CN117039892B - 配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质，包括：在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；通过对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；依照最优调度运行方案，配电台区柔性互联系统进行调度运行。

Description

配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明属于电力系统运行控制技术领域，具体涉及一种配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
近年来，低压配电台区侧的分布式光伏、储能、充电桩等分布式资源发展迅速。实际运行中，同一区域的相邻配电台区间经常出现负载率差异大的现象，而分布式光伏和充电桩大量接入引起的负荷不确定性增大、以及配电台区增容空间不足等因素将进一步导致相邻配电台区间的负载率偏差增大。分布式光伏、储能、充电桩的大量接入，以及数据中心、通信设备、直流家电等直流负荷的日益增长，使得当前配电台区源-荷-储直流特征也愈发明显。通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成柔性互联系统，同时配置一定容量的储能，能有效解决相邻配电台区负载率差异大和负载不均衡的问题，提高配电台区间负载均衡和能量优化。然而当前针对含光伏、储能、充电桩等多种分布式资源的低压配电台区柔性互联系统的优化调度方法存在运行场景和元件要素考虑不全，光伏、储能、充电桩、柔性互联装置、配电变压器等元件模型过于简单，模型适用性不足等问题，难以生成满足运行目标的全局最优解。由此生成的优化调度方法因源、网、荷、储灵活性资源调节潜力未被充分挖掘，导致配电台区柔性互联系统整体运行不够经济以及台区间能量优化和负载均衡不够充分。
发明内容
发明目的：为解决现有含光伏、储能、充电桩等多种分布式资源的低压配电台区柔性互联系统优化调度方法存在的问题，本发明提出了一种配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质；本发明对分布式光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置、配电变压器等元件要素的优化运行条件精细化建模，建立含光储充配电台区柔性互联系统的优化调度模型，以满足含光储充配电台区柔性互联系统的日前优化调度需求。
技术方案：一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；包括以下步骤：
步骤1：在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；
步骤2：将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；
步骤3：通过对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；
步骤4：依照最优调度运行方案，配电台区柔性互联系统进行调度运行；
其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：
(42)
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；
式中，为总购电成本，为时间段集合，为配电变压器集合，为时间段t的电价，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为每个时间段的时间长度，为配电变压器h的传输效率。
进一步的，所述光伏的运行约束表示为：
（1）
式中，为光伏i在时间段t的有功出力，为光伏i在时间段t的光伏预测出力。
进一步的，所述储能系统的运行约束表示为：
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
式中：和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电状态，表示储能系统j的最大充放电功率，为储能系统j在相邻时间段功率变化的最大值；
为储能系统j在时间段t的剩余电量，为储能系统j在时间段t-1的剩余电量，表示储能系统j的容量，和分别为储能系统j的最小和最大电量水平，为储能系统j的初始电量水平，和分别为储能系统j的充电和放电效率；表示储能系统j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统j在结束时的剩余电量；
和为储能系统j在时间段t是否开始充电和开始放电的指示状态，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电状态，和为储能系统j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。
进一步的，所述充电桩的运行约束表示为：
（15）
（16）
（17）
（18）
（19）
（20）
式中：为充电桩在时间段t的充电功率，为充电桩在时间段t-1的充电功率，为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩a在相邻时间段的最大功率变化值，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。
进一步的，所述柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，柔性互联装置的运行约束表示为：
（21）
（22）
（23）
式中：和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为换流器支路b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路b在时间段t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。
进一步的，所述配电变压器的约束表示为：
（24）
（25）
（26）
（27）
式中：为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为配电变压器h在时间段t的有功负载率，为配电变压器h的容量，为配电变压器h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，为时间段t内所有配电变压器有功负载率的平均值，为配电变压器总台数，为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。
进一步的，所述各交直流节点的功率平衡约束表示为：
（28）
式中：、、、、分别为与节点g 相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、其他电力负荷的集合，所述其他电力负荷为除充电桩外的其他电力负荷，，分别表示from节点和to节点为节点g的换流器支路集合；表示支路的功率传输效率，表示电力负荷l在时间段t的预测有功功率值，为光伏i在时间段t的有功出力，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，为充电桩在时间段t的充电功率，和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率。
进一步的，所述的将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，具体包括：
将储能系统的运行约束中的式（11）和式（12）进行线性化等价处理，表示为：
（31）
（32）
（33）
（34）
（35）
（36）
配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，表示为：
(42)
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；其中，储能系统的运行约束表示为：公式（2）~公式（10）、公式（13）~公式（14）和公式（31）~公式（36）。
本发明公开了一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；包括：
日前优化调度模型构建模块，用于在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；
线性化等价处理模块，用于将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；
求解模块，用于对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；
运行模块，用于依照最优调度运行方案，进行调度运行；
其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：
(42)
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；
式中，为总购电成本，为时间段集合，为配电变压器集合，为时间段t的电价，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为每个时间段的时间长度，为配电变压器h的传输效率。
进一步的，所述储能系统的运行约束表示为：
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
式中：和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电状态，表示储能系统j的最大充放电功率，为储能系统j在相邻时间段功率变化的最大值；
为储能系统j在时间段t的剩余电量，为储能系统j在时间段t-1的剩余电量，表示储能系统j的容量，和分别为储能系统j的最小和最大电量水平，为储能系统j的初始电量水平，和分别为储能系统j的充电和放电效率；表示储能系统j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统j在结束时的剩余电量；
和为储能系统j在时间段t是否开始充电和开始放电的指示状态，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电状态，和为储能系统j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。
进一步的，所述充电桩的运行约束表示为：
（15）
（16）
（17）
（18）
（19）
（20）
式中：为充电桩在时间段t的充电功率，为充电桩在时间段t-1的充电功率，为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩a在相邻时间段的最大功率变化值，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。
进一步的，所述柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，柔性互联装置的运行约束表示为：
（21）
（22）
（23）
式中：和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为换流器支路b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路b在时间段t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。
进一步的，所述配电变压器的约束表示为：
（24）
（25）
（26）
（27）
式中：为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为配电变压器h在时间段t的有功负载率，为配电变压器h的容量，为配电变压器h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，为时间段t内所有配电变压器有功负载率的平均值，为配电变压器总台数，为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。
进一步的，所述各交直流节点的功率平衡约束表示为：
（28）
式中：、、、、分别为与节点g 相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、其他电力负荷的集合，所述其他电力负荷为除充电桩外的其他电力负荷，，分别表示from节点和to节点为节点g的换流器支路集合；表示支路的功率传输效率，表示电力负荷l在时间段t的预测有功功率值，为光伏i在时间段t的有功出力，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，为充电桩在时间段t的充电功率，和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率。
进一步的，所述的将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，具体包括：
将储能系统的运行约束中的式（11）和式（12）进行线性化等价处理，表示为：
（31）
（32）
（33）
（34）
（35）
（36）
配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，表示为：
(42)
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；其中，储能系统的运行约束表示为：公式（2）~公式（10）、公式（13）~公式（14）和公式（31）~公式（36）。
本发明公开了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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一种配电台区柔性互联系统优化调度方法的步骤。
本发明公开了一种存储介质，所述存储介质存储有优化调度程序，所述优化调度程序被至少一个处理器执行时实现一种配电台区柔性互联系统优化调度方法的步骤。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明方法/系统通过提出储能系统的运行约束条件，对储能系统的灵活充放电模式进行的优化建模，解决了储能的灵活充放电模式未充分考虑的问题；
（2）本发明方法/系统通过提出充电桩的运行约束条件，对充电桩的有序充电模式进行的优化建模，解决了充电桩有序充电模式未充分考虑的问题；
（3）本发明方法/系统通过提出柔性互联装置的运行约束条件，对柔性互联装置的双向灵活功率调节进行的优化建模，解决了柔性互联装置的功率双向灵活调节功能未充分考虑的问题；
（4）本发明方法/系统通过提出配电变压器负载率偏差的运行约束条件，对配变负载率偏差的优化建模，解决负载率偏差未充分考虑的问题；
（5）本发明方法/系统通过提出整体优化调度模型的线性化等价处理及求解方法，解决优化调度模型难以直接求解和全局最优性无法保证的问题；
（6）本发明方法/系统通过提出运行方案的多种评价指标，解决不同调度运行方案的综合对比问题。
附图说明
图1为某园区两台相临配电台区通过柔性互联装置进行柔性直流互联形成的系统示意图；
图2为除充电桩外的其他电力负荷功率预测曲线和光伏出力预测曲线图；
图3为分时电价曲线图；
图4为算例1~5的两台配电变压器的负载率曲线图；
图5为算例3~5场景下直流母线功率平衡图，其中，实线表示储能系统，圆点表示光伏，方点表示#1直流桩，短划线表示#2直流桩，划线-点表示支路（AC3，DC1），长划线表示支路（AC4，DC1）。
具体实施方式
实施例1
本实施例公开了一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，本实施例的配电台区为含光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置、配电变压器等多种分布式资源的低压配电台区，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，本实施例的优化调度方法主要包括以下步骤：
步骤1：构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；具体操作包括：
确定光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置、配电变压器等各元件的运行约束条件；
其中，光伏的运行约束条件为：光伏的有功出力调整范围取决于光伏预测出力，也就是说，光伏的有功出力调整范围不超过光伏预测出力，如下式所示：
（1）
式中，为光伏i在时间段t的有功出力，为光伏i在时间段t的光伏预测出力。
其中，储能系统的运行约束条件包括：功率约束、能量约束和充放电状态约束，分别表示为：
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
式中：和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电状态，采用0，1变量表示，表示储能系统j的最大充放电功率，为储能系统j在相邻时间段功率变化的最大值；
为储能系统j在时间段t的剩余电量，为储能系统j在时间段t-1的剩余电量，表示储能系统j的容量，和分别为储能系统j的最小和最大电量水平，为储能系统j的初始电量水平，和分别为储能系统j的充电和放电效率；表示储能系统j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统j在结束时的剩余电量；
和为储能系统j在时间段t是否开始充电和开始放电的指示状态，采用0，1变量表示，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电状态，和为储能系统j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。
公式（2）~（3）表示储能系统的最大充放电功率约束。
公式（4）~（5）表示储能系统在相邻时间段充放电功率变化率约束，用以限制充放电功率剧烈波动对储能系统的冲击。
公式（6）表示储能系统剩余电量须维持在一定区间，例如容量的20%~100%。
公式（7）~（8）分别定义和限制了储能系统初始和结束时刻的剩余电量水平，其中公式（8）保证储能系统在一个调度周期结束时刻的电量能够维持初始时刻的电量水平。
公式（9）表示储能系统能量和功率的动态平衡方程。
公式（10）表示储能系统在同一时间段的充电和放电状态互斥。
公式（11）~（12）表示储能系统充电和放电状态开始变化的逻辑约束。
公式（13）~（14）表示储能系统在整个调度时间范围内的总充电次数和总放电次数约束，目的是限制储能系统频繁充放电。
其中，充电桩的运行约束条件既要考虑充电桩的限制，又要满足电动汽车的充电电量需求，如下所示：
（15）
（16）
（17）
（18）
（19）
（20）
式中：为充电桩在时间段t的充电功率，为充电桩在时间段t-1的充电功率，为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩a在相邻时间段的最大功率变化值，以限制充电桩充电功率的剧烈波动，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。
公式（15）~（17）定义了充电桩的功率调整范围。
公式（18）给出了相邻时间段的充电功率波动范围。
公式（19）~（20）给出了总充电电量需求计算公式和范围。
其中，柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，具有双向功率灵活调节功能，其运行约束条件如下：
（21）
（22）
（23）
式中：规定从from节点到to节点为正向流动方向，和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为换流器支路b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路b在时间段t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。
公式（21）~（22）表示换流器支路的正反向功率限制条件。
公式（23）限制了任一时间段换流器支路功率单向流动。
其中，配电变压器的有功功率负载率及其相关约束条件如下所示：
（24）
（25）
（26）
（27）
式中：为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为配电变压器h在时间段t的有功负载率，为配电变压器h的容量，为配电变压器h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，保证配变不会发生重载或过载；为时间段t内所有配电变压器有功负载率的平均值，为配电变压器总台数，为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。
公式（25）和公式（27）分别表示配电变压器有功功率负载率和配电变压器有功功率负载率偏差的运行范围。
除上述运行约束条件外，配电台区柔性互联系统的正常运行还需保证各交直流节点的功率平衡，约束条件如下所示：
（28）
式中：、、、、分别为与节点g 相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、其他电力负荷的集合，所述其他电力负荷为除充电桩外的其他电力负荷，，分别表示from节点和to节点为节点g的换流器支路集合；表示支路的功率传输效率，表示电力负荷l在时间段t的预测有功功率值，为光伏i在时间段t的有功出力，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，为充电桩在时间段t的充电功率，和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率。
公式（28）表示节点g在时间段t的功率平衡等式约束。
对于配电台区柔性互联系统或园区交直流互联微电网而言，购电成本是其正常运行条件下最主要的成本，考虑分时电价的购电成本如下所示：
（29）
式中，为总购电成本，为时间段集合，为配电变压器集合，为时间段t的电价，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为每个时间段的时间长度，为配电变压器h的传输效率。由于配变台区电表在高压侧，计算电量时将配变低压侧功率折算到高压侧。
以公式（29）购电成本最小为优化目标函数，以公式（1）~（28）等式和不等式约束为优化约束条件，构成配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型，表示为：
（30）
步骤2：将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；具体操作包括：
配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型是一个混合整数非线性规划问题，其中非线性项在公式（11）~（12）中。
为便于求解，将公式（11）~（12）进行线性化等价处理，表示为：
（31）
（32）
（33）
（34）
（35）
（36）
经过线性化等价处理，公式（30）转化为：
（37）
公式（37）是一个标准的混合整数线性规划（MILP）问题。
步骤3：通过对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；具体操作包括：
公式（37）是一个标准的混合整数线性规划（MILP）问题，使用分支定界法、Benders分解法等常用的确定性优化求解算法可求出全局最优解，而这些确定性求解算法在通用的求解器（如CPLEX和GUROBI）和软件包（如LINGO和GAMES）中均有集成。因此，利用编程语言（如C++/Java/Python）建模，并且调用CPLEX、GUROBI等求解MILP模型的优化求解器的方式，即可求出公式（37）的全局最优解。
步骤4：依照最优调度运行方案，配电台区柔性互联系统进行调度运行。
本实施例针对配电台区柔性互联系统的调度运行方案提出考虑分时电价的购电成本、光伏消纳率、负载率偏差、总能量损耗等评价指标。
考虑分时电价的购电成本如公式（29）所示。
光伏消纳率的计算公式如下：
（38）
式中：为所有预测光伏的消纳率，为预测光伏出力不为零的时间段集合，为光伏系统集合，表示整个调度周期的时间段总数量，表示光伏总数量。
最大负载率偏差和平均负载率偏差如下所示：
（39）
（40）
式中：为配电变压器h和的最大负载率偏差，和分别为配电变压器h和在时间段t的有功负载率；为配电变压器h和的平均负载率偏差。
总能量损耗如下所示：
（41）
式中：为配电台区柔性互联系统的总能量损耗（kWh），为除充电桩外的其他电力负荷集合，表示电力负荷l在时间段t的有功功率预测值，、、、分别为配电变压器集合、光伏集合、储能系统集合、充电桩集合。
公式（41）通过总发电功率减去总负荷功率的方式计算总能量损耗，实际上等于所有元件的能量损耗之和。
通过上述评价指标，能够满足对不同调度运行方案进行综合评价的要求。
实施例2
本实施例将实施例1公开的优化调度方法应用在由某园区两台相临配电台区通过柔性互联装置进行柔性直流互联形成的系统上，在该系统上，光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置、配电变压器的配置如图1所示，除充电桩外的其他电力负荷功率预测曲线和光伏出力预测曲线如图2所示，分时电价曲线如图3所示。
为验证实施例1公开的优化调度方法的优化效果，设计对比算例如表1所示。储能充放电模式设置为“两充两放”，充电桩的充电时间段设置为8:00-20:00。
表1验证算例设计
算例1~5使用的计算机配置为Intel Core i7-7500U 2.90-GHz CPU，16-GB RAM，64位操作系统；使用的求解器为CPLEX 12.8，混合整数规划求解参数为CPLEX默认值。算例1~5场景下求解给出的最优调度运行方案对应的评价指标如表2所示，两台配电变压器的负载率曲线如图4所示，算例3~5场景下直流母线功率平衡如图5所示。
表2不同算例场景下的最优调度运行方案评价指标
通过表2的优化求解结果可以看出，各算例均能在较短时间（<1s）内求解并给出最优调度运行方案，同时计算出包括购电成本、光伏消纳率、负载率偏差、能量损耗在内的不同运行方案的评价指标。
通过图4中的配变负载率曲线并结合表2可以看出，控制柔性互联装置两侧解锁使两配变台区互联，可实现两配电台区之间的功率流动和负载均衡；进一步结合图5中的(a)~(c)中支路（AC3, DC1）和支路（AC4, DC1）代表的柔性互联装置中两台换流器的交换功率值，发现当配电台区间负载率偏差约束越紧时，两配电台区之间通过柔性互联交换的功率值就越大，说明通过控制柔性互联装置的功率流动，可以控制台区间负载率偏差的大小，为使两配电台区间的负载率偏差越小，则配电台区之间需要换流器交换的功率值也越大，此时因换流器功率交换导致的总能量损耗也越大，这和表2中最后一列的能量损耗结果保持一致。
除了换流器功率交换，图5也可以看出光伏、储能系统、充电桩的运行模式：通过图5中光伏出力曲线结合表2中的光伏消纳率可以看出，所有算例下光伏均100%完全消纳，符合优化模型中购电成本最小的优化目标；通过图5中的实线代表的储能充放电功率可以看出，储能系统基本是在电价低谷和光伏大发的时间段开始充电，在电价高峰的时间段时放电，说明利用储能灵活地调节功率可节约购电成本；通过图5中1#直流桩和2#直流桩的充电桩功率曲线可以看出，电动汽车充电多集中在电价低谷和光伏大发的时间段，说明通过优化充电桩的有序充电，可以促进光伏消纳和节省园区用电成本。
通过以上算例结果和分析，验证了本发明方法的有效性。
实施例3：本实施例公开了一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；包括：
日前优化调度模型构建模块，用于在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；
线性化等价处理模块，用于将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；
求解模块，用于对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；
运行模块，用于依照最优调度运行方案，进行调度运行；
其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：
(42)
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束。
式中，为总购电成本，为时间段集合，为配电变压器集合，为时间段t的电价，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为每个时间段的时间长度，为配电变压器h的传输效率。
实施例4：本实施例公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上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上述任意一实施例公开的步骤。
实施例5：本实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一实施例公开的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；
其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；
步骤2：将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；
步骤3：通过对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；
步骤4：依照最优调度运行方案，配电台区柔性互联系统进行调度运行；
其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；
式中，C为总购电成本，T为时间段集合，ΩDT为配电变压器集合，λt为时间段t的电价，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，Δt为每个时间段的时间长度，为配电变压器h的传输效率。
2.根据权利要求1所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述光伏的运行约束表示为：
式中，为光伏i在时间段t的有功出力，为光伏i在时间段t的光伏预测出力。
3.根据权利要求1所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述储能系统的运行约束表示为：
式中：和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电状态，表示储能系统j的最大充放电功率，为储能系统j在相邻时间段功率变化的最大值；
为储能系统j在时间段t的剩余电量，为储能系统j在时间段t-1的剩余电量，表示储能系统j的容量，和分别为储能系统j的最小和最大电量水平，为储能系统j的初始电量水平，和分别为储能系统j的充电和放电效率；表示储能系统j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统j在结束时的剩余电量；
和为储能系统j在时间段t是否开始充电和开始放电的指示状态，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电状态，和为储能系统j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。
4.根据权利要求1所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述充电桩的运行约束表示为：
式中：为充电桩a∈ΩCP在时间段t的充电功率，为充电桩a∈ΩCP在时间段t-1的充电功率，TCP为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩a在相邻时间段的最大功率变化值，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。
5.根据权利要求1所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，柔性互联装置的运行约束表示为：
式中：和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为换流器支路b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路b在时间段t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。
6.根据权利要求1所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述配电变压器的约束表示为：
式中：为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为配电变压器h在时间段t的有功负载率，为配电变压器h的容量，cosφh为配电变压器h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，为时间段t内所有配电变压器有功负载率的平均值，NDT为配电变压器总台数，Δkmax为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。
7.根据权利要求1所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述各交直流节点的功率平衡约束表示为：
式中：分别为与节点g相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、除充电桩外的电力负荷，分别表示from节点和to节点为节点g的换流器支路集合；表示支路b的功率传输效率，表示电力负荷l在时间段t的预测有功功率值，为光伏i在时间段t的有功出力，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，为充电桩a在时间段t的充电功率，和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率。
8.根据权利要求3所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，其特征在于：所述的将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，具体包括：
将储能系统的运行约束中的式(11)和式(12)进行线性化等价处理，表示为：
配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，表示为：
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；其中，储能系统的运行约束表示为：公式(2)～公式(10)、公式(13)～公式(14)和公式(31)～公式(36)。
9.一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；其特征在于：包括：
日前优化调度模型构建模块，用于在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；
线性化等价处理模块，用于将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；
求解模块，用于对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；
运行模块，用于依照最优调度运行方案，进行调度运行；
其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；
式中，C为总购电成本，T为时间段集合，ΩDT为配电变压器集合，λt为时间段t的电价，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，Δt为每个时间段的时间长度，为配电变压器h的传输效率。
10.根据权利要求9所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，其特征在于：所述储能系统的运行约束表示为：
式中：和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电状态，表示储能系统j的最大充放电功率，为储能系统j在相邻时间段功率变化的最大值；
为储能系统j在时间段t的剩余电量，为储能系统j在时间段t-1的剩余电量，表示储能系统j的容量，和分别为储能系统j的最小和最大电量水平，为储能系统j的初始电量水平，和分别为储能系统j的充电和放电效率，表示储能系统j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统j在结束时的剩余电量；
和为储能系统j在时间段t是否开始充电和开始放电的指示状态，和分别为储能系统j在时间段t-1的充电和放电状态，和为储能系统j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。
11.根据权利要求9所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，其特征在于：所述充电桩的运行约束表示为：
式中：为充电桩a∈ΩCP在时间段t的充电功率，为充电桩a∈ΩCP在时间段t-1的充电功率，TCP为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩a在相邻时间段的最大功率变化值，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。
12.根据权利要求9所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，其特征在于：所述柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，柔性互联装置的运行约束表示为：
式中：和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为换流器支路b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路b在时间段t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。
13.根据权利要求9所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，其特征在于：所述配电变压器的约束表示为：
式中：为配电变压器h在时间段t流过的有功功率，为配电变压器h在时间段t的有功负载率，为配电变压器h的容量，cosφh为配电变压器h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，为时间段t内所有配电变压器有功负载率的平均值，NDT为配电变压器总台数，Δkmax为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。
14.根据权利要求9所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，其特征在于：所述各交直流节点的功率平衡约束表示为：
式中：分别为与节点g相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、除充电桩外的电力负荷，分别表示from节点和to节点为节点g的换流器支路集合；表示支路b的功率传输效率，表示电力负荷l在时间段t的预测有功功率值，为光伏i在时间段t的有功出力，和分别为储能系统j在时间段t的充电和放电功率，为充电桩a在时间段t的充电功率，和分别为换流器支路b在时间段t的正向和反向流动功率，为配电变压器h在时间段t流过的有功功率。
15.根据权利要求10所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，其特征在于：所述的将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，具体包括：
将储能系统的运行约束中的式(11)和式(12)进行线性化等价处理，表示为：
配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，表示为：
该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；其中，储能系统的运行约束表示为：公式(2)～公式(10)、公式(13)～公式(14)和公式(31)～公式(36)。
16.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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权利要求1至8任意一项所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法的步骤。
17.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有优化调度程序，所述优化调度程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至8任意一项所述的一种配电台区柔性互联系统优化调度方法的步骤。
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