一种考虑电网新能源消纳与电压安全的电力系统双层调度策略的制作方法

本发明涉及电网运行与控制，具体涉及一种考虑电网新能源消纳与电压安全的电力系统双层调度策略。

背景技术：

1、近年来,大量且形式多样的分布式电源在电网接入，给电网正常稳定运行和控制带来极大的挑战。此外，以风光为代表的可再生能源具有不确定性，进一步加剧电网运行控制的复杂性。

2、微网作为分布式电源的聚合，其引入可以有效提高电网对风光的接纳能力并优化电网的运行控制。通常微电网与电网作为相对独立的利益主体，其调度策略分别由微电网运营商和电网运营商制定，所以传统集中式调度不再适用于此种含多利益主体的协调调度场景。将电网与多微网的联合收益作为目标，建立电网与多微网的双层调度模型，通过新型动态定价机制引导多微网运行，可以有效提高新能源的消纳水平与电压安全。但是现有的电网与微网多利益主体具有利益分配不均问题，需要一种能够协调电网与多微网的调度策略。

技术实现思路

1、针对现有的电网与微网多利益主体利益分配不均问题，本发明的目的在于提出一种考虑电网新能源消纳和电压安全的电力系统双层调度策略。

2、本发明通过以下技术手段实现的：一种考虑电网新能源消纳与电压安全的电力系统双层调度策略，包括如下步骤；

3、步骤1：，选取电网的电压偏移、新能源消纳水平与电网经济成本作为目标函数cupper建立电网的上层模型，

4、步骤2：选取多个微电网的购电成本、购气成本、需求响应补贴作为目标函数clower并建立微电网的下层模型；

5、步骤3：以考虑线路网损与负荷可再生能源匹配度的动态定价作为上层模型与下层模型传递的信息；

6、步骤4：根据电网的上层模型和微电网的下层模型建立联合优化目标函数，进行迭代求解，根据迭达次数判断是否终止，并得到多微网与电网双层协调调度的方案。

7、作为本发明的优选方案，所述步骤1中上层模型的目标函数cupper包括电网的节点电压偏移f1、新能源消纳水平f2与电网经济成本f3，具体为：

8、cupper＝f1-f2+υf3

9、

10、

11、

12、式中，t为24h的调度周期，ωe为电网所有支路集合，ωn为所有节点的集合；υ为f3的单位化系数；μg、μwt,pv与μeil分别为单位功率购电价格、单位功率新能源单元运行成本系数与单位功率电负荷中断补偿系数；为节点i在t时间段内的电压的标幺值；为t时间段内电网内可控机组于节点i实际的有功出力；代表i节点在t时间段内可中断的电负荷；分别为t时间段内i节点风力和光伏发电单元实际有功出力；分别为i节点风力和光伏发电单元的有功功率上限；ptel,mg为微网的初始电负荷。

13、作为本发明的优选方案，所述步骤2中购电成本为微网消耗的电能和电网制定的微网电价的乘积；购气成本为微网消耗的天然气和微电网购气价格的乘积；需求响应补贴为电负荷中断与热负荷中断的补偿价格分别乘以微网可中断电负荷的数值以及微网中断热负荷的数值；步骤2中下层模型的目标函数clower具体为：

14、

15、式中：为微电网购气价格，为电网制定的微网电价，分别为电负荷中断与热负荷中断的补偿价格，为微型燃气轮机消耗的电功率，pteil,mg为微网可中断电负荷的数值，pthil,mg为微网中断热负荷的数值，ptbuy.mg为微网的购电数值；为微网中电锅炉耗电功率。

16、作为本发明的优选方案，步骤3中电网与微电网之间的动态定价具体为：

17、由于上层能源价格的制定受到下层负荷需求的影响，引入等效负荷的概念描述下层各时段负荷需求，下层的等效负荷可分别表示为：

18、

19、式中，和分别为t时段微电网电、热等效负荷，ptess,mg、pthsd,mg分别为t时段电储能与储热罐的出力；ptel,mg和pthl,mg为t时间段内初始电、热负荷；ptsl,mg、ptil,mg为t时间段内可时移与可中断负荷，为电锅炉耗电功率。

20、下层微电网所需热负荷均由电锅炉产生，对于上层配电网来说，将热负荷转化为电负荷需求，第λ次迭代过程中电等效负荷可以表示为：

21、

22、式中：为eb能量转换效率；

23、考虑线路网损的综合动态定价机制可以表示为：

24、

25、式中，为分时电价的低谷时段电价，ωst_price,t为分时电价，为配电网向微网提供的第λ次迭代过程中动态电价，μmg1为微网网损-价格转换系数，ploss,t,i→j表示微网接入配电网j节点，j节点与相邻节点i之间的网损，ptdg为上层电网的风光联合出力值。

26、作为本发明的优选方案，步骤4中联合优化目标函数表示为:

27、

28、其中kupper为上层电网的权重系数，klower为下层微电网的权重系数。

29、作为本发明的优选方案，步骤4中判断是否满足终止条件具体为：判断当前迭代次数是否超过预设的最大迭代次数，如果未超过则将下层反馈的线路网损与负荷可再生能源匹配度进行更新；如果超过则确定联合最优解，输出含多微网的电网的最优调度方案。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、本发明所提考虑线路网损与负荷可再生能源匹配度的动态定价机制可以有效降低系统联合运行成本和保证微网和配电网的交互功率在合理范围之内，充分引导新能源消纳。

31、本发明考虑新能源消纳与电压安全的双层调度策略联合运行成本与网间交互功率分别得到了优化，更好协调了上下层运行成本；同时优化潮流，引导电网电压分布更加合理。

技术特征：

1.一种考虑电网新能源消纳与电压安全的电力系统双层调度策略，其特征在于，包括如下步骤；

2.根据权利要求1所述的电力系统双层调度策略，其特征在于，所述步骤1中上层模型的目标函数cupper包括电网的节点电压偏移f1、新能源消纳水平f2与电网经济成本f3，具体为：

3.根据权利要求1所述的电力系统双层调度策略，其特征在于，所述步骤2中购电成本为微网消耗的电能和电网制定的微网电价的乘积；购气成本为微网消耗的天然气和微电网购气价格的乘积；需求响应补贴为电负荷中断与热负荷中断的补偿价格分别乘以微网可中断电负荷的数值以及微网中断热负荷的数值；步骤2中下层模型的目标函数clower具体为：

4.根据权利要求1所述的电力系统双层调度策略，其特征在于，步骤3中电网与微电网之间的动态定价具体为：

5.根据权利要求1所述的电力系统双层调度策略，其特征在于，步骤4中联合优化目标函数表示为:

6.根据权利要求1所述的电力系统双层调度策略，其特征在于，步骤4中判断是否满足终止条件具体为：判断当前迭代次数是否超过预设的最大迭代次数，如果未超过则将下层反馈的线路网损与负荷可再生能源匹配度进行更新；如果超过则确定联合最优解，输出含多微网的电网的最优调度方案。

技术总结
本发明公开了一种考虑电网新能源消纳与电压安全的电力系统双层调度策略，属于新能源电力系统调度技术领域。本发明基于电网与多微网间的动态定价机制，提出一种考虑新能源消纳与电压安全的双层调度策略，上层模型选取电压偏移、新能源消纳水平与经济成本作为目标函数，下层模型选取多微网运行成本，以考虑线路网损与负荷可再生能源匹配度的动态定价机制作为上下层传递的信息，建立目标函数约束条件。最后利用CPLEX求解器求解，得到多微网与电网电网的双层协调调度的方案。

技术研发人员：王渊,呼斯乐,郭向伟,于源,吕海霞,蔡文斌,杨家强,曹林峰,赵禹灿,高源
受保护的技术使用者：内蒙古电力（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15