基于所述優(yōu)劣解距離法分別計(jì)算所述雙層模型的所述內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)和所述外層優(yōu)化目標(biāo)的極大型指標(biāo)，所述優(yōu)劣解距離法為：，其中，時(shí)為所述內(nèi)層模型，時(shí)為所述外層模型，為第f個(gè)方案中模型n的極大型指標(biāo)，為第f個(gè)方案中模型n的優(yōu)化目標(biāo)，為所有方案中模型n的優(yōu)化目標(biāo)最小值，為所有方案中模型n的優(yōu)化目標(biāo)最大值，f為1至f的正整數(shù)，f為方案的數(shù)量；

35、基于第八公式將所述極大型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理，并生成標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，所述第八公式為：，其中，為第f個(gè)方案中模型n的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)；

36、基于第九公式分別計(jì)算所述第f個(gè)方案中模型n的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)與對應(yīng)的最大值的第一距離，與對應(yīng)最小值的第二距離，所述第九公式為：，基于第十公式計(jì)算所有標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的貼合度，所述第十公式為：，抽取最大貼合度對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，并設(shè)定為所述雙層模型的最優(yōu)值。

37、本發(fā)明還提供了基于雙層模型的配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述所述的基于雙層模型的配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化方法，該系統(tǒng)主要包括：

38、節(jié)點(diǎn)分析模塊，基于配電網(wǎng)的傳輸方式設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)，基于隨機(jī)場景法模擬并獲取所述節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷出力誤差，基于所述負(fù)荷出力誤差和beta分布對所述節(jié)點(diǎn)的光照強(qiáng)度建立雙層模型，所述雙層模型包括內(nèi)層模型和外層模型；

39、優(yōu)化設(shè)置模塊，基于半不變量法計(jì)算所述配電網(wǎng)的概率潮流，所述概率潮流基于第一準(zhǔn)則生成節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)，基于所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)電壓的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，將最小風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)設(shè)定為所述內(nèi)層模型的內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)，所述配電網(wǎng)的分布式儲(chǔ)能基于獲取的第一變量值和第二變量值構(gòu)建能效函數(shù)，基于所述能效函數(shù)計(jì)算外層模型的外層優(yōu)化目標(biāo)；

40、模型約束模塊，設(shè)定多種約束條件，基于所述約束條件獲取所述雙層模型的約束數(shù)據(jù)集，所述約束條件包括系統(tǒng)潮流約束、光伏出力約束、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)和容量約束；

41、模型輸出模塊，所述雙層模型基于所述節(jié)點(diǎn)電壓概率密度函數(shù)和所述能效函數(shù)獲取節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度和運(yùn)行收益，并基于優(yōu)劣解距離法求解所述雙層模型，獲取所述雙層模型的最優(yōu)值，基于所述節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度和所述雙層模型的最優(yōu)值生成儲(chǔ)能運(yùn)行計(jì)劃。

42、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)介質(zhì)存儲(chǔ)有程序指令，其中，在所述程序指令運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行上述所述的基于雙層模型的配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能優(yōu)化方法。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少如下所述：

44、本發(fā)明首先設(shè)定隨機(jī)場景法獲取負(fù)荷出力誤差，可以考慮負(fù)荷及光伏的不確定性場景會(huì)增加配電網(wǎng)潮流的復(fù)雜性，影響配電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)電壓安全，然后基于光伏出力不確定性及負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)性，采用半不變量法計(jì)算配電網(wǎng)概率潮流，最后通過隨機(jī)變量的最大熵準(zhǔn)則生成節(jié)點(diǎn)電壓安全概率密度函數(shù)，進(jìn)而獲取節(jié)點(diǎn)電壓的安全裕度指標(biāo)。

45、本發(fā)明還結(jié)合能效函數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，可以確定最優(yōu)化能效函數(shù)，并與節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度指標(biāo)形成雙層模型，基于雙層模型的最優(yōu)值生成最優(yōu)儲(chǔ)能運(yùn)行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)分布式儲(chǔ)能的安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。