CN112688331B - 一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质 - Google Patents
一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于配电网优化调度技术领域，提供一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质，通过将交直流配电网解耦为柔性变电站子系统、中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统，根据罚函数对根据柔性变电站子系统的运行成本构建的目标函数进行求解，获得的优化后的柔性变电站子系统与其他各子系统的交互功率，然后分别根据罚函数和优化后的每个交互功率对分别根据各子系统的运行成本构建的目标函数进行求解，并在罚函数满足收敛判据时，输出优化后的各子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率，可以实现对交直流配电网的分布式优化调度。
Description
技术领域
本发明属于配电网优化调度技术领域，尤其涉及一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质。
背景技术
伴随着越来越多的新型能源和电力柔性负荷的接入，传统交流配电网的运行面临着前所未有的挑战，而这一挑战也推动了直流配电技术的快速发展。依托于电力电子技术，直流配电技术已被证明可以有效降低线路损耗、提高电能质量和供电可靠性，因此，直流配电技术逐渐成为国内外研究和应用的热点。交直流配电网中的直流配电网可以看作是交流配电网的增量配电网，需要对交直流配电网进行优化调度，以实现交流和直流配电功能。交直流配电网分布式优化调度方法可分为集中式和分布式两种方法。集中式优化调度方法需要配电系统管理者(distribution system operator，DSO)收集交直流配电网内的全部信息并控制系统内的所有设备，通信成本高、难度大，调度策略复杂；分布式优化调度方法可以对交直流配电网内各个区域的数据隐私进行保护，在减少通信成本的同时，充分发挥各个区域自主运行的优势，以实现全网协调与区域自治的统一。现有的分布式优化调度方法大多用于解决与交流配电网相关的调度问题，对于交直流配电网的分布式优化调度问题研究较少。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质，以解决交直流配电网的分布式优化调度问题。
本发明实施例的第一方面提供一种交直流配电网分布式优化调度方法，包括：
根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；
根据罚函数和优化后的各交互功率，分别对第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数进行求解，第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数分别根据中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的运行成本构建；
当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率。
本发明实施例的第二方面提供一种交直流配电网分布式优化调度装置，包括：
求解模块，用于根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；根据罚函数和优化后的各交互功率，分别对第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数进行求解，第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数分别根据中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的运行成本构建；
输出模块，用于当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率。
本发明实施例的第三方面提供一种交直流配电网，包括柔性变电站子系统以及与柔性变电站子系统互联的中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统，还包括存储器、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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例的第一方面所述的交直流配电网分布式优化调度方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了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，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例的第一方面所述的交直流配电网分布式优化调度方法的步骤。
本发明实施例的第一方面通过将交直流配电网解耦为柔性变电站子系统以及与柔性变电站子系统互联的中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统，根据罚函数对根据柔性变电站子系统的运行成本构建的第一目标函数进行求解，获得的优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，然后分别根据罚函数和每个优化后的交互功率对分别根据中压交流子系统、中压直流子系统及低压直流子系统的运行成本构建的第二目标函数、第三目标函数及第四目标函数进行求解，并在罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率，可以实现对交直流配电网的分布式优化调度，实现交直流配电网系统整体以最优成本运行。
可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
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交直流配电网的解耦示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种交直流配电网的解耦示意图；
图3是本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的交直流配电网的示例图；
图5是本发明实施例提供的中压交流子系统与上级电网的交互功率的优化调度结果；
图6是本发明实施例提供的中压交流子系统的分布式电源的发电功率的优化调度结果；
图7是本发明实施例提供的柔性变电站子系统A与其他子系统的交互功率的优化调度结果；
图8是本发明实施例提供的柔性变电站子系统与中压交流子系统的耦合功率随迭代次数变化而变化的过程；
图9是本发明实施例提供的中压直流子系统与柔性变电站子系统的耦合功率随迭代次数变化而变化的过程；
图10是本发明实施例提供的低压直流子系统与柔性变电站子系统的耦合功率随迭代次数变化而变化的过程；
图11是本发明实施例提供的每个时段每个子系统的运行成本以及运行总成本；
图12是本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度装置的结构示意图。
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。
应当理解，当在本发明说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本发明说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本发明的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度方法适用于含柔性变电站的交直流配电网，能够实现对含柔性变电站的交直流配电网的分布式优化调度，可以对交直流配电网内各个区域的数据隐私进行保护，在减少通信成本的同时，充分发挥各个区域自主运行的优势，以实现全网协调与区域自治的统一。含柔性变电站的交直流配电网以柔性变电站为核心，中压交流变电站、中压直流变电站、低压交流变电站和低压直流变电站通过柔性变电站进行互联，每个中压交流变电站、中压直流变电站、低压交流变电站和低压直流变电站可以与至少一个柔性变电站互联。互联表示两个变电站之间能够交互功率和进行信息通信。
本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度方法以柔性变电站为基础对交直流配电网进行解耦，将交直流配电网解耦成若干个子系统，以使得各子系统可以独立求解。若干个子系统可以包括柔性变电站子系统、中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统，各子系统的数量由交直流配电网中相应的变电站的数量决定，子系统的数量应当小于或等于其对应的变电站的数量，例如，柔性变电站的数量为2，则柔性变电站子系统的数量应当小于或等于2。每个中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统可以与至少一个柔性变电站子系统互联。交直流配电网分布式优化调度方法具体可以由交直流配电网的管理系统来执行，管理系统可以分布式设置于柔性变电站子系统、中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统。管理系统可以是配电网管理系统(Distribution Management System，DMS)、配电自动化系统(Distribution Automation System)等。
在一个实施例中，交直流配电网包括第一数量个柔性变电站、第二数量个中压交流变电站、第三数量个中压直流变电站、第四数量个低压交流变电站和第五数量个低压直流变电站，交直流配电网解耦成第一数量个柔性变电站子系统、第二数量个中压交流子系统、第三数量个中压直流子系统、第四数量个低压交流子系统和第五数量个低压直流子系统；其中，第一数量至第五数量均大于或等于1。
如图1所示，示例性的示出了一种交直流配电网的解耦示意图；其中，交直流配电网解耦成一个柔性变电站子系统10、一个中压交流子系统20、一个中压直流子系统30、一个低压交流子系统40和一个低压直流子系统50，带箭头的实线表示互联。
如图2所示，示例性的示出了另一种交直流配电网的解耦示意图；其中，交直流配电网解耦成两个柔性变电站子系统(柔性变电站子系统A和柔性变电站子系统B)101和102、一个中压交流子系统20、一个中压直流子系统30、两个低压交流子系统(低压交流子系统A和低压交流子系统B)401和402和两个低压直流子系统(低压直流子系统A和低压直流子系统B)501和502，带箭头的实线表示互联。
本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度方法，包括如下步骤：
根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；
根据罚函数和优化后的各交互功率，分别对第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数进行求解，第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数分别根据中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的运行成本构建；
当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率。
如图3所示，在一个实施例中，本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度方法，具体包括如下步骤S300至S306：
步骤S300、以柔性变电站为基础将交直流配电网解耦成柔性变电站子系统、中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统；
步骤S301、根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率；其中，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建。
在应用中，罚函数是为了保持柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率的交互功率的一致性引入的约束条件。交互功率的一致性是指，需要使得柔性变电站子系统与任一其他子系统的交互功率等于该任一其他子系统与柔性变电子系统的交互功率。第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建，以柔性变电站子系统的最小运行成本为目标。柔性变电站子系统的运行成本与柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统及低压直流子系统的功率交互成本相关。第一目标函数中的调度变量包括柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统及低压直流子系统的交互功率。调度变量是指交直流配电网中可进行调度的变量。当交直流配电网包括至少两个柔性变电站子系统时，可以对分别对根据每个柔性变电站子系统的运行成本构建的第一目标函数进行并行求解，以加快运算速度。
在一个实施例中，基于图1所示的交直流配电网，当一个柔性变电站子系统分别与一个中压交流子系统、一个中压直流子系统、一个低压交流子系统和一个低压直流子系统互联时，根据该柔性变电站子系统的运行成本构建的第一目标函数为：
其中，minfFS为柔性变电站子系统的最小运行成本，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统向中压交流子系统传输功率，
数值为负时表示中压交流子系统向柔性变电站子系统传输功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统向中压直流子系统传输功率，
数值为负时表示中压直流子系统向柔性变电站子系统传输功率，
为t时刻低压直流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统向低压直流子系统传输功率，
数值为负时表示低压直流子系统向柔性变电站子系统传输功率。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，当一个柔性变电站子系统A分别与一个中压交流子系统、一个中压直流子系统、一个低压交流子系统A和一个低压直流子系统A互联时，根据该柔性变电站子系统A的运行成本构建的第一目标函数A为：
其中，minfFSA为柔性变电站子系统A的最小运行成本，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统A的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统A与中压交流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统A向中压交流子系统传输功率，
数值为负时表示中压交流子系统向柔性变电站子系统A传输功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统A的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统A与中压直流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统A向中压直流子系统传输功率，
数值为负时表示中压直流子系统向柔性变电站子系统A传输功率，
为t时刻低压直流子系统A与柔性变电站子系统A的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统A与低压直流子系统A的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统A向低压直流子系统A传输功率，
数值为负时表示低压直流子系统A向柔性变电站子系统A传输功率。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，当一个柔性变电站子系统B分别与一个中压交流子系统、一个中压直流子系统、一个低压交流子系统B和一个低压直流子系统B互联时，根据该柔性变电站子系统B的运行成本构建的第一目标函数B为：
其中，minfFSB为柔性变电站子系统B的最小运行成本，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统B的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统B与中压交流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统B向中压交流子系统传输功率，
数值为负时表示中压交流子系统向柔性变电站子系统B传输功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统B的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统B与中压直流子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统B向中压直流子系统传输功率，
数值为负时表示中压直流子系统向柔性变电站子系统B传输功率，
为t时刻低压直流子系统B与柔性变电站子系统B的单位功率交互成本，
为t时刻柔性变电站子系统B与低压直流子系统B的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统B向低压直流子系统B传输功率，
数值为负时表示低压直流子系统B向柔性变电站子系统B传输功率。
步骤S302、根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率对第二目标函数进行求解，获得优化后的中压交流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统和上级电网的交互功率；其中，第二目标函数根据中压交流子系统的运行成本构建。
在应用中，在对第一目标函数进行求解获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率之后，将优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率传递给与柔性变电站子系统互联的中压交流子系统。第二目标函数根据中压交流子系统的运行成本构建，以中压交流子系统的最小运行成本为目标。中压交流子系统的运行成本与中压交流子系统中分布式电源的发电成本、向上级电网的购电成本及中压交流子系统与柔性变电站子系统的功率交互成本相关。第二目标函数中的调度变量包括中压交流子系统中分布式电源(Distributed Generation，DG)的发电功率、中压交流子系统与上级电网和柔性变电站子系统的交互功率。中压交流子系统接收到与其互联的柔性变电站子系统发送的优化后的交互功率之后，根据罚函数和第二目标函数对第二目标函数中的调度变量进行优化调度，使得交互功率不断的向柔性变电站子系统发送的交互功率靠近，并将最终获得的优化后的中压交流子系统与柔性变电站子系统的交互功率传递给柔性变电站子系统。当交直流配电网包括至少两个中压交流子系统时，可以对分别对根据每个中压交流子系统的运行成本构建的第二目标函数进行并行求解，以加快运算速度。
在一个实施例中，基于图1所示的交直流配电网，当一个中压交流子系统与一个柔性变电站子系统互联时，根据该中压交流子系统构建的第二目标函数为：
其中，minfMVAC为中压交流子系统的最小运行成本，NT为调度周期，NDG1为中压交流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻中压交流子系统向上级电网的单位购电成本，
为t时刻中压交流子系统与上级电网的交互功率，
为t时刻中压交流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻中压交流子系统第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统向中压交流子系统传输功率，
数值为负时表示中压交流子系统向柔性变电站子系统传输功率。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，当一个中压交流子系统分别与一个柔性变电站子系统A和一个柔性变电站子系统B互联时，根据该中压交流子系统构建的第二目标函数为：
其中，minfMVAC为中压交流子系统的最小运行成本，NT为调度周期，NDG1为中压交流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻中压交流子系统向上级电网的单位购电成本，
为t时刻中压交流子系统与上级电网的交互功率，
为t时刻中压交流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻中压交流子系统第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统A的单位功率交互成本，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统A的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统A向中压交流子系统传输功率，
数值为负时表示中压交流子系统向柔性变电站子系统A传输功率，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统B的单位功率交互成本，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统B的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统B向中压交流子系统传输功率，
数值为负时表示中压交流子系统向柔性变电站子系统B传输功率。
步骤S303、根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率对第三目标函数进行求解，获得优化后的中压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第三目标函数根据中压直流子系统的运行成本构建。
在应用中，在对第一目标函数进行求解获得优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率之后，将优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率传递给与柔性变电站子系统互联的中压直流子系统。第三目标函数根据中压直流子系统的运行成本构建，以中压直流子系统的最小运行成本为目标。中压直流子系统的运行成本与中压直流子系统中分布式电源的发电成本及中压直流子系统与柔性变电站子系统的功率交互成本相关。第三目标函数中的调度变量包括中压直流子系统中分布式电源的发电功率及中压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率。中压直流子系统接收到与其互联的柔性变电站子系统发送的优化后的交互功率之后，根据罚函数和第三目标函数对第三目标函数中的调度变量进行优化调度，使得交互功率不断的向柔性变电站子系统发送的交互功率靠近，并将最终获得的优化后的中压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率传递给柔性变电站子系统。当交直流配电网包括至少两个中压直流子系统时，可以对分别对根据每个中压直流子系统的运行成本构建的第三目标函数进行并行求解，以加快运算速度。
在一个实施例中，基于图1所示的交直流配电网，当一个中压直流子系统与一个柔性变电站子系统互联时，根据该中压直流子系统的运行成本构建的第三目标函数为：
其中，minfMVDC为中压直流子系统的最小运行成本，NT为调度周期，NDG2为中压直流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻中压直流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻中压直流子系统第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统向中压直流子系统传输功率，
数值为负时表示中压直流子系统向柔性变电站子系统传输功率。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，当一个中压直流子系统分别与一个柔性变电站子系统A和一个柔性变电站子系统B互联时，根据该中压直流子系统构建的第三目标函数为：
其中，minfMVDC为中压直流子系统的最小运行成本，NT为调度周期，NDG2为中压直流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻中压直流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻中压直流子系统第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统A的单位功率交互成本，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统A的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统A向中压直流子系统传输功率，
数值为负时表示中压直流子系统向柔性变电站子系统A传输功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统B的单位功率交互成本，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统B的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统B向中压直流子系统传输功率，
数值为负时表示中压直流子系统向柔性变电站子系统B传输功率。
步骤S304、根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率对第四目标函数进行求解，获得优化后的低压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第四目标函数根据低压直流子系统的运行成本构建。
在应用中，在对第一目标函数进行求解获得优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率之后，将优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率传递给与柔性变电站子系统互联的低压直流子系统。第四目标函数根据低压直流子系统的运行成本构建，以低压直流子系统的最小运行成本为目标。低压直流子系统的运行成本与低压直流子系统中分布式电源的发电成本及低压直流子系统与柔性变电站子系统的功率交互成本相关。第四目标函数中的调度变量包括低压直流子系统中分布式电源的发电功率及低压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率。低压直流子系统接收到与其互联的柔性变电站子系统发送的优化后的交互功率之后，根据罚函数和第四目标函数对第四目标函数中的调度变量进行优化调度，使得交互功率不断的向柔性变电站子系统发送的交互功率靠近，并将最终获得的优化后的低压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率传递给柔性变电站子系统。当交直流配电网包括至少两个低压直流子系统时，可以对分别对根据每个低压直流子系统的运行成本构建的第四目标函数进行并行求解，以加快运算速度。
在一个实施例中，基于图1所示的交直流配电网，当一个低压直流子系统与一个柔性变电站子系统互联时，根据该低压直流子系统的运行成本构建的第四目标函数为：
其中，minfLVDC为低压直流子系统的最小运行成本，NDG3为低压直流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻低压直流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻低压直流子系统中第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻低压直流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，
为t时刻低压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统向低压直流子系统传输功率，
数值为负时表示低压直流子系统向柔性变电站子系统传输功率。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，当一个低压直流子系统A与一个柔性变电站子系统A互联时，根据该低压直流子系统A的运行成本构建的第四目标函数A为：
其中，minfLVDCA为低压直流子系统A的最小运行成本，NDG3为低压直流子系统A中分布式电源的数量，
为t时刻低压直流子系统A中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻低压直流子系统A中第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻低压直流子系统A与柔性变电站子系统A的单位功率交互成本，
为t时刻低压直流子系统A与柔性变电站子系统A的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统A向低压直流子系统A传输功率，
数值为负时表示低压直流子系统A向柔性变电站子系统A传输功率。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，当一个低压直流子系统B与一个柔性变电站子系统B互联时，根据该低压直流子系统B的运行成本构建的第四目标函数B为：
其中，minfLVDCA为低压直流子系统B的最小运行成本，NDG4为低压直流子系统B中分布式电源的数量，
为t时刻低压直流子系统B中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻低压直流子系统B中第a个分布式电源的发电功率，
为t时刻低压直流子系统B与柔性变电站子系统B的单位功率交互成本，
为t时刻低压直流子系统B与柔性变电站子系统B的交互功率，
数值为正时表示柔性变电站子系统B向低压直流子系统B传输功率，
数值为负时表示低压直流子系统B向柔性变电站子系统B传输功率。
步骤S305、当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率。
在应用中，在前述对第一目标函数至第四目标函数进行求解的步骤迭代一次之后，检查罚函数是否满足收敛判据，当罚函数满足收敛判据时，终止迭代，输出优化后的中压交流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统和上级电网的交互功率，优化后的中压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率，以及优化后的低压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数，并返回执行步骤S301，直到罚函数满足收敛判据时为止。
步骤S306，当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数，返回执行S301。
在一个实施例中，所述罚函数是为保持各交互功率的一致性引入的约束条件，所述约束条件为：
所述罚函数的增广拉格朗日函数表示形式为：
π(c)为增广拉格朗日函数，v为罚函数系数向量，w为罚函数权重向量，c为一致性约束变量向量，符号
为哈达玛(Hadamard)乘积。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，所述约束条件可以表示为：
在一个实施例中，所述收敛判据为：
其中，f为引入约束条件后任一子系统的运行成本，k为根据所述任一子系统的运行成本构建的目标函数的迭代次数，ε1为两次迭代过程中所述目标函数的差值判据，ε2和ε3为两次迭代过程中所述约束条件的差值判据。
在应用中，引入一致性约束条件后，根据上述收敛判据，检测罚函数是否满足收敛条件，当罚函数不满足收敛判据时，令k＝k+1，以更新罚函数。ε1、ε2和ε3可以根据实际需要进行设置。
在一个实施例中，步骤S306，包括：
当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数系数向量和罚函数权重向量，得到更新后的罚函数；
更新罚函数系数向量和罚函数权重向量的公式为：
其中，2≤β≤3，γ为0.25。
在应用中，β和γ的值可以根据实际需要进行设置，更新罚函数的方法为令k＝k+1并根据上述公式更新罚函数系数向量和罚函数权重向量，以实现对罚函数的更新，罚函数系数向量和罚函数权重向量的初值可以根据实际需要进行设置。
在一个实施例中，根据罚函数对第一目标函数进行求解时(也即引入约束条件，将罚函数加入第一目标函数中时)，第一目标函数表示为：
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率对第二目标函数进行求解时(也即引入约束条件，将罚函数加入第二目标函数中时)，第二目标函数表示为：
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率对第三目标函数进行求解时(也即引入约束条件，将罚函数加入第三目标函数中时)，第三目标函数表示为：
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率对第四目标函数进行求解时(也即引入约束条件，将罚函数加入第四目标函数中时)，第四目标函数表示为：
其中，v1为与中压交流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数系数向量，w1为与中压交流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数权重向量，v2为与中压直流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数系数向量，w2为与中压直流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数权重向量，v3为与低压直流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数系数向量，w3为与低压值流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数权重向量。
在一个实施例中，基于图2所示的交直流配电网，引入约束条件后，根据柔性变电站子系统A的运行成本构建的第一目标函数A表示为：
引入约束条件后，根据柔性变电站子系统B的运行成本构建的第一目标函数B表示为：
引入约束条件后，根据中压交流子系统构建的第二目标函数表示为：
引入约束条件后，根据中压直流子系统构建的第三目标函数表示为：
引入约束条件后，根据低压直流子系统A构建的第四目标函数A表示为：
引入约束条件后，根据低压直流子系统B构建的第四目标函数B表示为：
其中，v1为与中压交流子系统和柔性变电站子系统A对应的罚函数系数向量，w1为与中压交流子系统和柔性变电站子系统A对应的罚函数权重向量，v2为与中压交流子系统和柔性变电站子系统B对应的罚函数系数向量，w2为与中压交流子系统和柔性变电站子系统B对应的罚函数权重向量，v3为与中压直流子系统和柔性变电站子系统A对应的罚函数系数向量，w3为与中压直流子系统和柔性变电站子系统A对应的罚函数权重向量，v4为与中压直流子系统和柔性变电站子系统B对应的罚函数系数向量，w4为与中压直流子系统和柔性变电站子系统B对应的罚函数权重向量，v5为与低压直流子系统A和柔性变电站子系统A对应的罚函数系数向量，w5为与低压值流子系统A和柔性变电站子系统A对应的罚函数权重向量，v6为与低压直流子系统B和柔性变电站子系统B对应的罚函数系数向量，w6为与低压值流子系统B和柔性变电站子系统B对应的罚函数权重向量。
图4示例性的示出了图2所示的交直流配电网的示意图；
其中，21节点和25节点分别接入柔性变电站A和柔性变电站B，14节点、24节点和29节点分别接入分布式电源DG1、DG2和DG3；
柔性变电站A和和柔性变电站B的中压直流侧接入17节点的直流配电网，43节点、46节点和49节点分别接入分布式电源DG4、DG4和DG6；
柔性变电站A的低压直流侧接入负荷LOAD和分布式电源DG7，柔性变电站A低压交流侧接入负荷LOAD；柔性变电站B的低压直流侧接入负荷LOAD和分布式电源DG8，
柔性变电站B低压交流侧接入负荷LOAD；
增广拉格朗日函数的罚函数系数向量v和罚函数权重向量w的初值分别取0和0.1，β取2，收敛判据取值为ε1＝0.01，ε2＝0.01，ε3＝0.01；
10KV/AC表示10KV中压交流(Alternating Current，AC)；
380V/AC表示380V低压交流；
750V/DC表示750V低压直流(Direct Current，DC)。
图5示例性的示出了中压交流子系统与上级电网的交互功率的优化调度结果。由图5可知，整个交直流配电网内的分布式电源的发电功率并不能完全匹配自身的负荷，在全时段都需要向上级电网进行购电。
图6示例性的示出了中压交流子系统的分布式电源的发电功率的优化调度结果。由图6可知，因为每个分布式电源的发电成本不同，所以每个分布式电源在各个时段呈现出不同的发电状态。DG1-DG3的发电成本为1.25M/(kW·h)，所以在分时电价低于1.25M/(kW·h)以最小功率发电，在分时电价高于1.25M/(kW·h)时以最大功率发电；DG4-DG6的发电成本为0.67M/(kW·h)，所以在1h-7h以及24h以最小功率发电，在其余时段以最大功率发电；DG4-DG6的发电成本为0.3M/(kW·h)，低于所有时段电价，所以全天以最大功率进行发电。
在应用中，图6中各分布式电源的发电成本的单位可以为M/(kW·h)，M为货币单位，例如，人民币单位￥。
图7示例性的示出了图2所示的交直流配电网中柔性变电站子系统A与其他子系统的交互功率的优化调度结果。由图7可知，通过构建基于柔性变电站的交直流配电网，有利于各变电站间的能量流转，当低压直流变电站的负荷量较小时(例如，图7中1h-6h)，可以将多余的功率通过柔性变电站传输给中压直流变电站，为中压直流变电站供电，充分利用了交直流配电网内的分布式资源。
图8示例性的示出了柔性变电站子系统与中压交流子系统的耦合功率随迭代次数变化而变化的过程；其中，图8(a)是中压交流子系统与柔性变电站子系统A的交互功率的迭代结果，图8(b)是中压交流子系统与柔性变电站子系统B的交互功率的迭代结果，耦合变量是指交互功率。
图9示例性的示出了中压直流子系统与柔性变电站子系统的耦合功率随迭代次数变化而变化的过程。图9(a)是中压直流子系统与柔性变电站子系统A的交互功率的迭代结果，图9(b)是中压直流子系统与柔性变电站子系统B的交互功率的迭代结果，耦合变量是指交互功率。
图10示例性的示出了低压直流子系统与柔性变电站子系统的耦合功率随迭代次数变化而变化的过程。图10(a)是低压直流子系统A与柔性变电站子系统A的交互功率的迭代结果，图10(b)是低压直流子系统B与柔性变电站子系统B的交互功率的迭代结果，耦合变量是指交互功率。
由图8-图10中的变化曲线可知，经过约10次迭代之后交直流配电网两侧调度变量趋于一致，表明本发明实施例所提供的分布式优化调度方法具有良好的收敛性，能够适用于含柔性变电站的交直流配电网。
由图8-图10可看出，一致性约束条件在迭代的过程中逐渐发挥作用，使得调度变量的优化结果逐渐收敛，每个子系统通过各自的优化调度实现低成本运行，同时兼顾互联的其他子系统的负荷需求，各个子系统在自身需求和整体运行成本最优之间不断靠近的过程就是迭代计算的过程。
图11示例性的示出了每个时段每个子系统的运行成本以及运行总成本，通过本发明提供的分布式优化调度方法求解得到的整个交直流配电网的运行总成本为110653.26M，通过现有的集中式优化调度方法得到的整个交直流配电网的运行总成本为110244.96M，可见，通过本发明提供的分布式优化调度方法可以节省(110244.96-110653.26)/110653.26≈0.3％的成本。
本发明提供的分布式优化调度方法通过将交直流配电网解耦为柔性变电站子系统以及与柔性变电站子系统互联的中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统，根据罚函数对根据柔性变电站子系统的运行成本构建的第一目标函数进行求解，获得的优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，然后分别根据罚函数和每个优化后的交互功率对分别根据中压交流子系统、中压直流子系统及低压直流子系统的运行成本构建的第二目标函数、第三目标函数及第四目标函数进行求解，并在罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率，可以实现对交直流配电网的分布式优化调度，实现交直流配电网系统整体以最优成本运行。
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。
本发明实施例还提供一种交直流配电网分布式优化调度装置，基于交直流配电网实现，用于执行上述交直流配电网分布式优化调度方法实施例中的步骤。交直流配电网分布式优化调度装置可以是交直流配电网的管理系统中的虚拟装置(virtual appliance)，由管理系统的处理器运行，也可以是管理系统本身。
本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度装置，包括：
求解模块，用于根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；根据罚函数和优化后的各交互功率，分别对第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数进行求解，第二目标函数、第三目标函数和第四目标函数分别根据中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的运行成本构建；
输出模块，用于当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率。
如图12所示，在一个实施例中，本发明实施例提供的交直流配电网分布式优化调度装置12，具体包括：
解耦模块120，用于以柔性变电站为基础将交直流配电网解耦成柔性变电站子系统、中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统和低压直流子系统
第一求解模块121，用于根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率；其中，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；
第二求解模块122，用于根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率对第二目标函数进行求解，获得优化后的中压交流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统和上级电网的交互功率；其中，第二目标函数根据中压交流子系统的运行成本构建；
第三求解模块123，用于根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率对第三目标函数进行求解，获得优化后的中压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第三目标函数根据中压直流子系统的运行成本构建；
第四求解模块124，用于根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率对第四目标函数进行求解，获得优化后的低压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第四目标函数根据低压直流子系统的运行成本构建；
输出模块125，用于当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率；
更新模块126，用于当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数，返回第一求解模块121。
在一个实施例中，第一求解模块还用于将优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率分别传递至中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统；
第二求解模块还用于接收优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率，将优化后的中压交流子系统与柔性变电站子系统传递给柔性变电站子系统；
第三求解模块还用于接收优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率，将优化后的中压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率传递给柔性变电站子系统；
第四求解模块还用于接收优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率，将优化后的低压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率传递给柔性变电站子系统。
在应用中，交直流配电网分布式优化调度装置中的各模块可以为软件程序模块，也可以通过处理器中集成的不同逻辑电路实现，还可以通过多个分布式处理器实现，各模块可以分布式的设置于交直流配电网的各子系统。
在一个实施例中，本发明实施例提供的交直流配电网，还包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述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上述任一实施例中交直流配电网分布式优化调度方法的步骤。
在应用中，处理器和存储器可以为交直流配电网的管理系统的计算部件，管理系统可以通过计算机、服务器等计算设备实现。交直流配电网可包括，但不仅限于，各子系统以及处理器和存储器，可以包括比更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
在应用中，处理器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)、现成可编程门阵列(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。
在应用中，存储器在一些实施例中可以是管理系统的内部存储单元，例如，管理系统的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是管理系统的外部存储设备，例如，管理系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括管理系统的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如，计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
需要说明的是，上述模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
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模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述装置中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。
本发明实施例还提供了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，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个交直流配电网分布式优化调度方法实施例中的步骤。
集成的模块如果以软件功能模块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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，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。计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到管理系统的任何实体或装置、记录介质、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。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
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模块及算法步骤，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发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的电网、装置、方法和存储介质，可以通过其它的方式实现。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，或者也可以分布到多个网络模块上。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。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种交直流配电网分布式优化调度方法，其特征在于，包括：
根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率对第二目标函数进行求解，获得优化后的中压交流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统和上级电网的交互功率；其中，第二目标函数根据中压交流子系统的运行成本构建；
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率对第三目标函数进行求解，获得优化后的中压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第三目标函数根据中压直流子系统的运行成本构建；
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率对第四目标函数进行求解，获得优化后的低压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第四目标函数根据低压直流子系统的运行成本构建；
当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率；
所述罚函数是为保持各交互功率的一致性引入的约束条件，所述约束条件为：
其中，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
为t时刻低压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
为t时刻柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率，
为t时刻柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率，
为t时刻柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率；
所述罚函数的增广拉格朗日函数表示形式为：
其中，π(c)为增广拉格朗日函数，v为罚函数系数向量，w为罚函数权重向量，c为一致性约束变量向量，符号
为哈达玛乘积；
所述收敛判据为：
其中，f为引入约束条件后任一子系统的运行成本，k为根据所述任一子系统的运行成本构建的目标函数的迭代次数，ε1为两次迭代过程中所述目标函数的差值判据，ε2和ε3为两次迭代过程中所述约束条件的差值判据。
2.如权利要求1所述的交直流配电网分布式优化调度方法，其特征在于，所述第一目标函数为：
其中，minfFS为柔性变电站子系统的最小运行成本，λt MVAC-FS为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，λt MVDC-FS为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本，λt LVDC-FS为t时刻低压直流子系统与柔性变电站子系统的单位功率交互成本；
所述第二目标函数为：
其中，minfMVAC为中压交流子系统的最小运行成本，NT为调度周期，NDG1为中压交流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻中压交流子系统向上级电网的单位购电成本，
为t时刻中压交流子系统与上级电网的交互功率，
为t时刻中压交流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻中压交流子系统第a个分布式电源的发电功率；
所述第三目标函数为：
其中，minfMVDC为中压直流子系统的最小运行成本，NDG2为中压直流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻中压直流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻中压直流子系统第a个分布式电源的发电功率；
所述第四目标函数为：
其中，minfLVDC为低压直流子系统的最小运行成本，NDG3为低压直流子系统中分布式电源的数量，
为t时刻低压直流子系统中第a个分布式电源的单位发电成本，
为t时刻低压直流子系统中第a个分布式电源的发电功率。
3.如权利要求1所述的交直流配电网分布式优化调度方法，其特征在于，所述分布式优化调度方法还包括：
当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数，返回执行根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与其他各子系统的交互功率的步骤。
4.如权利要求3所述的交直流配电网分布式优化调度方法，其特征在于，所述当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数，包括：
当罚函数不满足收敛判据时，更新罚函数系数向量和罚函数权重向量，得到更新后的罚函数；
更新罚函数系数向量和罚函数权重向量的公式为：
其中，2≤β≤3，γ为0.25。
5.如权利要求2至4任一项所述的交直流配电网分布式优化调度方法，其特征在于，根据罚函数对第一目标函数进行求解时，第一目标函数表示为：
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率对第二目标函数进行求解时，第二目标函数表示为：
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率对第三目标函数进行求解时，第三目标函数表示为：
根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率对第四目标函数进行求解时，第四目标函数表示为：
其中，v1为与中压交流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数系数向量，w1为与中压交流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数权重向量，v2为与中压直流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数系数向量，w2为与中压直流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数权重向量，v3为与低压直流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数系数向量，w3为与低压值流子系统和柔性变电站子系统对应的罚函数权重向量。
6.一种交直流配电网分布式优化调度装置，其特征在于，包括：
第一求解模块，用于根据罚函数对第一目标函数进行求解，获得优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统的交互功率；其中，第一目标函数根据柔性变电站子系统的运行成本构建；
第二求解模块，用于根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率对第二目标函数进行求解，获得优化后的中压交流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统和上级电网的交互功率；其中，第二目标函数根据中压交流子系统的运行成本构建；
第三求解模块，用于根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率对第三目标函数进行求解，获得优化后的中压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第三目标函数根据中压直流子系统的运行成本构建；
第四求解模块，用于根据罚函数和优化后的柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率对第四目标函数进行求解，获得优化后的低压直流子系统中分布式电源的功率以及与柔性变电站子系统的交互功率；其中，第四目标函数根据低压直流子系统的运行成本构建；
输出模块，用于当罚函数满足收敛判据时，输出优化后的中压交流子系统、中压直流子系统和低压直流子系统中分布式电源的功率、与柔性变电站子系统的交互功率以及中压交流子系统与上级电网的交互功率；
所述罚函数是为保持各交互功率的一致性引入的约束条件，所述约束条件为：
其中，
为t时刻中压交流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
为t时刻中压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
为t时刻低压直流子系统与柔性变电站子系统的交互功率，
为t时刻柔性变电站子系统与中压交流子系统的交互功率，
为t时刻柔性变电站子系统与中压直流子系统的交互功率，
为t时刻柔性变电站子系统与低压直流子系统的交互功率；
所述罚函数的增广拉格朗日函数表示形式为：
其中，π(c)为增广拉格朗日函数，v为罚函数系数向量，w为罚函数权重向量，c为一致性约束变量向量，符号
为哈达玛乘积；
所述收敛判据为：
其中，f为引入约束条件后任一子系统的运行成本，k为根据所述任一子系统的运行成本构建的目标函数的迭代次数，ε1为两次迭代过程中所述目标函数的差值判据，ε2和ε3为两次迭代过程中所述约束条件的差值判据。
7.一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任一项所述的交直流配电网分布式优化调度方法的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202011556447.9A CN112688331B (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011556447.9A CN112688331B (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112688331A CN112688331A (zh) | 2021-04-20 |
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ID=75453049
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202011556447.9A Active CN112688331B (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种交直流配电网分布式优化调度方法、装置和存储介质 |
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|---|---|---|---|---|
| CN104158203A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-11-19 | 重庆大学 | 一种微电网电源容量优化配置方法 |
| CN108988402A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-11 | 国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院 | 基于优化调度的交直流配电网优化控制方法 |
| AU2020100983A4 (en) * | 2019-11-14 | 2020-07-16 | Shandong University | Multi-energy complementary system two-stage optimization scheduling method and system considering source-storage-load cooperation |
-
2020
- 2020-12-24 CN CN202011556447.9A patent/CN112688331B/zh active Active
Patent Citations (3)
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| 协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度;张志荣 等;《电力建设》;20200531(第05期);20200531 * |
| 基于一致性耦合关联的交直流混合配电网协调能量管控;张凡 等;《电力自动化设备》;20201031(第10期);20201031 * |
| 基于成本分析的柔性直流配电网综合规划方案研究;陆翌 等;《电测与仪表》;20201010(第19期);20201010 * |
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| CN112688331A (zh) | 2021-04-20 |
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