CN111490563A - 一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，其特点是，通过预判交直流配电网中电源与电力负荷的有功功率匹配程度初级确定是否实施实时调度时间尺度切换；综合交直流配电网电源、电力负荷有功功率的匹配率与直流配电网总运行成本之间的博弈最终确定实时调度时间尺度切换，该方法综合考虑了交直流配电网中电源出力与电力负荷之间的自然匹配性、交直流配电网的运行成本与调度成本，实现了净负荷时变波动情况下实时调度时间尺度的自适应跟踪合理切换，从而实现在长时间尺度内配电网同时拥有较高的源荷匹配率和较小的总运行成本，保证配电网的稳定、高效运行。

Description

一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法

技术领域

本发明涉及交直流混合配电网领域，特别是涉及一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法。

背景技术

随着新能源发电技术、电力电子技术的发展以及配电网供需两侧对电能质量、供电可靠性及经济性方面提出更高的要求，基于电力电子变流器的交直流配电网逐渐得到重视和发展。接入交直流配电网的分布式可再生电源如光伏、风力发电易受气象等因素影响；整合接入交直流配电网的各种基于电力电子变流器的负荷具较强随机性，因此交直流配电网内的源、荷较难实现匹配，导致交直流配电网内出现净负荷波动较大较频繁地持续出现。一方面，相对于基于工频电力变压器的交流配电网，基于电力电子变流器的交直流配电网具有低惯性特点，各种基于电力电子变流器的新能源发电单元及负荷高比例接入，这使得源荷匹配性更加复杂化，需要设置合理的优化调度时间尺度，以改善源荷随机波动性对交直流配网接入节点功率波动的负面影响；另一方面，借助接入交直流配网变流器灵活可控、低压配网任意互联，可充分利用这一点基于储能装置实现源荷合理优化互动。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，该方法提供的结果是综合交直流配网源荷功率的匹配性、可调控单元的裕度以及优化调度的经济性，实现交直流配网自适应实时调度尺度的经济优化，提升交直流配电网运行效率。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)输入原始数据：根据实时调度时间尺度需要，输入交直流配电网各个电源、负荷的功率预测值；

2)计算源荷匹配度：按照公式(1)计算实时调度基础时间尺度分辨率下的源荷功率匹配度D_b，其中，n是一个实时调度基础时间尺度的预测功率点数，n∈[2,96]，P_p(i)、P分别是第i个时间段内的净负荷功率预测值及其平均值，i是中间变量；

3)判断源荷匹配度是否大于阈值：判断D_b是否大于或等于设定的源荷匹配度阈值ζ，ζ∈[0.90,0.98]，如果D_b≥ζ，则维持基础时间调度尺度分辨率不变并返回步骤2)，如果D_b＜ζ，则计算执行下一步；

4)计算实时调度分辨率切换后的源荷匹配增加率与优化成本增加率：按照公式(2)定义从实时调度时间尺度基础分辨率切换至更合理的实时调度时间尺度分辨率产生的源荷匹配度增加率M⁺，

M⁺＝D^real-D^real-b (2)

公式(2)中，D^real-b与D^real分别为在自适应切换前后实时调度时间尺度分辨率下的源荷匹配度；

按照公式(3)定义实时调度时间尺度从基础分辨率切换为更小分辨率的成本增加率N⁺，

公式(3)中，

表示自适应切换后的实时调度分辨率下的调度成本，

表示在实时调度基础分辨率下的调度成本；

5)判断源荷匹配增加率是否大于优化成本增加率：比较M⁺与N⁺的大小，如果前者大于后者，则切换为新的更小实时调度分辨率，否则，维持基础时间调度尺度分辨率不变并返回步骤2)；

6)实时优化调度：按照步骤2)至步骤5)确定的实时调度时间尺度分辨率，依据公式(4)至公式(7)实现交直流配电网多目标优化，

公式(4)中，

与

分别表示实时调度时配电网购电成本、网损惩罚成本以及储能装置的调度成本，

表示交直流配电网的总运行成本，min{}表示求取最小值；

公式(5)中，N_ess表示储能装置的数量，N_ess∈[1,100]，n_c-disc表示储能装置有效充放电次数，n_c-disc∈[1,999999]，C_initial-ess(i)表示第i个储能装置的初始投资成本，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅为储能装置的五个固定参数，这五个参数都介于0与9999之间；

公式(6)中，

为一次有效充放电的充放电深度，

为第i个储能装置第j次有效充放电时的充放电电量，j是中间计算变量，S_ess(i)为第i个储能装置的容量；

公式(7)中，

表示联络线传输功率偏差量，

表示第i个换流器的实时传输功率，

表示日内滚动优化计划值；同时，优化过程应保证电网络功率平衡约束条件、交直流配电网电流和电压约束条件、储能装置充放电约束条件。

本发明一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法的有益效果体现在：综合考虑交直流配网源荷功率的匹配性、可调控单元的裕度以及优化调度的经济性，实现交直流配网自适应实时调度尺度的经济优化，提升交直流配电网运行效率，适用性强、实施效果佳。

附图说明

图1为本发明的一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法框图；

图2为图1的实施例优化前后联络线总功率示意图；

图3为图1的实施例实时调度时间尺度分辨率由5min切换至2.5min的优化结果对比示意图；

图4为图1的实施例储能出力对比示意图。

具体实施方式

以下结合图1至图4和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，它包括以下步骤：

1)输入原始数据：根据实时调度时间尺度需要，输入交直流配电网各个电源、负荷的功率预测值；

2)计算源荷匹配度：按照公式(1)计算实时调度基础时间尺度分辨率下的源荷功率匹配度D_b，其中，n是一个实时调度基础时间尺度的预测功率点数，n∈[2,96]，P_p(i)、

分别是第i个时间段内的净负荷功率预测值及其平均值，i是中间变量；

3)判断源荷匹配度是否大于阈值：判断D_b是否大于或等于设定的源荷匹配度阈值ζ，ζ∈[0.90,0.98]，如果D_b≥ζ，则维持基础时间调度尺度分辨率不变并返回步骤2)，如果D_b＜ζ，则计算执行下一步；

4)计算实时调度分辨率切换后的源荷匹配增加率与优化成本增加率：按照公式(2)定义从实时调度时间尺度基础分辨率切换至更合理的实时调度时间尺度分辨率产生的源荷匹配度增加率M⁺，

M⁺＝D^real-D^real-b (2)

公式(2)中，D^real-b与D^real分别为在自适应切换前后实时调度时间尺度分辨率下的源荷匹配度；

按照公式(3)定义实时调度时间尺度从基础分辨率切换为更小分辨率的成本增加率N⁺，

公式(3)中，

表示自适应切换后的实时调度分辨率下的调度成本，

表示在实时调度基础分辨率下的调度成本；

5)判断源荷匹配增加率是否大于优化成本增加率：比较M⁺与N⁺的大小，如果前者大于后者，则切换为新的更小实时调度分辨率，否则，维持基础时间调度尺度分辨率不变并返回步骤2)；

6)实时优化调度：按照步骤2)至步骤5)确定的实时调度时间尺度分辨率，依据公式(4)至公式(7)实现交直流配电网多目标优化，

公式(4)中，

与

分别表示实时调度时配电网购电成本、网损惩罚成本以及储能装置的调度成本，

表示交直流配电网的总运行成本，min{}表示求取最小值；

公式(5)中，N_ess表示储能装置的数量，N_ess∈[1,100]，n_c-disc表示储能装置有效充放电次数，n_c-disc∈[1,999999]，C_initial-ess(i)表示第i个储能装置的初始投资成本，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅为储能装置的五个固定参数，这五个参数都介于0与9999之间；

公式(6)中，

为一次有效充放电的充放电深度，

为第i个储能装置第j次有效充放电时的充放电电量，j是中间计算变量，S_ess(i)为第i个储能装置的容量；

公式(7)中，

表示联络线传输功率偏差量，

表示第i个换流器的实时传输功率，

表示日内滚动优化计划值；同时，优化过程应保证电网络功率平衡约束条件、交直流配电网电流和电压约束条件、储能装置充放电约束条件。

3.实施例：

参照图2，利用本发明的一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算优化前后联络线总功率。

参照图3，利用本发明的一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，计算出的储能响应结果，包括实时调度时间尺度分辨率由5min切换至2.5min的优化结果对比。

参照图4，利用本发明的一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，计算出的结果，包括波动剧烈时调整时间分辨率前后的储能出力对比图。

以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出的是，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润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)输入原始数据：根据实时调度时间尺度需要，输入交直流配电网各个电源、负荷的功率预测值；

2)计算源荷匹配度：按照公式(1)计算实时调度基础时间尺度分辨率下的源荷功率匹配度D_b，其中，n是一个实时调度基础时间尺度的预测功率点数，n∈[2,96]，P_p(i)、

分别是第i个时间段内的净负荷功率预测值及其平均值，i是中间变量；

3)判断源荷匹配度是否大于阈值：判断D_b是否大于或等于设定的源荷匹配度阈值ζ，ζ∈[0.90,0.98]，如果D_b≥ζ，则维持基础时间调度尺度分辨率不变并返回步骤2)，如果D_b＜ζ，则计算执行下一步；

4)计算实时调度分辨率切换后的源荷匹配增加率与优化成本增加率：按照公式(2)定义从实时调度时间尺度基础分辨率切换至更合理的实时调度时间尺度分辨率产生的源荷匹配度增加率M⁺，

M⁺＝D^real-D^real-b (2)

公式(2)中，D^real-b与D^real分别为在自适应切换前后实时调度时间尺度分辨率下的源荷匹配度；

按照公式(3)定义实时调度时间尺度从基础分辨率切换为更小分辨率的成本增加率N⁺，

公式(3)中，

表示自适应切换后的实时调度分辨率下的调度成本，

表示在实时调度基础分辨率下的调度成本；

5)判断源荷匹配增加率是否大于优化成本增加率：比较M⁺与N⁺的大小，如果前者大于后者，则切换为新的更小实时调度分辨率，否则，维持基础时间调度尺度分辨率不变并返回步骤2)；

6)实时优化调度：按照步骤2)至步骤5)确定的实时调度时间尺度分辨率，依据公式(4)至公式(7)实现交直流配电网多目标优化，

公式(4)中，

与

分别表示实时调度时配电网购电成本、网损惩罚成本以及储能装置的调度成本，

表示交直流配电网的总运行成本，min{}表示求取最小值；

公式(5)中，N_ess表示储能装置的数量，N_ess∈[1,100]，n_c-disc表示储能装置有效充放电次数，n_c-disc∈[1,999999]，C_initial-ess(i)表示第i个储能装置的初始投资成本，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅为储能装置的五个固定参数，这五个参数都介于0与9999之间；

公式(6)中，

为一次有效充放电的充放电深度，

为第i个储能装置第j次有效充放电时的充放电电量，j是中间计算变量，S_ess(i)为第i个储能装置的容量；

公式(7)中，

表示联络线传输功率偏差量，

表示第i个换流器的实时传输功率，

表示日内滚动优化计划值；同时，优化过程应保证电网络功率平衡约束条件、交直流配电网电流和电压约束条件、储能装置充放电约束条件。

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