基于柔性负荷的配电网配置方法、装置及电子设备与流程

本技术涉及电力系统，特别涉及一种基于柔性负荷的配电网配置方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、在新型电力系统中，具有随机性和波动性的风电、光伏等可再生能源作为主要的能源供给者给电力系统灵活性调节能力产生了巨大影响。可再生能源使得电力系统出现了严重弃风弃光现象，限制可再生能源的消纳，影响电力系统安全稳定运行，考虑到上述影响，以电制氢、电采暖、数据中心等为代表的具备柔性特性的新型负荷类型为电力系统的配电网负载侧的灵活性的提升提供了新方向。

2、目前的考虑柔性负荷特性的配电网配置方法中，仅考虑了单一负荷类型对配电网配置的影响，例如对电-氢，电-热等能源规划的研究和建模，电力系统对可再生能源的消纳能力较低。

技术实现思路

1、本技术实施方式的目的是提供一种基于柔性负荷的配电网配置方法、装置及电子设备，以解决现有电力系统对可再生能源的消纳能力较低的问题。

2、为解决上述技术问题，本说明书第一方面提供了一种基于柔性负荷的配电网配置方法，包括：

3、确定含至少两种柔性负荷的目标配电网的演化参数；

4、基于所述演化参数，根据预设的目标函数和预设的约束条件，构建包含所述目标函数以及所述约束条件的配电网源网荷储演化模型，其中，所述预设的约束条件包括以下至少之一：至少两种柔性负荷的柔性负荷约束、可再生能源的发电机组运行约束以及所述目标配电网的运行约束；

5、对所述配电网源网荷储演化模型求解，得到所述目标配电网的配置参数。

6、在一些实施例中，所述至少两种柔性负荷的柔性负荷约束包括电制氢运行约束、数据中心运行约束和电制暖运行约束中的至少两种柔性负荷的运行约束。

7、在一些实施例中，所述电制氢运行约束包括表征所述目标配电网中电制氢设备的运行功率与最大投资功率之间约束、所述电制氢设备的电制氢功率和电制氢转换量之间约束的电制氢设备运行约束，所述电制氢设备运行约束的表达式为：

8、

9、其中，

10、和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制氢设备的制氢量、运行功率和总容量，eel和ecom分别表示所述目标配电网的电制氢设备的电制氢能耗和压缩氢能耗。

11、在一些实施例中，所述电制氢运行约束包括表征转移型电制氢负荷的响应功率与转移型电制氢负荷的最大响应容量之间约束、所述电制氢设备削减的电制氢负荷量与增加的电制氢负荷量之间约束的转移型电制氢负荷运行约束，以及表征削减型电制氢负荷的响应功率与削减型电制氢负荷的最大响应容量之间约束的削减型电制氢负荷运行约束，并且，所述转移型电制氢负荷运行约束和削减型电制氢负荷运行约束的表达式为：

12、

13、

14、其中，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的转移型氢负荷的响应量和削减型氢负荷的响应量，表示在第m个演化阶段所述目标配电网的转移型电制氢负荷的最大响应量，nt表示了所述目标配电网的转移型电制氢负荷的响应周期，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制氢负荷的需求量，表示在第m个演化阶段所述目标配电网的削减型电制氢负荷的最大响应量。

15、在一些实施例中，所述电制氢运行约束包括表征电制氢的储氢设备的存储量与电制氢最大投资容量之间约束，以及所述储氢设备的氢气存储量、电制氢设备的制氢量和所述目标配电网的电制氢负荷的需求量之间约束的储氢设备运行约束，所述储氢设备运行约束的表达式为：

16、

17、其中，

18、和分别表示在第m个演化阶段的第t-1个时刻和第t个时刻所述目标配电网的储氢设备的氢气存储量，表示在第m个演化阶段所述目标配电网的储氢设备的总容量，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的转移型氢负荷的响应量和削减型氢负荷的响应量，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制氢设备的制氢量，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制氢负荷的需求量。

19、在一些实施例中，所述数据中心负荷运行约束包括表征数据中心的服务器功耗约束、服务器利用率约束和服务器的中央处理单元利用率约束的服务器运行约束，以及表征数据中的制冷设备的综合能效约束、所述制冷设备的出力值与容量之间约束的制冷设备运行约束，所述服务器运行约束和所述制冷设备运行约束的表达式为：

20、

21、

22、其中，

23、表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的数据中心的服务器的运行功率，pser-peak、pser_idle和μser分别表示所述目标配电网的数据中心的任一台服务器的峰值功率、静默功率和利用率，up,max和分别表示所述目标配电网的数据中心的服务器的所述中央处理单元的最大利用率和在第m个演化阶段的第t个时刻所述中央处理单元的利用率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网处于开机状态的服务器数量，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的数据中心负荷的需求量，θser表示所述目标配电网的服务器的备用系数，表示在第m个演化阶段所述目标配电网配置的服务器总量；

24、表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的制冷设备的运行功率，λlf表示所述目标配电网的制冷设备的综合负载系数，用以描述所述制冷设备的综合能效，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的数据中心的制冷设备的总容量。

25、在一些实施例中，所述数据中心负荷运行约束包括表征转移型数据负载量与所有数据负载量之间约束、和因数据负载转移而削减的削减数据负载量与数据中心增加的数据负载量之间约束的转移型数据中心负荷运行约束，以及表征削减数据负载量与所述数据中心配置的原始削减数据负载量之间约束的削减型数据中心负荷运行约束，所述转移型数据中心负荷运行约束和所述削减型数据中心负荷运行约束的表达式为：

26、

27、

28、其中，

29、分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的实际数据负载需求和刚性数据负载需求，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的需求侧响应后削减型数据负载需求和转移型数据负载需求，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的原始可削减数据负载需求、原始可转移数据负载需求和原始数据负载需求，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的转移型数据中心负荷的功率和削减型数据中心负荷的功率，和分别表示所述目标配电网的可削减数据负载和可转移数据负载在所述数据中心的服务器的数据用户集群中的占比，nd表示所述目标配电网的数据中心中转移型需求侧的响应周期。

30、在一些实施例中，所述电制暖负荷运行约束包括表征电制热设备的输出功率与额定功率之间约束的制热设备运行约束，表征蓄热设备的热量变化关系约束、所述蓄热设备的充能和放能之间约束、表征蓄热设备的蓄热量调度一致性约束的蓄热设备运行约束，以及表征蓄热系统的热母线功率平衡约束的蓄热系统运行约束，所述制热设备运行约束、所述蓄热设备运行约束和所述蓄热系统运行约束的表达式为：

31、

32、

33、

34、其中，

35、和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制热设备的制热功率和消耗的电功率，c表示所述目标配电网的电制热设备的全年综合能效比，和表示在第m个演化阶段所述目标配电网的电制热设备的额定功率和蓄热设备的总容量，和分别表示在第m+1个演化阶段和第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的蓄热设备的蓄热量，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的蓄热设备的蓄热功率、蓄热设备的放热功率和热负荷需求量，ηhwt,c、ηhwt,d、分别表示所述目标配电网的蓄热设备的充电功率、放电功率和自放热损失率，和分别表示所述目标配电网的蓄热设备的最大充能率和最大放能率，和分别表示在第m个演化阶段的第一个调度周期和第t个调度周期所述配电网的蓄热设备的蓄热量。

36、在一些实施例中，所述可再生能源的发电机组运行约束包括发电机组出力约束、发电机组启停时间约束，所述发电机组运行约束的表达式为：

37、

38、其中，

39、和分别表示在第m个演化阶段所述目标配电网的火电发电机的总容量、火电发电机灵活性改造的总容量、风电发电机的总容量和光伏发电机的总容量，δ和α分别表示所述目标配电网的火电发电机的爬坡率和最小出力比例，和分别表示在第m个演化阶段的第t-1个时刻和第t个时刻所述目标配电网的发电机组的发电功率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的切负荷功率，om,t和om,t-1分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻和第t-1个时刻所述目标配电网的火电发电机组的在线总容量，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的火电发电机组增加和减少的机组容量，ton和toff分别表示火电发电机组的最小开机时间间隔和最小关机时间间隔，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的可再生能源发电机组的风电出力值、光伏出力值和负荷功率。

40、在一些实施例中，所述目标配电网的运行约束包括表征所述目标配电网的源端所提供的电功率与负荷端所需求的电功率以及柔性负荷的运行功率之间约束的电力电量平衡约束，所述电力电量平衡约束的表达式为：

41、

42、其中，和分别表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的可再生能源发电机组的风电出力值、光伏出力值和负荷功率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的可再生资源的发电机组的发电功率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制热设备消耗的电功率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的电制氢设备的运行功率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的数据中心的服务器的运行功率，表示在第m个演化阶段的第t个时刻所述目标配电网的制冷设备的运行功率。

43、在一些实施例中，所述目标函数的表达式为：

44、min(cinv+copr+ct)；

45、其中，cinv表示所述目标配电网的投资成本，copr表示所述目标配电网的运行成本，ct表示所述目标配电网的远期目标差距的惩罚成本。

46、在一些实施例中，所述配置参数包括：

47、所述目标配电网的柔性负荷、电源、电网、负荷和储能各侧的投资容量，以及柔性负荷、电源、电网、负荷和储能各侧的成本。

48、本说明书第二方面提供了一种基于柔性负荷的配电网配置装置，包括：

49、参数确定单元，用于确定含至少两种柔性负荷的目标配电网的演化参数；

50、模型构建单元，用于基于所述演化参数，根据预设的目标函数和预设的约束条件，构建包含所述目标函数以及所述约束条件的配电网源网荷储演化模型，其中，所述预设的约束条件包括以下至少之一：至少两种柔性负荷的柔性负荷约束、可再生能源的发电机组运行约束以及所述目标配电网的运行约束；

51、模型演化单元，用于对所述配电网源网荷储演化模型求解，得到所述目标配电网的配置参数。

52、本说明书第三方面提供了一种电子设备，包括：

53、存储器和处理器，所述处理器和所述存储器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而上述第一方面所述方法的步骤。

54、本说明书第四方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

55、本说明书提供的基于柔性负荷的配电网配置方法，通过对目标配电网演化参数的确定，构建包含目标函数以及约束条件的配电网源网荷储演化模型，其中的约束条件可以包括至少两种柔性负荷的柔性负荷约束、可再生能源的发电机组运行约束以及目标配电网的运行约束中的至少一种。即本说明书的基于柔性负荷的配电网的配置方法，在对配电网进行演化时，基于多种柔性负荷特性，在目标配电网需求侧建立多类型柔性负荷约束，可以提高目标配电网对可再生能源的消纳能力，并且构建的包含目标函数以及约束条件的配电网源网荷储演化模型，可以用于对目标配电网的规划建设以及负荷侧的负荷预测。