CN107069706B - 一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法 - Google Patents

一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107069706B
CN107069706B CN201710087438.1A CN201710087438A CN107069706B CN 107069706 B CN107069706 B CN 107069706B CN 201710087438 A CN201710087438 A CN 201710087438A CN 107069706 B CN107069706 B CN 107069706B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
distribution network
network
power distribution
power transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710087438.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107069706A (zh
Inventor
吴文传
张伯明
孙宏斌
蔺晨晖
郭庆来
王彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201710087438.1A priority Critical patent/CN107069706B/zh
Publication of CN107069706A publication Critical patent/CN107069706A/zh
Priority to US15/803,829 priority patent/US10361561B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN107069706B publication Critical patent/CN107069706B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312—Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S50/00—Market activities related to the operation of systems integrating technologies related to power network operation or related to communication or information technologies
    • Y04S50/10—Energy trading, including energy flowing from end-user application to grid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，属于电力系统运行技术领域。本方法综合考虑了输电网、配电网的动态经济调度模型，并考虑了输电网和配电网之间的耦合关系，建立了输配协调动态经济调度模型。针对所提出的输配协调动态经济调度模型，采用多参数规划理论，提出了一种输配协调动态经济调度的迭代求解算法。所提出的算法具有良好的收敛速度，可以适应可再生能源接入后带来的输配电网之间功率失配问题，并获得输配全局最优解。

Description

一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法
技术领域
本发明涉及一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，属于电力系统运行控制技术领域。
背景技术
伴随着分布式可再生能源大量接入配电网，配电网的净负荷在日内变化剧烈，且有着较强的不可预测性，输电网和配电网之间的功率变化快速。传统的动态经济调度是由输电网和配电网独立执行的，然而该方法在分布式可再生能源大量接入后容易造成输配边界功率失配的问题。此外，独立的输配经济调度无法获得输电网和配电网全局最优解。为解决以上问题，需要将输电网和配电网的动态经济调度模型进行联合动态经济调度。由于输电网和配电网分别由各自的调度中心独立运行，彼此间的运行信息具有隐私性，因此，难以实现全局的输配联合动态经济调度。
已有的多参数规划技术属于数学优化领域，其能够将含参数的二次规划问题转化成一个关于参数的分段二次函数。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，研究输配协调动态经济调度方法。将输配协调动态经济调度问题分解求解，通过输电网和配电网之间的迭代来获得全局最优解。
本发明提出的基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，包括以下步骤：
(1)建立一个输配电网协调的动态经济调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成，包括：
(1-1)动态经济调度模型的目标函数：
以输电网和配电网的总发电成本为动态经济调度的目标函数为：
上式中，T代表动态经济调度时刻集合，G代表输电网或配电网中发电机组所在节点集合，DIST代表配电网编号集合，pgi,t代表输电网或配电网中连接节点i的发电机组在动态经济调度时刻t的有功功率，上标trans代表输电网，上标dist,k代表编号为k的配电网，函数代表连接节点i的发电机组的发电成本函数，该成本函数用二次函数表示为：
上式中，a0,i、a1,i和a2,i分别代表连接节点i的发电机组的发电成本常数项系数、一次项系数和二次项系数，常数项系数、一次项系数和二次项系数为发电机组固有参数；
(1-2)动态经济调度模型的约束条件，包括：
(1-2-1)输电网模型约束条件，
其中的功率平衡约束条件为：
上式中，B代表输电网与配电网相互连接的边界节点集合，代表在动态经济调度时刻t，输电网从连接节点i传送到配电网的有功功率，D代表输电网或配电网中负荷节点集合，PDi,t代表在动态经济调度时刻t连接节点i的负荷预测值；
其中的输电网中线路传输容量的约束条件为：
上式中，PLn表示输电网中线路n的传输容量，SFn-i代表从连接节点i到线路n的转移分布因子，转移分布因子为电网拓扑参数，从电网调度中心直接获得，L是输电网中所有线路编号的集合；
其中的旋转备用约束条件为：
上式中，rui,t和rdi,t分别为在动态经济调度时刻t，连接节点i的发电机组向上旋转备用容量和向下旋转备用容量，RUi和RDi分别为连接节点i的发电机组向上爬坡速率和向下爬坡速率，Δt为动态经济调度的时间间隔，时间间隔的取值由电力调度需求确定，和PG i分别为连接节点i的发电机组有功功率上限和有功功率下限，SRUt和SRDt分别为输电网或配电网的向上旋转备用的容量需求和向下旋转备用的容量需求；
其中的输电网中发电机组的爬坡约束条件为：
其中的输电网中发电机组的有功功率约束条件为：
(1-2-2)配电网模型约束条件：
其中的配电网潮流约束条件为：
上式中，pi→j,t表示配电网中，从连接节点i向配电网中节点j的有功功率潮流，li→j,t表示配电网中从连接节点i向节点j的有功功率损耗，表示配电网中节点j的有功功率注入，Ndist,k表示配电网节点编号集合，节点有功功率注入和有功功率损耗li→j,t分别通过下面两式计算：
上式中，和分别表示配电网中从连接接点i→j线路的有功功率潮流展开点和无功功率潮流展开点，表示连接节点i的电压展开点，其中展开点选取历史相近负荷水平下线路对应的运行数据，Ri→j表示线路i→j的电阻；
其中的线路传输容量约束条件为：
上式中，PLi→j表示配电网中线路i→j的传输容量；
其中的配电网中发电机组有功功率约束条件为：
(1-2-3)输电网与配电网模型连接的边界约束条件：边界约束条件即在每个调度时段输电网向配电网传输的有功功率与配电网接收的有功功率之间的平衡，表示为：
上式中，I(k)表示输电网中与第k个配电网相连的节点；
(2)将上述步骤(1)建立的输配电网协调的动态经济调度模型转化为矩阵形式，将输配电网协调的动态经济调度模型中的输电网模型变量记作向量xtrans，第k个配电网的变量记作向量xdist,k，则输配电网协调的动态经济调度模型的矩阵形式如下：
满足：Akxtrans+Bkxdist,k≤ck
xtrans∈Xtrans
上式中，函数表示输电网的目标函数，函数表示第k个配电网的目标函数，Xtrans和Xdist,k分别表示输电网和第k个配电网的约束集合，Akxtrans+Bkxdist,k≤ck表示边界约束条件，其中的Ak、Bk、ck分别为第k个配电网与输电网边界条件中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，由上述步骤(1-2-3)中的约束系数提取得到，其中，在Akxtrans+Bkxdist,k≤ck代表时间t的行中，Ak中与相对应的列为1，其余为0，Bk中与相对应的列为-1，其余为0，ck为0，DIST代表配电网编号集合；
(3)求解上述步骤(2)得到的矩阵形式的输配电网协调的动态经济调度模型，具体步骤如下：
(3-1)初始化迭代次数m为0，初始化可行割集FC为全集，利用下式，求解得到输电网有功功率的最优解为
minCtrans(xtrans)
s.t.xtrans∈Xtrans
xtrans∈FC
(3-2)计算求解如下的配电网问题的最优有功功率以第k个配电网的子问题为例：
minCdist,k(xdist,k)
xdist,k∈Xdist,k
若上式有解，则进行以下步骤(3-2-1)，若上式无解，则进行以下步骤(3-2-2)；
(3-2-1)确定局部最优函数的可行域和局部最优函数局部最优函数可行域和局部最优函数的确定方法如下：
(3-2-1-1)将上述步骤(3-2)的计算公式转化成如下的标准二次规划形式：
其中，Q、f和r分别为配电网目标函数的二次项矩阵、一次项向量与常数项系数，二次项矩阵Q的对角线中与相对应的项为a2,i，其余元素为0，一次项向量f中与相对应的项为a1,i，其余元素为0，常数项系数r为分别为包含配电网约束(即上述步骤(1-2-2)中的约束)和边界约束(即上述步骤(1-2-3)中的约束)的约束集合中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数分别由上述步骤(1-2-2)和(1-2-3)中的约束系数提取得到，具体提取方法为，将上述步骤(1-2-2)中所有约束和上述步骤(1-2-3)中所有约束列写成标准的矩阵不等式形式，其中与相对应的矩阵列组成与xdist,k相对应的矩阵列组成矩阵不等式的右手项组成
(3-2-1-2)将上述步骤(3-2-1-1)中最优解处起作用约束用下标表示，不起作用约束用下标表示，其中，最优解处不等式中不等号两侧严格相等的行是起作用约束，反之，最优解处不等式中不等号两侧严格小于的行则为不起作用约束，为方便表达，定义：
(3-2-1-3)局部最优函数可行域和局部最优函数表示为：
(3-2-2)若步骤(3-2)中的配电网问题不可行，生成可行割并更新可行割集FC，具体步骤为：
(3-2-2-1)求解如下步骤(3-2)中的配电网问题的修正对偶问题，并将最优解记为ω0；
0≤ω≤1
(3-2-2-2)按照如下方式更新可行割集FC：
(3-3)求解如下输电网优化问题并得到输电网有功功率最优解：
s.t.xtrans∈Xtrans
xtrans∈FC
上式中，DIST(m)是第m次迭代中配电网问题可行的配电网集合，将迭代次数m增加1并把输电网有功功率最优解记为
(3-4)若所有配电网问题均可行，且相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量小于阈值(阈值通常取10-6)，则终止迭代，执行(3-5)；若存在某个配电网问题不可行，或者相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量大于或等于阈值，则返回步骤(3-2)继续进行求解；
(3-5)将所获得的输电网和配电网优化问题有功功率最优解作为输电网和配电网调度策略执行。
本发明提出的基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，其优点是：
本方法综合考虑了输电网、配电网的动态经济调度模型，并考虑了输电网和配电网之间的耦合关系，建立了输配协调动态经济调度模型。针对所提出的输配协调动态经济调度模型，采用多参数规划理论，提出了一种输配协调动态经济调度的迭代求解算法。所提出的算法具有良好的收敛速度，可以适应可再生能源接入后带来的输配电网之间功率失配问题，并获得输配全局最优解。本发明方法收敛快速，可以被实际应用。
附图说明
图1是本发明方法涉及的矩阵形式的输配电网协调的动态经济调度模型求解流程。
具体实施方式
本发明提出的基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，包括以下步骤：
(1)建立一个输配电网协调的动态经济调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成，包括：
(1-1)动态经济调度模型的目标函数：
以输电网和配电网的总发电成本为动态经济调度的目标函数为：
上式中，T代表动态经济调度时刻集合，G代表输电网或配电网中发电机组所在节点集合，DIST代表配电网编号集合，pgi,t代表输电网或配电网中连接节点i的发电机组在动态经济调度时刻t的有功功率，上标trans代表输电网(以下同)，上标dist,k代表编号为k的配电网(以下同)，函数代表连接节点i的发电机组的发电成本函数，该成本函数用二次函数表示为：
上式中，a0,i、a1,i和a2,i分别代表连接节点i的发电机组的发电成本常数项系数、一次项系数和二次项系数，常数项系数、一次项系数和二次项系数为发电机组固有参数，可以从发电机组的产品铭牌上获取；
(1-2)动态经济调度模型的约束条件，包括：
(1-2-1)输电网模型约束条件，
其中的功率平衡约束条件为：
上式中，B代表输电网与配电网相互连接的边界节点集合，代表在动态经济调度时刻t，输电网从连接节点i传送到配电网的有功功率，D代表输电网或配电网中负荷节点集合，PDi,t代表在动态经济调度时刻t连接节点i的负荷预测值；
其中的输电网中线路传输容量的约束条件为：
上式中，PLn表示输电网中线路n的传输容量，SFn-i代表从连接节点i到线路n的转移分布因子，转移分布因子为电网拓扑参数，从电网调度中心直接获得，L是输电网中所有线路编号的集合；
其中的旋转备用约束条件为：(旋转备用是指发电机组所能够提供的向上与向下发电功率调节范围)
上式中，rui,t和rdi,t分别为在动态经济调度时刻t，连接节点i的发电机组向上旋转备用容量和向下旋转备用容量，RUi和RDi分别为连接节点i的发电机组向上爬坡速率和向下爬坡速率，Δt为动态经济调度的时间间隔，时间间隔的取值由电力调度需求确定，通常为1小时或15分钟，和PG i分别为连接节点i的发电机组有功功率上限和有功功率下限，SRUt和SRDt分别为输电网或配电网的向上旋转备用的容量需求和向下旋转备用的容量需求；
其中的输电网中发电机组的爬坡约束条件为：
其中的输电网中发电机组的有功功率约束条件为：
(1-2-2)配电网模型约束条件：
其中的配电网潮流约束条件为：
上式中，pi→j,t表示配电网中，从连接节点i向配电网中节点j的有功功率潮流，li→j,t表示配电网中从连接节点i向节点j的有功功率损耗，表示配电网中节点j的有功功率注入，Ndist,k表示配电网节点编号集合，节点有功功率注入和有功功率损耗li→j，t分别通过下面两式计算：
上式中，和分别表示配电网中从连接接点i→j线路的有功功率潮流展开点和无功功率潮流展开点，表示连接节点i的电压展开点，其中展开点选取历史相近负荷水平下线路对应的运行数据，Ri→j表示线路i→j的电阻；
其中的线路传输容量约束条件为：
上式中，PLi→j表示配电网中线路i→j的传输容量；
其中的配电网中发电机组有功功率约束条件为：
(1-2-3)输电网与配电网模型连接的边界约束条件：边界约束条件即在每个调度时段输电网向配电网传输的有功功率与配电网接收的有功功率之间的平衡，表示为：
上式中，I(k)表示输电网中与第k个配电网相连的节点；
(2)将上述步骤(1)建立的输配电网协调的动态经济调度模型转化为矩阵形式，将输配电网协调的动态经济调度模型中的输电网模型变量记作向量xtrans，第k个配电网的变量记作向量xdist,k，则输配电网协调的动态经济调度模型的矩阵形式如下：
满足：Akxtrans+Bkxdist,k≤ck
xtrans∈Xtrans
上式中，函数表示输电网的目标函数，函数表示第k个配电网的目标函数，Xtrans和Xdist,k分别表示输电网和第k个配电网的约束集合，Akxtrans+Bkxdist,k≤ck表示边界约束条件，其中的Ak、Bk、ck分别为第k个配电网与输电网边界条件中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，由上述步骤(1-2-3)中的约束系数提取得到，其中，在Akxtrans+Bkxdist,k≤ck代表时间t的行中，Ak中与相对应的列为1，其余为0，Bk中与相对应的列为-1，其余为0，ck为0，DIST代表配电网编号集合；
(3)求解上述步骤(2)得到的矩阵形式的输配电网协调的动态经济调度模型，求解流程如图1所示，具体步骤如下：
(3-1)初始化迭代次数m为0，初始化可行割集FC为全集，利用下式，求解得到输电网有功功率的最优解为
minCtrans(xtrans)
s.t.xtrans∈Xtrans
xtrans∈FC
(3-2)计算求解如下的配电网问题的最优有功功率(以第k个配电网的子问题为例)：
minCdist,k(xdist,k)
xdist,k∈Xdist,k
若上式有解，则进行以下步骤(3-2-1)，若上式无解，则进行以下步骤(3-2-2)；
(3-2-1)确定局部最优函数的可行域和局部最优函数二者的物理含义为在局部最优函数可行域内，局部最优函数可以完整地表示配电网目标函数随配电网变量的关系。局部最优函数可行域和局部最优函数的确定方法如下：
(3-2-1-1)将上述步骤(3-2)的计算公式转化成如下的标准二次规划形式：
其中，Q、f和r分别为配电网目标函数的二次项矩阵、一次项向量与常数项系数，二次项矩阵Q的对角线中与相对应的项为a2,i，其余元素为0，一次项向量f中与相对应的项为a1,i，其余元素为0，常数项系数r为分别为包含配电网约束(即上述步骤(1-2-2)中的约束)和边界约束(即上述步骤(1-2-3)中的约束)的约束集合中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数分别由上述步骤(1-2-2)和(1-2-3)中的约束系数提取得到，具体提取方法为，将上述步骤(1-2-2)中所有约束和上述步骤(1-2-3)中所有约束列写成标准的矩阵不等式形式，其中与相对应的矩阵列组成与xdist,k相对应的矩阵列组成矩阵不等式的右手项组成
(3-2-1-2)将上述步骤(3-2-1-1)中最优解处起作用约束用下标表示，不起作用约束用下标表示，其中，最优解处不等式中不等号两侧严格相等的行是起作用约束，反之，最优解处不等式中不等号两侧严格小于的行则为不起作用约束，为方便表达，定义：
(3-2-1-3)局部最优函数可行域和局部最优函数表示为：
(3-2-2)若步骤(3-2)中的配电网问题不可行，生成可行割并更新可行割集FC，具体步骤为：
(3-2-2-1)求解如下步骤(3-2)中的配电网问题的修正对偶问题，并将最优解记为ω0；
0≤ω≤1
(3-2-2-2)按照如下方式更新可行割集FC：
(3-3)求解如下输电网优化问题并得到输电网有功功率最优解：
s.t.xtrans∈Xtrans
xtrans∈FC
上式中，DIST(m)是第m次迭代中配电网问题可行的配电网集合，将迭代次数m增加1并把输电网有功功率最优解记为
(3-4)若所有配电网问题均可行，且相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量小于阈值(阈值通常取10-6)，则终止迭代，执行(3-5)；若存在某个配电网问题不可行，或者相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量大于等于阈值，则返回步骤(3-2)继续进行求解；
(3-5)将所获得的输电网和配电网优化问题有功功率最优解作为输电网和配电网调度策略执行。

Claims (1)

1.一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)建立一个输配电网协调的动态经济调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成，包括：
(1-1)动态经济调度模型的目标函数：
以输电网和配电网的总发电成本为动态经济调度的目标函数为：
上式中，T代表动态经济调度时刻集合，G代表输电网或配电网中发电机组所在节点集合，DIST代表配电网编号集合，pgi,t代表输电网或配电网中连接节点i的发电机组在动态经济调度时刻t的有功功率，上标trans代表输电网，上标dist,k代表编号为k的配电网，函数Ci(·)代表连接节点i的发电机组的发电成本函数，该成本函数用二次函数表示为：
上式中，a0,i、a1,i和a2,i分别代表连接节点i的发电机组的发电成本常数项系数、一次项系数和二次项系数，常数项系数、一次项系数和二次项系数为发电机组固有参数；
(1-2)动态经济调度模型的约束条件，包括：
(1-2-1)输电网模型约束条件，
其中的功率平衡约束条件为：
上式中，B代表输电网与配电网相互连接的边界节点集合，代表在动态经济调度时刻t，输电网从连接节点i传送到配电网的有功功率，D代表输电网或配电网中负荷节点集合，PDi,t代表在动态经济调度时刻t连接节点i的负荷预测值；
其中的输电网中线路传输容量的约束条件为：
上式中，PLn表示输电网中线路n的传输容量，SFn-i代表从连接节点i到线路n的转移分布因子，转移分布因子为电网拓扑参数，从电网调度中心直接获得，L是输电网中所有线路编号的集合；
其中的旋转备用约束条件为：
上式中，rui,t和rdi,t分别为在动态经济调度时刻t，连接节点i的发电机组向上旋转备用容量和向下旋转备用容量，RUi和RDi分别为连接节点i的发电机组向上爬坡速率和向下爬坡速率，Δt为动态经济调度的时间间隔，时间间隔的取值由电力调度需求确定，和PG i分别为连接节点i的发电机组有功功率上限和有功功率下限，SRUt和SRDt分别为输电网或配电网的向上旋转备用的容量需求和向下旋转备用的容量需求；
其中的输电网中发电机组的爬坡约束条件为：
其中的输电网中发电机组的有功功率约束条件为：
(1-2-2)配电网模型约束条件：
其中的配电网潮流约束条件为：
上式中，pi→j,t表示配电网中，从连接节点i向配电网中节点j的有功功率潮流，li→j,t表示配电网中从连接节点i向节点j的有功功率损耗，表示配电网中节点j的有功功率注入，Ndist,k表示配电网节点编号集合，节点有功功率注入和有功功率损耗li→j,t分别通过下面两式计算：
上式中，和分别表示配电网中从连接接点i→j线路的有功功率潮流展开点和无功功率潮流展开点，表示连接节点i的电压展开点，其中展开点选取历史相近负荷水平下线路对应的运行数据，Ri→j表示线路i→j的电阻；
其中的线路传输容量约束条件为：
上式中，PLi→j表示配电网中线路i→j的传输容量；
其中的配电网中发电机组有功功率约束条件为：
(1-2-3)输电网与配电网模型连接的边界约束条件：边界约束条件即在每个调度时段输电网向配电网传输的有功功率与配电网接收的有功功率之间的平衡，表示为：
上式中，I(k)表示输电网中与第k个配电网相连的节点；
(2)将上述步骤(1)建立的输配电网协调的动态经济调度模型转化为矩阵形式，将输配电网协调的动态经济调度模型中的输电网模型变量记作向量xtrans，第k个配电网的变量记作向量xdist,k，则输配电网协调的动态经济调度模型的矩阵形式如下：
满足：Akxtrans+Bkxdist,k≤ck
xtrans∈Xtrans
上式中，函数Ctrans(·)表示输电网的目标函数，函数Cdist,k(·)表示第k个配电网的目标函数，Xtrans和Xdist,k分别表示输电网和第k个配电网的约束集合，Akxtrans+Bkxdist,k≤ck表示边界约束条件，其中的Ak、Bk、ck分别为第k个配电网与输电网边界条件中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，由上述步骤(1-2-3)中的约束系数提取得到，其中，在Akxtrans+Bkxdist,k≤ck代表时间t的行中，Ak中与相对应的列为1，其余为0，Bk中与相对应的列为-1，其余为0，ck为0，DIST代表配电网编号集合；
(3)求解上述步骤(2)得到的矩阵形式的输配电网协调的动态经济调度模型，具体步骤如下：
(3-1)初始化迭代次数m为0，初始化可行割集FC为全集，利用下式，求解得到输电网有功功率的最优解为
minCtrans(xtrans)
s.t.xtrans∈Xtrans
xtrans∈FC
(3-2)计算求解如下的配电网问题的最优有功功率以第k个配电网的子问题为例：
minCdist,k(xdist,k)
xdist,k∈Xdist,k
若上式有解，则进行以下步骤(3-2-1)，若上式无解，则进行以下步骤(3-2-2)；
(3-2-1)确定局部最优函数的可行域和局部最优函数局部最优函数可行域和局部最优函数的确定方法如下：
(3-2-1-1)将上述步骤(3-2)的计算公式转化成如下的标准二次规划形式：
其中，Q、f和r分别为配电网目标函数的二次项矩阵、一次项向量与常数项系数，二次项矩阵Q的对角线中与相对应的项为a2,i，其余元素为0，一次项向量f中与相对应的项为a1,i，其余元素为0，常数项系数r为 分别为包含配电网约束和边界约束中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数分别由上述步骤(1-2-2)和(1-2-3)中的约束系数提取得到，具体提取方法为，将上述步骤(1-2-2)中所有约束和上述步骤(1-2-3)中所有约束列写成标准的矩阵不等式形式，其中与相对应的矩阵列组成与xdist,k相对应的矩阵列组成矩阵不等式的右手项组成
(3-2-1-2)将上述步骤(3-2-1-1)中最优解处起作用约束用下标(·)A表示，不起作用约束用下标(·)I表示，其中，最优解处不等式中不等号两侧严格相等的行是起作用约束，反之，最优解处不等式中不等号两侧严格小于的行则为不起作用约束，为方便表达，定义：
M2＝-Q-1f
(3-2-1-3)局部最优函数可行域和局部最优函数表示为：
(3-2-2)若步骤(3-2)中的配电网问题不可行，生成可行割并更新可行割集FC，具体步骤为：
(3-2-2-1)求解如下步骤(3-2)中的配电网问题的修正对偶问题，并将最优解记为ω0；
0≤ω≤1
(3-2-2-2)按照如下方式更新可行割集FC：
(3-3)求解如下输电网优化问题并得到输电网有功功率最优解：
s.t.xtrans∈Xtrans
xtrans∈FC
上式中，DIST(m)是第m次迭代中配电网问题可行的配电网集合，将迭代次数m增加1并把输电网有功功率最优解记为
(3-4)若所有配电网问题均可行，且相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量小于阈值，则终止迭代，执行(3-5)；若存在某个配电网问题不可行，或者相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量大于或等于阈值，则返回步骤(3-2)继续进行求解；
(3-5)将所获得的输电网和配电网优化问题有功功率最优解作为输电网和配电网调度策略执行。
CN201710087438.1A 2017-02-17 2017-02-17 一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法 Active CN107069706B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710087438.1A CN107069706B (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法
US15/803,829 US10361561B2 (en) 2017-02-17 2017-11-05 Dispatching method and device for integrated transmission and distribution network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710087438.1A CN107069706B (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107069706A CN107069706A (zh) 2017-08-18
CN107069706B true CN107069706B (zh) 2019-08-16

Family

ID=59623051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710087438.1A Active CN107069706B (zh) 2017-02-17 2017-02-17 一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10361561B2 (zh)
CN (1) CN107069706B (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107359649B (zh) * 2017-08-31 2019-08-13 华中科技大学 一种考虑多配网接入情形下的输配一体化优化调度方法
CN108054789B (zh) * 2017-12-22 2019-08-16 清华大学 一种内嵌无功和电压的安全约束经济调度方法
CN108334696B (zh) * 2018-02-02 2021-06-08 国网江西省电力有限公司经济技术研究院 一种考虑功率随机性的配电网日前网络重构方法
CN108599169B (zh) * 2018-04-24 2021-06-08 上海交通大学 一种输配电网一体化潮流方法
CN109038532B (zh) * 2018-07-25 2022-07-26 深圳供电局有限公司 一种基于直流潮流等值的分布式输配协同机组组合方法
CN109167348B (zh) * 2018-08-24 2020-08-04 重庆大学 基于多参数规划理论的联络线功率可行域确定方法
CN109412162B (zh) * 2018-08-27 2020-11-10 国家电网公司 基于外网运行约束等值的电力系统最优潮流计算方法
CN109193779B (zh) * 2018-10-17 2021-09-21 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 一种分布式风力发电最大容量评估方法
CN109523060A (zh) * 2018-10-22 2019-03-26 上海交通大学 高比例可再生能源在输配电网协同接入下的配比优化方法
CN109193805B (zh) * 2018-10-22 2021-05-07 清华大学 一种输配电网非迭代的分解协调动态调度方法
CN109742779B (zh) * 2018-12-14 2022-09-02 中国电力科学研究院有限公司 一种分布式储能调度方法和装置
CN109494750B (zh) * 2018-12-21 2023-06-23 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种高中压配电网的分层分布式电压优化控制方法
CN110232475B (zh) * 2019-05-29 2021-07-13 广东电网有限责任公司 一种分布式输电网配电网协同经济调度方法
CN110138019B (zh) * 2019-06-04 2021-06-08 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种机组优化启停方法
CN110445131B (zh) * 2019-07-25 2020-11-10 清华大学 一种计及配电网等值优化的输配电网协调规划方法
CN110661265B (zh) * 2019-09-19 2023-03-28 吉林大学 一种基于支路开断分布因子的安全约束最优潮流计算方法
CN110796352B (zh) * 2019-10-18 2021-11-02 广东电网有限责任公司广州供电局 电网网架设计方法、计算机设备和存储介质
CN110797863B (zh) * 2019-10-22 2021-07-06 广东工业大学 一种考虑电网n-1及n-2安全约束的经济调度方法
CN111416356B (zh) * 2020-01-20 2023-06-23 国家电网有限公司 基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网联动优化方法
CN111416395B (zh) * 2020-03-30 2021-08-17 清华大学 一种多级电网嵌套分解协调有功无功联合调度方法
CN111654025B (zh) * 2020-06-12 2021-10-08 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 考虑配网间互联的输配一体化协调调度方法
CN111817309B (zh) * 2020-06-15 2021-12-03 清华大学 基于异步admm的输配电网分解协调无功电压控制方法
CN111860969B (zh) * 2020-06-29 2023-11-28 国家电网公司西南分部 一种基于强化学习算法的输电网扩展规划方法
US20220006292A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 Tsinghua University Power system dispatching method considering voltage sensitive load reserve
CN112308331A (zh) * 2020-11-09 2021-02-02 中国南方电网有限责任公司 输配网分离电力市场下的最优潮流模型及其迭代求解方法
CN112784484B (zh) * 2021-01-19 2022-08-02 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 一种区域综合能源系统多目标优化方法及优化系统
CN113409007A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 广东电网有限责任公司 一种馈线转供电场景自动分析系统和方法
CN114091719A (zh) * 2021-09-18 2022-02-25 贵州电网有限责任公司 基于迭代法的配电网运行方式优化系统和方法
CN113904337B (zh) * 2021-10-18 2024-04-26 山东大学 计及配电网灵活性的综合能源系统分布式优化调度方法
CN115360717B (zh) * 2022-10-18 2023-03-24 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 用于综合能源的配电网调度方法、系统、设备及介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360475A (zh) * 2011-10-28 2012-02-22 天津市电力公司 城市输配电网供电能力协调匹配综合评估方法
CN105048468A (zh) * 2015-07-27 2015-11-11 河海大学 基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估方法
CN106159974A (zh) * 2016-08-02 2016-11-23 清华大学 一种输配协调的分布式无功电压优化方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7305282B2 (en) * 2003-05-13 2007-12-04 Siemens Power Transmission & Distribution, Inc. Very short term load prediction in an energy management system
US7058522B2 (en) * 2003-05-13 2006-06-06 Siemens Power Transmission & Distribution, Inc. Very short term load prediction
US7085660B2 (en) * 2003-05-13 2006-08-01 Siemens Power Transmission & Distribution, Inc. Energy management system in a power and distribution system
US7660649B1 (en) * 2004-07-02 2010-02-09 Optimal Innovations Inc. Resource management using calculated sensitivities
CN102983573B (zh) * 2012-11-09 2014-10-15 天津大学 基于安全域的安全约束经济调度方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360475A (zh) * 2011-10-28 2012-02-22 天津市电力公司 城市输配电网供电能力协调匹配综合评估方法
CN105048468A (zh) * 2015-07-27 2015-11-11 河海大学 基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估方法
CN106159974A (zh) * 2016-08-02 2016-11-23 清华大学 一种输配协调的分布式无功电压优化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于状态势博弈的电力系统分布式经济调度方法;梁易乐 等;《系统科学与教学》;20160331;第36卷(第3期);第413-425页
有源配电网公共信息模型扩展及其标准算例系统设计;吴文传 等;《电网技术》;20120930;第36卷(第9期);第155-161页

Also Published As

Publication number Publication date
US20180241209A1 (en) 2018-08-23
CN107069706A (zh) 2017-08-18
US10361561B2 (en) 2019-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107069706B (zh) 一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法
CN106327091B (zh) 基于鲁棒联络线计划的多区域异步协调动态经济调度方法
Papadopoulos et al. Application of the multi-criteria analysis method Electre III for the optimisation of decentralised energy systems
CN103607466B (zh) 一种基于云计算的广域多级分布式并行电网分析方法
CN110350508A (zh) 一种同时考虑重构与孤岛划分的主动配电网故障恢复统一模型的方法
Li et al. Design of a high capacity inter-regional transmission overlay for the US
CN105719091B (zh) 一种梯级水电站群并行多目标优化调度方法
CN104779611A (zh) 基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法
CN107482673B (zh) 一种多区域全分布式主动配电网经济调度方法
CN109002913A (zh) 一种多虚拟电厂联合优化调度方法
CN104933505A (zh) 一种基于模糊评估的智能配电网群决策评价方法
CN109920252A (zh) 一种电气交通互联系统的协调优化方法及系统
Mu et al. Optimal operation rules of Three-gorge and Gezhouba cascade hydropower stations in flood season
CN108631278B (zh) 一种环网式直流微网中断路器与故障限流器的优化配置方法
CN105654224A (zh) 一种计及风电不确定性的省级电网月度购电风险管理方法
CN106505575A (zh) 一种基于粒计算的线路潮流经济调度方法
Yi et al. Expansion planning of active distribution networks achieving their dispatchability via energy storage systems
Wang et al. Optimal pricing and coordination schemes for the eastern route of the South-to-North water diversion supply chain system in China
Ranaboldo et al. A meta-heuristic method to design off-grid community electrification projects with renewable energies
CN104281978B (zh) 一种基于概率潮流的可用输电能力计算方法
CN116207739A (zh) 配电网优化调度方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113224761B (zh) 面向能源社区能量管理的配网产消者分布式优化调度方法
CN106203674A (zh) 一种用于储能系统的调度管理系统
CN106408452A (zh) 含多分布式电源配电网的电动汽车充电站优化配置方法
CN109921420A (zh) 弹性配电网恢复力提升方法、装置及终端设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant