一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法与流程

本发明涉及负荷预测和高效利用评价指标研究，具体涉及一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法。

背景技术：

1、随着传统能源日益短缺，可再生能源在电力系统中的应用规模不断扩大。目前，新能源的安装在配电网的大规模应用，能够促进了经济、环境、社会等方面的发展。但是如何合理地规划新能源的位置和容量，尤其当系统中存在不同行业的负荷时，不同的新能源规划方案对电力系统运行的影响是巨大的。

2、负荷预测不仅有助于电力系统的经济调度，对各行业的用电和生产计划也具有重要的指导意义。当负荷预测过低时，各行业的购电量不足以供给其日常的生产消费，从而影响正常生产；与此同时，当负荷预测过高时，各行业购电量有剩余，从而增加企业的用电成本。因此，提高电力负荷预测精度有利于各行业合理安排购电量，降低用电成本。

3、打造无约束电网是构建新型电力系统、改善营商环境的要求。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：“无约束电网”的实质是对传统电网提出了两点新要求：一是尽可能多的消纳新能源，二是业扩报装对电网的影响尽可能小。其中尽可能多的消纳新能源是无约束电网优化的关键，如何尽可能多的消纳新能源成为本发明研究的重点内容。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法，包括：

5、建立基于lstm网络不同行业的负荷预测模型；

6、建立的负荷预测模型预测不同行业的负荷；

7、预测不同行业的负荷数据以及其他系统参数，建立无约束电网的系统模型与目标函数；

8、用加权平均法求解建立的模型；

9、输出新能源接入位置及容量，使无约束电网加权后的性能指标达到最优。作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：所述建立基于lstm网络不同行业的负荷预测模型包括，基于lstm网络预测无约束电网中各行业负荷、网络拓扑、线路阻抗、发电机参数。

10、作为本发明所述的基于粒子群遗传算法的计算平台负载平衡方法的一种优选方案，其中：所述建立无约束电网的系统模型与目标函数包括，安全性、经济性、优良性、协调性、高效性五个方面的性能指标目标函数和系统安全约束条件。

11、作为本发明所述的基于粒子群遗传算法的计算平台负载平衡方法的一种优选方案，其中：

12、作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：所述目标函数包括，

13、安全性，即电压稳定裕度；

14、电压稳定裕度计算过程如下，

15、采用电压幅值判别指标来测量系统节点的电压稳定裕度，利用指标值与零值的距离来确定，电压幅值判别指标如下：

16、ai＝[2·(piri+qixi)-ui2]2-4·[(piri+qixi)2+(piri-qixi)2]

17、其中pi,qi为节点i有功功率和无功功率，ri+jxi为节点i的自阻抗，ui为电压幅值。由于系统的电压崩溃一般的从电压稳定裕度最小的节点开始，因此系统的电压稳定裕度m取决于所有节点中最小的：

18、m＝min{a1,a2,…,an}

19、电压稳定裕度越高，系统电压的稳定性越高，避免负荷干扰和故障导致的系统电压崩溃，该优化目标函数为：

20、

21、作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：所述所述目标函数包括，

22、经济性，即投资成本和运营成本；

23、投资成本计算过程如下，

24、

25、其中，r为折现率，n为新能源的使用年限，cdg_t为新能源的投资成本，ndg为新能源的总个数，pi,dg为第i个新能源的安装有功容量；

26、运营成本计算过程如下，

27、

28、其中，cdg_y为新能源的运营成本。

29、作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：所述所述目标函数还包括，

30、优良性，即系统功率损耗；

31、系统功率损耗计算公式如下，

32、

33、其中，nb为系统支路数，gi为支路i的电导，ui,uj为节点i,j电压，δij为电压相角；

34、作为本发明所述的基于粒子群遗传算法的计算平台负载平衡方法的一种优选方案，其中：所述目标函数还包括，

35、协调性，即电压偏差率；

36、高效性，即新能源总容量；

37、电压偏差率计算公式如下，

38、

39、其中，nnode为系统节点个数，ui为系统增加新能源后节点的实际电压，un为节点的额定电压；

40、新能源总容量计算公式如下，

41、

42、其中，pi为第i个新能源的有功容量，所述指标衡量新能源接入系统的能力，满足了构建无约束电网的要求。

43、作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：所述建立无约束电网的系统模型与目标函数的系统安全约束条件包括，潮流平衡约束计算过程如下

44、

45、公式中，pm,g表示节点m的发电机有功功率，pm,dg表示节点m的新能源容量，pm,load表示节点m的负荷有功功率；，qm,g表示节点m的发电机无功功率，qm,load表示节点m的负荷无功功率；um为节点m的电压幅值。n为与节点m相邻节点数量，θmn为节点m与节点n的电压相角差。gmn为节点m与节点n间线路的电导值，bmn为节点m与节点n间线路的电纳值。

46、功率平衡约束计算过程如下：

47、

48、新能源容量约束计算过程如下：

49、0≤pdg≤pdg_max

50、公式中，pdg_max表示新能源的容量上界；

51、电压上下限约束计算过程如下，

52、ui_min≤ui≤ui_max

53、公式中，ui表示节点i的电压值，ui_min表示节点i的电压值的下界，ui_max表示节点i的电压值的上界；

54、电流上下限约束：

55、0≤iij≤iij_max

56、公式中，ii_max支路i的承受的最大电流值。

57、作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：所述的无约束电网涉及行业差异化的新能源高效利用指标体系模型，进行优化求解，输出新能源接入位置及容量，使无约束电网加权后的性能指标达到最优。

58、当先达到迭代次数的设定值时，则返回继续进行适应度计算，直到达到负载率差的设定值时，停止优化，输出最优结果。

59、作为本发明所述的一种基于分行业负荷预测的无约束电网综合高效利用方法的一种优选方案，其中：无约束电网负荷预测模型模块，用于获取电力系统中不同行业的负荷历史数据，建立lstm网络模型；

60、无约束电网负负荷预测模块，用于预测电力系统中不同行业的负荷；

61、无约束电网模型建模模块，其他系统参数包括输入网络拓扑、线路的阻抗、发电机参数，用于建立电力系统模型；

62、无约束电网优化模型求解模块，用加权平均法求解模型；

63、无约束电网优化模型结果输出模块，用于根据上述优化模型的结果，使无约束电网加权后的性能指标达到最优，供电网规划人员参考。

64、本发明的有益效果：准确性：利用lstm神经网络进行负荷预测，能准确预测各行业未来的负荷；无约束电网接入新能源容量无约束：该方法的建模，涵盖了无约束电网关于安全性、经济性、优良性、协调性、高效性的要求，分别用电压稳定裕度、投资成本和运营成本、系统功率损耗、电压偏差率、新能源总容量对指标进行衡量，建立的无约束电网涉及行业差异化的新能源高效利用评价指标体系模型优化结果表明，该模型能有效改善系统性能，尽可能多地消纳新能源，从而满足“无约束电网”的要求。