CN105071378B - 含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，其步骤包括：1)将配电公司所属配电网内的柔性负荷按照负荷特性分成可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷三类；2)根据各类柔性负荷的运行约束特性、市场购电约束、配电网功率平衡约束，以配电网日前运行收入最大为优化调度目标，进行配电公司日前优化调度。本发明提供的技术方案能够实现电力市场环境下含有柔性负荷的配电公司的日前优化调度，在满足用户供电需求和满意度的情况下，削峰填谷，减轻电网运行压力，降低配电公司的运行成本，实现配电公司日前运行收入的最大化。

Description

含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法

技术领域

本发明涉及配电网的优化调度领域，更具体涉及一种含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法。

背景技术

可转移负荷指运行时段可在1天内进行调整，运行功率和用电量基本不变的负荷。电动汽车充、换电站是典型的可转移负荷，随着电动汽车的不断发展，其充电所需电量已不可忽视，如果通过对充、换电站的充电时间进行调节，避免在高峰时段充电，而转移到电价相对较低的水平，可以有效地平抑电力负荷需求曲线，降低售电公司的运行成本。

直接控制负荷是指配电公司在系统负荷高峰时段通过远程控制装置关闭或者循环控制用户的用电设备，直接控制负荷—般适用于居民及小型商业用户，且短时的停电对参与的可控制负荷的供电服务质量影响不大，一般为具有热能储蓄能力的负荷，例如空调和热水器等等；参与的用户可以得到一定的中断补偿，直接控制负荷为一种简单和实用的需求侧管理手段，在国内外已经得到了成功的实施。

可中断负荷管理就是由电力公司与用户签订可中断负荷合同，在电力系统紧急情况下电力公司中断对用户的电力供应，但给予用户一定的经济补偿作为电力系统需求侧管理的重要组成部分，可中断负荷管理利用用户的用电灵活性，来缓解负荷高峰时的供电紧张状况，以避免或减少昂贵的旋转备用和满足用电需求增长而需要的发电容量投资，有利于电力系统的安全经济运行，削弱电力市场中市场势力的影响，抑制价格尖峰。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，该方法能够实现配电网对接入其中的可调负荷的有效调度，可以有效降低配电公司的运行成本，提高系统运行的安全稳定性。

技术方案：本发明的含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，包括下述步骤：

步骤1)将配电公司所属配电网内的柔性负荷按照负荷特性分成可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷三类；

步骤2)以配电公司日前运行收入最大为优化调度目标，以可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷为优化调度对象，以可转移负荷转移容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷功率平衡约束、可中断负荷约束、最大控制次数约束、最大连续受控时间约束、最小连续运行时间约束、日前市场购电约束、配电网功率平衡约束为约束条件进行日前优化调度。

进一步的，所述步骤1)中配电公司日前运行收入最大的优化调度目标为：

式中：C^DA为配电公司日前运行收入；ΔT为时间间隔；T为调度周期；为次日t时段的售电电价；为次日t时段的售电量；为次日t时段的市场购电电价；为次日t时段的市场购电电量；M为可转移负荷的种类；为次日第j类可转移负荷从t时段转移到t′时段获得的补偿；为次日第j类可转移负荷从t时段转移到t′时段的负荷转移量；K为直接控制负荷的组数；为次日t时段第k组负荷是否被控制的0-1决策变量，1表示中断，0表示不中断；为次日t时段第k组被控制负荷获得的补偿；为次日t时段第k组被控负荷的负荷削减量；N为可中断负荷的种类；为次日第i类可中断负荷在t时段削减负荷获得的补偿；为次日第i类可中断负荷在t时段的负荷削减量。

进一步的，所述可转移负荷转移容量约束为：

式中：为次日第j类可转移负荷从时段t′转移到时段t的负荷量；L_j为第j类可转移负荷的转移持续时间；分别为t₀时段第j类可转移负荷的最大转入量与转出量；

所述可转移负荷时间约束为：

式中：S_j,1、S_j,2分别为不允许和允许接纳第j类可转移负荷的时间集合；

所述可转移负荷功率平衡约束为：

式中：分别为转移后和转移前t时段第i类可转移负荷的负荷量；

所述可中断负荷约束为：

式中：分别为第i类可中断负荷用户中断负荷的上、下限；

所述最大控制次数约束为：

式中：N_k为第k组直接控制负荷的最大允许控制次数；

所述最大连续受控时间约束为：

式中：为第k组负荷在t时段的连续受控时间；分别表示最大连续受控时间；

所述最小连续运行时间约束为：

式中：为第k组负荷在t时段的连续非受控时间；为第k组负荷最小连续运行时间；

所述日前市场购电约束为：

式中：为配电公司在日前市场的购电上限；

所述配电网功率平衡约束为：

式中：为t时段内可转移负荷转入的负荷量；为t时段内可转移负荷转出的负荷量；为t时段内的反弹负荷。

进一步的，所述配电网功率平衡约束中的t时段内可转移负荷转入的负荷量由下式得到：

所述t时段内可转移负荷转出的负荷量由下式得到：

进一步的，所述配电网功率平衡约束中的反弹负荷由下式得到：

式中：为第k组负荷在t-1时段的负荷控制量；为第k组负荷在t-2时段的负荷控制量；为第k组负荷在t-3时段的负荷控制量。

有益效果：与现有技术比，本发明具有以下优点：

目前的配电网优化领域的技术中，只是从电网安全运行的角度，在配电网规划时考虑单一某类柔性负荷的作用，绝大多数情况下是运用可中断负荷来应对电网紧急情况，并没有将具有转移特性的负荷、可中断负荷、直接控制负荷纳入配电网的优化调度中，也没有考虑配电公司运行的经济性。而本发明提供的技术方案将柔性负荷中的可转移负荷、可中断负荷、直接控制负荷纳入配电网的优化调度中，对于用户而言，通过对柔性负荷用户进行一定的补偿，充分调动他们的积极性；对于配电公司而言，通过合理安排柔性负荷在次日的分布，有效地改善了配电网的功率平衡，从而将负荷从电价高的时段转移到电价低的时段，降低电价高峰时段负荷的用电量，从而减少配电公司在电价高峰时段从日前市场的购电量，有效降低了配电公司的运行成本。此外，本发明提供的技术方案充分考虑了可转移负荷用户和直接控制负荷用户的实际生活习惯，通过一系列约束条件来保证柔性用户的满意度。

附图说明

图1为本发明技术方案提供的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行深入地详细说明。

本发明提出的一种含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，包括如下步骤：

步骤1)将配电公司所属配电网内的柔性负荷按照负荷特性分成可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷三类；

步骤2)以配电公司日前运行收入最大为优化调度目标，以可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷为优化调度对象，以可转移负荷转移容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷功率平衡约束、可中断负荷约束、最大控制次数约束、最大连续受控时间约束、最小连续运行时间约束、日前市场购电约束、配电网功率平衡约束为约束条件进行日前优化调度。

所述步骤1)中配电公司日前运行收入最大的优化调度目标为：

式中：C^DA为配电公司日前运行收入；ΔT为时间间隔；T为调度周期；为次日t时段的售电电价；为次日t时段的售电量；为次日t时段的市场购电电价；为次日t时段的市场购电电量；M为可转移负荷的种类；为次日第j类可转移负荷从t时段转移到t′时段获得的补偿；为次日第j类可转移负荷从t时段转移到t′时段的负荷转移量；K为直接控制负荷的组数；为次日t时段第k组负荷是否被控制的0-1决策变量，1表示中断，0表示不中断；为次日t时段第k组被控制负荷获得的补偿；为次日t时段第k组被控负荷的负荷削减量；N为可中断负荷的种类；为次日第i类可中断负荷在t时段削减负荷获得的补偿；为次日第i类可中断负荷在t时段的负荷削减量。

进一步的，所述可转移负荷转移容量约束为：

式中：为次日第j类可转移负荷从时段t′转移到时段t的负荷量；L_j为第j类可转移负荷的转移持续时间；分别为t₀时段第j类可转移负荷的最大转入量与转出量；

所述可转移负荷时间约束为：

式中：S_j,1、S_j,2分别为不允许和允许接纳第j类可转移负荷的时间集合；

所述可转移负荷功率平衡约束为：

式中：分别为转移后和转移前t时段第i类可转移负荷的负荷量；

所述可中断负荷约束为：

式中：分别为第i类可中断负荷用户中断负荷的上、下限；

所述最大控制次数约束为：

式中：N_k为第k组直接控制负荷的最大允许控制次数；

所述最大连续受控时间约束为：

式中：为第k组负荷在t时段的连续受控时间；分别表示最大连续受控时间；

所述最小连续运行时间约束为：

式中：为第k组负荷在t时段的连续非受控时间；为第k组负荷最小连续运行时间；

所述日前市场购电约束为：

式中：为配电公司在日前市场的购电上限；

在进行直接控制负荷优化调度时，需要考虑反弹负荷的影响。因为当可控制的负荷结束被控制并重新接入配电系统时，这部分负荷将试图恢复到被控制前的水平，被滞后的负荷将部分或者全部反弹。因此需要在配电网功率平衡中加入该部分负荷。

所述配电网功率平衡约束为：

式中：TL^I _t为t时段内可转移负荷转入的负荷量；为t时段内可转移负荷转出的负荷量；为t时段内的反弹负荷。

进一步的，所述配电网功率平衡约束中的t时段内可转移负荷转入的负荷量由下式得到：

所述t时段内可转移负荷转出的负荷量由下式得到：

所述配电网功率平衡约束中的反弹负荷由下式得到：

式中：为第k组负荷在t-1时段，即t时段前一个时段的负荷控制量；为第k组负荷在t-2时段，即t时段之前第二个时段的负荷控制量；为第k组负荷在t-3时段，即t时段之前第三个时段的负荷控制量。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1)将配电公司所属配电网内的柔性负荷按照负荷特性分成可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷三类；

步骤2)以配电公司日前运行收入最大为优化调度目标，以可转移负荷、直接控制负荷、可中断负荷为优化调度对象，以可转移负荷转移容量约束、可转移负荷时间约束、可转移负荷功率平衡约束、可中断负荷约束、最大控制次数约束、最大连续受控时间约束、最小连续运行时间约束、日前市场购电约束、配电网功率平衡约束为约束条件进行日前优化调度；

所述配电公司日前运行收入最大的优化调度目标为：

$C^{DA}=\mathrm{\Δ}T\left(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{s.t}^{DA}{P}_{s.t}^{DA}-\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{b,t}^{DA}{P}_{b,t}^{DA}-\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{t^{\′}}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_{t,t^{\′}}^j{\mathrm{TL}}_{t,t^{\′}}^j-\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{x}_{k,t}^{DA}{r}_{k,t}^{DA}{\mathrm{DLC}}_{k,t}^{DA}-\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{\λ}}_{i,t}^{DA}{\mathrm{IL}}_{i,t}^{DA}\right)$

式中：C^DA为配电公司日前运行收入；ΔT为时间间隔；T为调度周期；为次日t时段的售电电价；为次日t时段的售电量；为次日t时段的市场购电电价；为次日t时段的市场购电电量；M为可转移负荷的种类；为次日第j类可转移负荷从t时段转移到t′时段获得的补偿；为次日第j类可转移负荷从t时段转移到t′时段的负荷转移量；K为直接控制负荷的组数；为次日t时段第k组负荷是否被控制的0-1决策变量，1表示中断，0表示不中断；为次日t时段第k组被控制负荷获得的补偿；为次日t时段第k组被控负荷的负荷削减量；N为可中断负荷的种类；为次日第i类可中断负荷在t时段削减负荷获得的补偿；为次日第i类可中断负荷在t时段的负荷削减量。

2.按照权利要求1所述的含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，其特征在于：

所述可转移负荷转移容量约束为：

$\underset{t=max(t_0-L_j+1,1)}{\overset{t_0}{\Σ}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{TL}}_{t^{\′},t}^j\≤L_{j,max}^I\left(t_0\right)$

$\underset{t=max(t_0-L_j+1,1)}{\overset{t_0}{\Σ}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{TL}}_{t,t^{\′}}^j\≤L_{j,max}^O\left(t_0\right)$

式中：为次日第j类可转移负荷从时段t′转移到时段t的负荷量；L_j为第j类可转移负荷的转移持续时间；分别为t₀时段第j类可转移负荷的最大转入量与转出量；

所述可转移负荷时间约束为：

${\mathrm{TL}}_{t,t^{\′}}^j=0,t^{\′}\∈S_{j,1}$

${\mathrm{TL}}_{t,t^{\′}}^j\≥0,t^{\′}\∈S_{j,2}$

式中：S_j，1、S_j，2分别为不允许和允许接纳第j类可转移负荷的时间集合；

所述可转移负荷功率平衡约束为：

$\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{L}_i^{{\mathrm{TL}}^{\′}}\left(t\right)=\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{L}_i^{TL}\left(t\right)$

式中：分别为转移后和转移前t时段第i类可转移负荷的负荷量；

所述可中断负荷约束为：

${\mathrm{IL}}_{min}^i\≤{\mathrm{IL}}_{i,t}^{DA}\≤{\mathrm{IL}}_{max}^i$

式中：分别为第i类可中断负荷用户中断负荷的上、下限；

所述最大控制次数约束为：

$\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{x}_{k,t}^{DA}\≤N_k$

式中：N_k为第k组直接控制负荷的最大允许控制次数；

所述最大连续受控时间约束为：

$S_t^{off,k}\≤T_{max}^{off,k}$

式中：为第k组负荷在t时段的连续受控时间；分别表示最大连续受控时间；

所述最小连续运行时间约束为：

$S_t^{on,k}\≥T_{min}^{on,k}$

式中：为第k组负荷在t时段的连续非受控时间；为第k组负荷最小连续运行时间；

所述日前市场购电约束为：

$P_{b,t}^{DA}\≤P_b^{\max }$

式中：为配电公司在日前市场的购电上限；

所述配电网功率平衡约束为：

$P_{b,t}^{DA}+{\mathrm{TL}}_t^I-{\mathrm{TL}}_t^O-\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{IL}}_{i,t}^{DA}-\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{DLC}}_{k,t}^{DA}+P_t^{RB}=P_{s.t}^{DA}$

式中：为t时段内可转移负荷转入的负荷量；为t时段内可转移负荷转出的负荷量；为t时段内的反弹负荷。

3.按照权利要求2所述的含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，其特征在于：

所述配电网功率平衡约束中的t时段内可转移负荷转入的负荷量由下式得到：

${\mathrm{TL}}_t^I=\underset{t=max(t_0-L_i+1,1)}{\overset{t_0}{\Σ}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{TL}}_{t^{\′},t}^j$

所述t时段内可转移负荷转出的负荷量由下式得到：

${\mathrm{TL}}_t^O=\underset{t=\max (t_0-L_i+1,1)}{\overset{t_0}{\Σ}}\underset{t^{\′}=1}{\overset{T}{\Σ}}{\mathrm{TL}}_{t,t^{\′}}^j.$

4.按照权利要求2所述的含柔性负荷的配电公司日前优化调度方法，其特征在于：

所述配电网功率平衡约束中的反弹负荷由下式得到：

$P_t^{RB}=\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}\left(0.6{\mathrm{DLC}}_{k,t-1}^{DA}+0.2{\mathrm{DLC}}_{k,t-2}^{DA}+0.1{\mathrm{DLC}}_{k,t-3}^{DA}\right)$

式中：为第k组负荷在t-1时段的负荷控制量；为第k组负荷在t-2时段的负荷控制量；为第k组负荷在t-3时段的负荷控制量。