CN112131695B - 源网协同规划方法及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电网运行技术领域，提供了一种源网协同规划方法及终端设备，上述方法包括：分别建立配电网电源规划决策模型及配电网网架规划决策模型；根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。本发明将配电网网架规划决策模型与配电网网架规划决策模型结合起来，二者单独决策并相互影响，采用博弈方法得到目标源网规划方案，考虑多主体之间的相互影响，规划合理，可以满足市场实际需求。
Description
技术领域
本发明属于电网运行技术领域，尤其涉及一种源网协同规划方法及终端设备。
背景技术
随着电力市场化改革的深入，发电投资从单一主体走向多元主体。大量新增市场主体的引入和电力规划不确定性的增加，给电力系统的规划带来一系列挑战。
现有技术中，多采用净现值法对源网进行规划，但由于净现值法未考虑电力市场环境下的不确定性因素及其不同主体之间的相互的影响，因此净现值法主观性较强且缺乏灵活性，电源规划不够合理，不能满足实际市场需求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种源网协同规划方法及终端设备，以解决现有技术中净现值法确定电源规划方案主观性较强且缺乏灵活性，电源规划不够合理，不能满足实际市场需求的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种源网协同规划方法，包括：
获取电网运行参数；
根据电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
根据电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。
本发明实施例的第二方面提供了一种源网协同规划装置，包括：
参数获取模块，用于获取电网运行参数；
第一模型建立模块，用于根据电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
第二模型建立模块，用于根据电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
第三模型建立模块，用于根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
结果输出模块，用于求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第一方面提供的源网协同规划方法的步骤。
本发明实施例的第四方面一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提供的源网协同规划方法的步骤。
本发明实施例提供了一种的源网协同规划方法，包括：获取电网运行参数；根据电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；根据电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。本发明实施例将配电网网架规划决策模型与配电网网架规划决策模型结合起来，二者单独决策并相互影响，考虑多主体之间的相互影响，采用博弈方法得到目标源网规划方案，规划合理，可以满足市场实际需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电源规划方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的IEEE30节点系统结构示意图；
图3是本发明实施例提供的IEEE30节点系统的规划示意图；
图4是本发明实施例提供的一种电源规划装置的示意图；
图5是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，本发明实施例提供了一种源网协同规划方法，包括：
步骤S101：获取电网运行参数；
步骤S102：根据电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
步骤S103：根据电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
步骤S104：根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
步骤S105：求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。
本发明实施例中分别建立配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型，根据二者之间的传递关系建立多主体源网规划博弈模型，考虑多主体之间的相互影响，根据二者之间的传递关系考虑多主体之间的博弈得到目标源网规划方案，规划合理，可以满足市场实际需求。
一些实施例中，电源规划方案包括：新建机组的位置及新建机组的容量。
一些实施例中，所以配电网电源规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为发电方总收益；/>为规划机组的向量组合，其中，/>均为0或1，1表示新建机组，0表示不新建机组；mG∈ΩmG，ΩmG为规划机组集合；/>为发电方规划机组的容量集合，为机组的规划容量；/>为发电报价信息；λpn表示节点n处的节点边际电价；/>为发电方机组的售电收益；/>为发电方机组的运行费用；r为折现率；T为工程运行的年份；/>为节点n在t时刻的售电量；Ωt为第T年内峰值负荷典型时刻t的集合；ΩT为规划周期集合；ΩN为节点集合；/>为机组的单位运行费用；/>为新建机组的扩展期权价值；UGNPV为新建机组的总净现值，UGROV为新建机组的总实物期权价值；
新建机组的总净现值UGNPV及新建机组的总实物期权价值UGROV的计算公式为：
其中，为新建机组的总收入，/>新建机组的总投资成本，/>新建机组的总运行成本；ΩnG为新建机组的集合；/>为第nG个新建机组的售电收益；/>为第nG个新建机组的运行成本，/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组的实物期权价值；
其中，为第nG个新建机组的净现值；
第nG个新建机组的净现值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的售电收益；/>表示第nG个新建机组的出力；为第nG个新建机组的运行成本；/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组第T规划年的投资成本；/>为第nG个新建机组的容量；βGen为单位新建机组的价格；LT为设备寿命；/>为第nG个新建机组在t时刻的运行成本；
第nG个新建机组的实物期权价值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的资产价值波动率，/>为第nG个新建机组的无风险利率；N(·)为标准正态累计分布函数；
约束条件包括：
机组数量约束
出力约束
电力平衡约束
其中，Pk Gen为新建发电机出力，为出力的上限约束，/>为出力的下限约束；为第mG个机组的容量；DmT为第T规划年系统的最大负荷；RDT表示容量备用系数；N0为拟退役台数；WT为发电方在第T规划年的单机容量或预想出力。
一些实施例中，配电网网架规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为输电方总收益；/>为规划线路的向量集合，/>均为0或1，1表示新建线路，0表示不新建线路；mT∈ΩmT，ΩmT为规划线路集合；/>为规划线路的容量集合；/>为各规划线路的扩容容量；ψsy为单位功率输电电价；Pl,t为第l条线路在t时刻输送的功率；为第l条线路的输电费率；/>为输电方输电服务收入；/>为第t年线路l的可靠性成本；ψes为单位停电损失；EENSl,t为第t年线路l的缺供电量期望值；Ωl为线路集合；/>为新建线路的扩展期权收益；UTNPV为新建线路的总净现值，UTROV为新建线路的总实物期权价值；
第t年线路l的缺供电量期望值EENSl,t的计算公式为：
其中，Ωb为故障状态集合；λb为第b种故障状态；为故障状态下线路l在t时刻的切负荷量；
新建线路的总净现值UTNPV和新建线路的总实物期权价值UTROV的计算公式为：
其中，为新建线路的收入，/>为新建线路的投资成本，/>为新建线路的可靠性成本，/>为新建线路的运行维护成本；ΩnT为新建线路的集合。
第nT个新建线路的的扩展实物期权价值为：
其中，为第nT个新建线路的净现值，/>为第nT个新建线路的实物期权价值；
第nT个新建线路的净现值的计算公式为：
其中，为第nT个新建线路的收入，/>为第nT个新建线路的投资成本，/>为第nT个新建线路的可靠性成本，/>为第nT个新建线路的运行成本；/>为第nT个新建线路在t时刻的收入，/>为第nT个新建线路每年的投资成本，/>为第nT个新建线路在t时刻的可靠性成本，/>为第nT个新建线路在t时刻的运行维护成本；/>为第nT个新建线路的扩容容量；/>为新建线路的总长度；βTra为单位长度和容量的线路成本；
第nT个新建线路的实物期权价值的计算公式为：
其中，为第nT个新建线路的资产价值波动率，/>为第nT个新建线路的无风险利率；
约束条件包括：
投资约束
支路潮流约束
安全约束
其中，Pi.t为t时刻节点i的有功功率，Qi.t为t时刻节点i的无功功率；Ui.t为t时刻节点i的电压幅值，Uj.t为t时刻节点j的电压幅值；Gij为支路ij的电导，Bij为支路ij的电纳；θij为节点i与节点j电压间的相角差；Ui.min为节点i的电压幅值的下限，Ui.max为节点i的电压幅值的上限；Pij.t为支路ij在任意典型时刻t的传输功率，Pij.max支路ij在任意典型时刻t的传输功率的上限。
本发明实施例建立配电网电源规划决策模型及配电网网架规划决策模型考虑实物期权，考虑投资过程中的不确定性，提高了规划方法的有效性，规划方案更符合市场需求。
一些实施例中，步骤S105可以包括：
步骤S1051：采用迭代算法求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案。
一些实施例中，步骤S1051可以包括：
步骤S10511：分别对配电网电源规划决策模型求解，得到初始电源规划方案；对配电网网架规划决策模型求解，得到初始网架规划方案；
步骤S10512：根据初始电源规划方案对配电网网架规划决策模型求解得到目标电源规划方案，根据初始网架规划方案对配电网电源规划决策模型求解得到目标网架规划方案；
步骤S10513：确定目标电源规划方案和目标网架规划方案是否为多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解；
步骤S10514：若目标电源规划方案和目标网架规划方案不是多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，则将目标电源规划方案作为新的初始电源规划方案，将目标网架规划方案作为新的初始网架规划方案，并跳转至根据初始电源规划方案对配电网网架规划决策模型求解得到目标电源规划方案，根据初始网架规划方案对配电网电源规划决策模型求解得到目标网架规划方案的步骤继续执行；
步骤S10515：若目标电源规划方案和目标网架规划方案是多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，则将目标电源规划方案和目标网架规划方案作为目标源网规划方案。
下面结合具体实施例对上述源网协同规划方法进行说明。
1、参数设置
本发明选择IEEE30节点系统作为仿真算例，其结构参考图2。假定本发明实施例中的市场定价机制为节点边际电价，决策机制为考虑安全约束的机组组合，规划周期为20年。假设随着负荷增长，发电方需在1-6号节点新建机组，可新建机组的相关参数如表1所示。需要说明的是，表1及以下所提波动率均为收益波动率。
表1发电方可新增机组参数表
| 可建节点编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 新建容量/MW | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 新建费用/万元 | 123 | 135 | 156 | 125 | 141 | 138 |
| 运行费用/万元MWh | 0.035 | 0.038 | 0.036 | 0.059 | 0.058 | 0.063 |
| 波动率 | 0.43 | 0.58 | 0.6 | 0.5 | 0.6 | 0.45 |
输电方依据电网内负荷变化和自身发展需要，制定输电扩展计划，规划周期内待升级改造的线路集合为{2,6,16,28,35,32}，其收益波动率为{0.4,0.41,0.38,0.23,0.29,0.32}，可扩展新建的线路技术参数如表2所示。
表2输电方可扩容线路参数表
| 型号 | 单位成本(元/km) | 阻抗值(Ω/km) | 最大电流/A | 寿命周期/年 |
| 1 | 74000 | 0.27+j0.4 | 380 | 20 |
| 2 | 81000 | 0.21+j0.4 | 445 | 20 |
与此同时，为验证本发明方法的正确性和有效性，增加两种不同方法对本发明算例进行求解，并将其结果与本发明方法进行对比分析，这些方法如下。
方法1：净现值规划方法；
方法2：本发明实施例提供的源网协同规划方法。
2、仿真结果
采用两种方法在上述算例中进行仿真计算，得到各市场主体的规划方案结果如表3所示。
表3规划方案和总收益
由表3可知，本发明发电方的规划方案为在节点1、3和5新建10MW的电源；输电方的规划方案为将线路6、线路2、线路16和线路35进行升级改造，且都采用2型号的线路，规划结果如图3所示。
3、对比分析
1)输电方
对比方法1、方法2所得方案的输电方新建项目的项目成本、收入、期权价值以及除新建项目外输电方的总运行费用、总收入和输电方收益，如表4所示。
表4两种方法对比(万元)
由表4可知，对于输电方的新建项目的投资成本、项目运行费用和项目总收入，方法2相较于方法1分别增加159万元、29.91万元和20.86万元，其主要原因是：方法2比方法1多扩建一条6号线路。而方法2的项目净现值比方法1少168.046万元，其主要原因是：虽然方法2比方法1多扩建的一条6号线路，但是从整体净现值角度来看，该线路投资和运行费用高于其直接的收入。方法2的期权价值和扩展期权价值相较于方法1分别增加3810.94万元和3642.89万元，其主要原因是：方法1在没有考虑新建项目不确定性价值的情况下，选择对2号、16号和35号线路进行扩建，基本可以满足电力市场的需求，而方法2通过在规划模型中引入实物期权定价模型，对项目的不确定性价值进行评估，因此在方法1的基础上多扩建了一条收益波动率较高的线路6，从而有效提升规划项目的不确定性价值即期权价值。由于扩展期权价值是由项目的期权价值和净现值组成，所以方法2的扩展期权价值同样大于方法1。
从输电方的整体角度来看，方法2的总运行费用、总收入相较于方法1分别增加113.04万元、296.31万元。其主要原因是：在规划过程中考虑实物期权后，方法2比方法1多扩建一条收益波动率高的线路，进一步优化了网架结构和潮流分布，增加了输电网的输送功率，使得输电方除新建项目外的总收入和运行费用略有增加。但是，在计入新建项目扩展期权价值后，方法2的输电方总收益比方法1增加了3826.168万元。由此可见，输电方在规划过程中如果能够考虑项目未来的不确定性价值，是可以增加输电方的整体收益的。
2)发电方
对比方法1、2所得方案的发电方新建项目的项目成本、收入、期权价值以及除新建项目外发电方的总运行费用、总收入和发电方收益，计算结果如表5所示。
表5发电方两种方法计算结果对比(万元)
由表5可知，对于发电方新建电源项目的投资成本、项目运行费用、项目总收入，方法2相较于方法1分别增加了460万元、1082.20万元和529.02万元。其主要原因是，方法2选择在2、3、和5号节点新建电源，相较于方法1在1、4、6号节点新建电源而言，单位建设费用和运行费用更高。而方法2的发电方新建项目的净现值相较于方法1却减少1013.18万元，其主要原因是：仅从净现值角度看，方法2相较于方法1的建设和运行费用更高，但是两种方案的新增电源容量基本相同，均为30MW，无法进一步增加发电方的售电收益，所以由此带来的项目总收入低于项目的投资。进一步分析各节点的负荷数据可知，2(25MW)、3(0MW)、5(3.2MW)号节点的总体负荷高于1(0MW)、4(0MW)、6(0MW)号节点，所以在两种方法各节点电价基本相同的情况下，方法2项目的售电总收入高于方法1。方法2项目的期权价值和扩展期权价值较于方法1分别增加9856.35万元和8843.17万元，其主要原因是：方法1从净现值的角度，实现了规划方案的最优，但是方法1没有考虑在电力市场由电价负荷变化的不确定性带来的收益不确定性，从而在规划过程中选择在1、4和6号投资成本较低的节点进行电源新建。与方法1不同，方法2在方法1的基础上考虑了实物期权之后，在规划过程中除了计算项目的净现值，还考虑了项目的不确定性价值，因此方法2选择在收益波动率更大的2、3、5号节点新建电源，以此增加项目的不确定性收益，进而增加了整个项目的扩展期权价值，从而使新建项目符合可持续发展的目标。
从发电方的整体角度来看，方法2的发电方总的运行费用和总收入比方法1分别减少了9.8万元和128.8万元。其主要原因是：方法2在考虑实物期权之后，使得各主体增加了自身投资。一方面，对于发电和输电方而言，增加的投资进一步优化了电力市场结构，在方法1的基础上略微降低了系统的节点边际电价，在售电量不变的情况下对发电方总收入带来一定影响；另一方面，由于增加的投资是从未来的不确定性收益角度出发，在满足电力市场需求后难以进一步增加发电方的售电量，使得发电方的总运行费用和收入略微减少。但是综合考虑项目的扩展期权价值之后，发电方新建项目的不确定性价值的提升抵消了总收入的减少，使得发电方的总收益增加了8724.26万元。由此可见，方法2在规划过程中考虑实物期权价值及多主体之间的相互影响，能够有效提升发电方的整体收益。
综上，电力市场中各主体如果仅从净现值角度进行规划决策，虽然可以在一定程度上提高电力系统的规划效益净现值。但是由于电力市场中很多决策信息还存在着不确定性，而传统基于净现值的规划方法则完全忽略了这一点，既难以满足不同市场主体对未来的投资需求，也不符合实际电力市场的发展规律。只有在此基础上，引入实物期权理论，考虑多主体之间的相互影响，对项目的不确定性价值进行评估，同时结合净现值理论指导各主体规划，才能够促进电力市场可持续发展，进一步提升电力系统的规划效益。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参考图4，本发明实施例还提供了一种源网协同规划装置，包括：
参数获取模块41，用于获取电网运行参数；
第一模型建立模块42，用于根据电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
第二模型建立模块43，用于根据电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
第三模型建立模块44，用于根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
结果输出模块45，用于求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。
一些实施例中，电源规划方案包括：新建机组的位置及新建机组的容量。
一些实施例中，所以配电网电源规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为发电方总收益；/>为规划机组的向量组合，其中，/>均为0或1，1表示新建机组，0表示不新建机组；mG∈ΩmG，ΩmG为规划机组集合；/>为发电方规划机组的容量集合，为机组的规划容量；/>为发电报价信息；λpn表示节点n处的节点边际电价；/>为发电方机组的售电收益；/>为发电方机组的运行费用；r为折现率；T为工程运行的年份；/>为节点n在t时刻的售电量；Ωt为第T年内峰值负荷典型时刻t的集合；ΩT为规划周期集合；ΩN为节点集合；/>为机组的单位运行费用；/>为新建机组的扩展期权价值；UGNPV为新建机组的总净现值，UGROV为新建机组的总实物期权价值；
新建机组的总净现值UGNPV及新建机组的总实物期权价值UGROV的计算公式为：
其中，为新建机组的总收入，/>新建机组的总投资成本，/>新建机组的总运行成本；ΩnG为新建机组的集合；/>为第nG个新建机组的售电收益；/>为第nG个新建机组的运行成本，/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组的实物期权价值；
其中，为第nG个新建机组的净现值；
第nG个新建机组的净现值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的售电收益；/>表示第nG个新建机组的出力；为第nG个新建机组的运行成本；/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组第T规划年的投资成本；/>为第nG个新建机组的容量；βGen为单位新建机组的价格；LT为设备寿命；/>为第nG个新建机组在t时刻的运行成本；
第nG个新建机组的实物期权价值的计算公式为：/>
其中，为第nG个新建机组的资产价值波动率，/>为第nG个新建机组的无风险利率；N(·)为标准正态累计分布函数；
约束条件包括：
机组数量约束
出力约束
电力平衡约束
其中，Pk Gen为新建发电机出力，为出力的上限约束，/>为出力的下限约束；为第mG个机组的容量；DmT为第T规划年系统的最大负荷；RDT表示容量备用系数；N0为拟退役台数；WT为发电方在第T规划年的单机容量或预想出力。
一些实施例中，配电网网架规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为输电方总收益；/>为规划线路的向量集合，/>均为0或1，1表示新建线路，0表示不新建线路；mT∈ΩmT，ΩmT为规划线路集合；/>为规划线路的容量集合；/>为各规划线路的扩容容量；ψsy为单位功率输电电价；Pl,t为第l条线路在t时刻输送的功率；为第l条线路的输电费率；/>为输电方输电服务收入；/>为第t年线路l的可靠性成本；ψes为单位停电损失；EENSl,t为第t年线路l的缺供电量期望值；Ωl为线路集合；/>为新建线路的扩展期权收益；UTNPV为新建线路的总净现值，UTROV为新建线路的总实物期权价值；
第t年线路l的缺供电量期望值EENSl,t的计算公式为：
其中，Ωb为故障状态集合；λb为第b种故障状态；为故障状态下线路l在t时刻的切负荷量；
新建线路的总净现值UTNPV和新建线路的总实物期权价值UTROV的计算公式为：
其中，为新建线路的收入，/>为新建线路的投资成本，/>为新建线路的可靠性成本，/>为新建线路的运行维护成本；ΩnT为新建线路的集合。
第nT个新建线路的的扩展实物期权价值为：
其中，为第nT个新建线路的净现值，/>为第nT个新建线路的实物期权价值；
第nT个新建线路的净现值的计算公式为：
其中，为第nT个新建线路的收入，/>为第nT个新建线路的投资成本，/>为第nT个新建线路的可靠性成本，/>为第nT个新建线路的运行成本；/>为第nT个新建线路在t时刻的收入，/>为第nT个新建线路每年的投资成本，/>为第nT个新建线路在t时刻的可靠性成本，/>为第nT个新建线路在t时刻的运行维护成本；/>为第nT个新建线路的扩容容量；/>为新建线路的总长度；βTra为单位长度和容量的线路成本；
第nT个新建线路的实物期权价值的计算公式为：
其中，为第nT个新建线路的资产价值波动率，/>为第nT个新建线路的无风险利率；
约束条件包括：
投资约束
支路潮流约束
安全约束
其中，Pi.t为t时刻节点i的有功功率，Qi.t为t时刻节点i的无功功率；Ui.t为t时刻节点i的电压幅值，Uj.t为t时刻节点j的电压幅值；Gij为支路ij的电导，Bij为支路ij的电纳；θij为节点i与节点j电压间的相角差；Ui.min为节点i的电压幅值的下限，Ui.max为节点i的电压幅值的上限；Pij.t为支路ij在任意典型时刻t的传输功率，Pij.max支路ij在任意典型时刻t的传输功率的上限。
一些实施例中，结果输出模块25可以包括：
迭代求解单元451，用于采用迭代算法求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案。
一些实施例中，迭代求解单元451可以包括：
初始方案确定子单元4511，用于分别对配电网电源规划决策模型求解，得到初始电源规划方案；对配电网网架规划决策模型求解，得到初始网架规划方案；
中间规划方案确定子单元4512，用于根据初始电源规划方案对配电网网架规划决策模型求解得到目标电源规划方案，根据初始网架规划方案对配电网电源规划决策模型求解得到目标网架规划方案；
纳什均衡解确定子单元4513，用于确定目标电源规划方案和目标网架规划方案是否为多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解；
第一判断子单元4514，用于若目标电源规划方案和目标网架规划方案不是多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，则将目标电源规划方案作为新的初始电源规划方案，将目标网架规划方案作为新的初始网架规划方案，并跳转至根据初始电源规划方案对配电网网架规划决策模型求解得到目标电源规划方案，根据初始网架规划方案对配电网电源规划决策模型求解得到目标网架规划方案的步骤继续执行；
第二判断子单元4515，用于若目标电源规划方案和目标网架规划方案是多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，则将目标电源规划方案和目标网架规划方案作为目标源网规划方案。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图5是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图5所示，该实施例的终端设备5包括：一个或多个处理器50、存储器51以及存储在存储器51中并可在处理器50上运行的计算机程序52。处理器50执行计算机程序52时实现上述各个源网协同规划方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S105。或者，处理器50执行计算机程序52时实现上述源网协同规划装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块41至45的功能。
示例性地，计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器51中，并由处理器50执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序52在终端设备5中的执行过程。例如，计算机程序52可以被分割成参数获取模块、第一模型建立模块、第二模型建立模块、第三模型建立模块及结果输出模块。
参数获取模块41，用于获取电网运行参数；
第一模型建立模块42，用于根据电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
第二模型建立模块43，用于根据电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
第三模型建立模块44，用于根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
结果输出模块45，用于求取多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案。
其它模块或者单元在此不再赘述。
终端设备5包括但不仅限于处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备的一个示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备5还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器50可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器51可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器51也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器51还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器51用于存储计算机程序52以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种源网协同规划方法，其特征在于，包括：
获取电网运行参数；
根据所述电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
根据所述电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
求取所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，所述目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案；
所述配电网电源规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为所述发电方总收益；/>为规划机组的向量组合，其中，/>均为0或1，1表示新建机组，0表示不新建机组；mG∈ΩmG，ΩmG为规划机组集合；/>为发电方规划机组的容量集合，为机组的规划容量；/>为发电报价信息；λpn表示节点n处的节点边际电价；/>为发电方机组的售电收益；/>为发电方机组的运行费用；r为折现率；T为工程运行的年份；/>为节点n在t时刻的售电量；Ωt为第T年内峰值负荷典型时刻t的集合；ΩT为规划周期集合；ΩN为节点集合；/>为机组的单位运行费用；/>为新建机组的扩展期权价值；UGNPV为新建机组的总净现值，UGROV为新建机组的总实物期权价值；
所述新建机组的总净现值UGNPV及所述新建机组的总实物期权价值UGROV的计算公式为：
其中，为新建机组的总收入，/>新建机组的总投资成本，/>新建机组的总运行成本；ΩnG为新建机组的集合；/>为第nG个新建机组的售电收益；/>为第nG个新建机组的运行成本，/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组的实物期权价值；
其中，为第nG个新建机组的净现值；
第nG个新建机组的净现值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的售电收益；/>表示第nG个新建机组的出力；/>为第nG个新建机组的运行成本；/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组第T规划年的投资成本；/>为第nG个新建机组的容量；βGen为单位新建机组的价格；LT为设备寿命；/>为第nG个新建机组在t时刻的运行成本；
所述第nG个新建机组的实物期权价值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的资产价值波动率，/>为第nG个新建机组的无风险利率；N(·)为标准正态累计分布函数；
约束条件包括：
机组数量约束
出力约束
电力平衡约束
其中，为新建发电机出力，/>为出力的上限约束，/>为出力的下限约束；/>为第mG个机组的容量；DmT为第T规划年系统的最大负荷；RDT表示容量备用系数；N0为拟退役台数；WT为发电方在第T规划年的单机容量或预想出力。
2.如权利要求1所述的源网协同规划方法，其特征在于，所述电源规划方案包括：新建机组的位置及新建机组的容量。
3.如权利要求1所述的源网协同规划方法，其特征在于，所述配电网网架规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为输电方总收益；/>为规划线路的向量集合，/>均为0或1，1表示新建线路，0表示不新建线路；mT∈ΩmT，ΩmT为规划线路集合；/>为规划线路的容量集合；/>为各规划线路的扩容容量；ψsy为单位功率输电电价；Pl,t为第l条线路在t时刻输送的功率；θl Tra为第l条线路的输电费率；/>为输电方输电服务收入；/>为第t年线路l的可靠性成本；ψes为单位停电损失；EENSl,t为第t年线路l的缺供电量期望值；Ωl为线路集合；/>为新建线路的扩展期权收益；UTNPV为新建线路的总净现值，UTROV为新建线路的总实物期权价值；
第t年线路l的缺供电量期望值EENSl,t的计算公式为：
其中，Ωb为故障状态集合；λb为第b种故障状态；为故障状态下线路l在t时刻的切负荷量；
所述新建线路的总净现值UTNPV和所述新建线路的总实物期权价值UTROV的计算公式为：
其中，为新建线路的收入，/>为新建线路的投资成本，/>为新建线路的可靠性成本，/>为新建线路的运行维护成本；ΩnT为新建线路的集合；
第nT个新建线路的的扩展实物期权价值为：
其中，为第nT个新建线路的净现值，/>为第nT个新建线路的实物期权价值；
所述第nT个新建线路的净现值的计算公式为：
其中，为第nT个新建线路的收入，/>为第nT个新建线路的投资成本，/>为第nT个新建线路的可靠性成本，/>为第nT个新建线路的运行成本；/>为第nT个新建线路在t时刻的收入，/>为第nT个新建线路每年的投资成本，/>为第nT个新建线路在t时刻的可靠性成本，/>为第nT个新建线路在t时刻的运行维护成本；/>为第nT个新建线路的扩容容量；/>为新建线路的总长度；βTra为单位长度和容量的线路成本；
第nT个新建线路的实物期权价值的计算公式为：
其中，为第nT个新建线路的资产价值波动率，/>为第nT个新建线路的无风险利率；
约束条件包括：
投资约束
支路潮流约束
安全约束
其中，Pi.t为t时刻节点i的有功功率，Qi.t为t时刻节点i的无功功率；Ui.t为t时刻节点i的电压幅值，Uj.t为t时刻节点j的电压幅值；Gij为支路ij的电导，Bij为支路ij的电纳；θij为节点i与节点j电压间的相角差；Ui.min为节点i的电压幅值的下限，Ui.max为节点i的电压幅值的上限；Pij.t为支路ij在任意典型时刻t的传输功率，Pij.max支路ij在任意典型时刻t的传输功率的上限。
4.如权利要求1所述的源网协同规划方法，其特征在于，所述求取所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案，包括：
采用迭代算法求取所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案。
5.如权利要求4所述的源网协同规划方法，其特征在于，所述采用迭代算法求取所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案，包括：
分别对所述配电网电源规划决策模型求解，得到初始电源规划方案；对所述配电网网架规划决策模型求解，得到初始网架规划方案；
根据所述初始电源规划方案对所述配电网网架规划决策模型求解得到目标电源规划方案，根据所述初始网架规划方案对所述配电网电源规划决策模型求解得到目标网架规划方案；
确定所述目标电源规划方案和所述目标网架规划方案是否为所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解；
若所述目标电源规划方案和所述目标网架规划方案不是所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，则将所述目标电源规划方案作为新的初始电源规划方案，将所述目标网架规划方案作为新的初始网架规划方案，并跳转至所述根据所述初始电源规划方案对所述配电网网架规划决策模型求解得到目标电源规划方案，根据所述初始网架规划方案对所述配电网电源规划决策模型求解得到目标网架规划方案的步骤继续执行；
若所述目标电源规划方案和所述目标网架规划方案是所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，则将所述目标电源规划方案和所述目标网架规划方案作为所述目标源网规划方案。
6.一种源网协同规划装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取电网运行参数；
第一模型建立模块，用于根据所述电网运行参数，以发电方总收益最大为目标函数建立配电网电源规划决策模型；
第二模型建立模块，用于根据所述电网运行参数，以输电方总收益最大为目标函数建立配电网网架规划决策模型；
第三模型建立模块，用于根据配电网电源规划决策模型和配电网网架规划决策模型之间的传递关系，建立多主体源网规划博弈模型；
结果输出模块，用于求取所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案；其中，所述目标源网规划方案包括：电源规划方案及网架规划方案；
所述配电网电源规划决策模型为：
目标函数包括：
其中，为所述发电方总收益；/>为规划机组的向量组合，其中，/>均为0或1，1表示新建机组，0表示不新建机组；mG∈ΩmG，ΩmG为规划机组集合；/>为发电方规划机组的容量集合，为机组的规划容量；/>为发电报价信息；λpn表示节点n处的节点边际电价；/>为发电方机组的售电收益；/>为发电方机组的运行费用；r为折现率；T为工程运行的年份；/>为节点n在t时刻的售电量；Ωt为第T年内峰值负荷典型时刻t的集合；ΩT为规划周期集合；ΩN为节点集合；/>为机组的单位运行费用；/>为新建机组的扩展期权价值；UGNPV为新建机组的总净现值，UGROV为新建机组的总实物期权价值；
所述新建机组的总净现值UGNPV及所述新建机组的总实物期权价值UGROV的计算公式为：
其中，为新建机组的总收入，/>新建机组的总投资成本，/>新建机组的总运行成本；ΩnG为新建机组的集合；/>为第nG个新建机组的售电收益；/>为第nG个新建机组的运行成本，/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组的实物期权价值；
其中，为第nG个新建机组的净现值；
第nG个新建机组的净现值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的售电收益；/>表示第nG个新建机组的出力；/>为第nG个新建机组的运行成本；/>为第nG个新建机组的初始投资成本；/>为第nG个新建机组第T规划年的投资成本；/>为第nG个新建机组的容量；βGen为单位新建机组的价格；LT为设备寿命；/>为第nG个新建机组在t时刻的运行成本；
所述第nG个新建机组的实物期权价值的计算公式为：
其中，为第nG个新建机组的资产价值波动率，/>为第nG个新建机组的无风险利率；N(·)为标准正态累计分布函数；
约束条件包括：
机组数量约束
出力约束
电力平衡约束
其中，为新建发电机出力，/>为出力的上限约束，/>为出力的下限约束；/>为第mG个机组的容量；DmT为第T规划年系统的最大负荷；RDT表示容量备用系数；N0为拟退役台数；WT为发电方在第T规划年的单机容量或预想出力。
7.如权利要求6所述的源网协同规划装置，其特征在于，所述结果输出模块包括：
迭代求解单元，用于采用迭代算法求取所述多主体源网规划博弈模型的纳什均衡解，得到目标源网规划方案。
8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述源网协同规划方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述源网协同规划方法的步骤。
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