一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法及系统与流程

本发明属于电力安全，具体涉及一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法及系统。

背景技术：

1、新能源渗透率的逐步升高为电力系统运行带来了新的挑战。一方面，风电及光伏等新能源机组的出力间歇性以及有限的功率控制能力，使得电网源端的不确定性增大，导致荷侧需求与源侧出力的时空特性极易出现严重错位，传统的“源随荷动”的调控模式难以为继；另一方面，火电占比的降低使得系统的低惯性特征突出，系统调节能力和稳定性水平大幅下降，因此，为保障新能源的充分消纳和电力系统的安全性及可靠性，需要更多的灵活性资源参与调度，特别是分布在需求侧的柔性负荷。

2、分布在需求侧的柔性负荷主要包括温控负荷、虚拟电厂及分布式储能等，这些可控的柔性负荷均可通过一定的控制方法参与调节系统平衡，具有大比例、快速连续调节能力，允许在短时间内大幅度降低负荷功率。通过对这类负荷进行紧急调节，可有望在保证电网安全稳定的前提下，提高紧急控制的精细化水平，改善安全稳定控制效果，最大限度地减少对用户用电体验的干扰，提升网-荷友好性，解决某些场景下紧急切负荷控制措施难以实施的问题。

3、目前，国内外许多学者对紧急控制场景下的柔性负荷优化调度进行了大量研究，并取得了一定的成果。文献[1]提出一种新型电力系统下源荷储协调调度方法，利用储能和柔性负荷调压能力提高紧急状态下联络线传输能力，利用储能中心和负荷聚合商优化正常状态下等效负荷，减少供电能力不足；文献[2]提出了协调经济性及事故评级的紧急减负荷控制优化方法，以归一化的经济代价及减负荷率均衡性指标的加权和为目标函数，在考虑电压、支路潮流、频率偏移等约束的基础上，构建紧急减负荷控制优化问题的数学模型；文献[3]提出依据与故障节点的电气距离对负荷节点进行分层控制；文献[4]提出一种基于功率缺额灵敏度的切负荷算法。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：由于需求侧柔性负荷数量众多，现有的模型没有结合紧急情况下柔性负荷控制规则背景，缺乏统一的模型，且模型约束考虑不够全面，难以充分利用需求侧柔性负荷的潜在灵活性。同时，随着求解规模不断增大，模型优化求解速度会大大降低，难以达到紧急情况下快速连续调节应用的要求。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：根据调度中心发布的调度时段，柔性负荷上报调节时段内自身调节参数至调度中心；根据调度中心发布的紧急调度负荷总需求值以及调度周期，构建紧急控制场景下的柔性负荷优化调度模型；采用优先顺序法按照柔性负荷最大调节量上限大小对柔性负荷进行排序，申报最大调节量上限更大的柔性负荷排序靠前优先进行调用；在满足约束条件下，对排序靠前的柔性负荷按照其最大调节量上限优先进行调用，直至满足紧急调度负荷总需求值，输出计算结果，返回给调度中心直接调用柔性负荷。

4、作为本发明所述的一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的一种优选方案，其中：所述参数包括柔性负荷主体响应调节量、向上最大调节量上限及向下最大调节量上限；

5、所述柔性负荷包括独立负荷和负荷聚合商，柔性负荷主体以15分钟为一个时段申报调节数据，pi,t为柔性负荷主体i在t时刻的响应调节量；up lim iti为柔性负荷主体i申报的最大调节上限；down lim iti为柔性负荷主体i申报的最大调节下限。

6、作为本发明所述的一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的一种优选方案，其中：所述紧急控制场景下的柔性负荷优化调度模型包括柔性负荷调节量最小为目标函数，构建系统负荷调节量约束，即柔性负荷调节量之和应该大于或者等于紧急调度负荷总需求值；构建单个柔性负荷调节量约束，即柔性负荷调节量之和不应该大于其上报的最大调节量上限；

7、作为本发明所述的一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的一种优选方案，其中：所述目标函数表示为，

8、

9、式中，ndr为柔性负荷主体数量；t为总调度时段；pi,t为柔性负荷主体i在t时刻的调节量。

10、作为本发明所述的一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的一种优选方案，其中：所述约束条件包括系统负荷调节量约束和单个柔性负荷调节量约束；

11、对于系统负荷调节量约束，柔性负荷调节量之和应该大于或者等于调度中心发布紧急调度负荷总需求值，表示为：

12、

13、式中，ndr为柔性负荷主体数量；pi,t为柔性负荷主体i在t时刻的调节量；pdrrequired,t为系统在t时刻的总负荷需求；

14、对于单个柔性负荷调节量约束，柔性负荷调节量之和不应该大于其上报的最大调节量上限，表示为：

15、

16、式中，down lim iti为柔性负荷在时段t的向下调节量上限,up lim iti为柔性负荷在时段t的向上调节量上限。

17、作为本发明所述的一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的一种优选方案，其中：所述对柔性负荷进行排序包括利用优先顺序算法对所有申报的用户包括独立用户及负荷聚合商用户依据其申报的最大调节量上限即down lim iti或up lim iti进行排序，申报最大调节量上限更大的柔性负荷排序靠前，优先进行调用，直至大于或者等于紧急调度负荷总需求值；

18、柔性负荷优先顺序约束表示为：

19、minorder≤orderi≤maxorder

20、orderi≠orderj,

21、其中，orderi为柔性负荷主体i的优先顺序，数值越小，优先级越高，maxorder为柔性负荷主体的最大优先顺序，minorder为柔性负荷主体的最小优先顺序，orderlist为柔性负荷主体的优先顺序列表，按照优先级从高到低排列，adjustlist为柔性负荷主体的调节量列表，按照优先顺序列表的顺序排列。

22、作为本发明所述的一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的一种优选方案，其中：所述优先顺序算法包括初始化柔性负荷的优先顺序为orderi＝i，按照柔性负荷的编号顺序排列；

23、根据柔性负荷的向下或向上调节量上限，计算柔性负荷的调节潜力，表示为potentiali＝downlimiti,t+uplimiti,t；

24、根据柔性负荷的调节潜力，对柔性负荷进行排序，调节潜力越大的柔性负荷，优先顺序越高，即orderi越小；若柔性负荷的调节潜力相同，则保持原来的优先顺序不变；得到优先顺序列表orderlist。

25、根据优先顺序列表，依次从优先级最高的柔性负荷开始，计算其调节量pi,t，使其满足单个柔性负荷调节量约束和柔性负荷优先顺序约束；

26、若系统的负荷需求为正，则优先选择向下调节的柔性负荷，表示为pi,t＝-downlimiti,t；

27、若系统的负荷需求为负，则优先选择向上调节的柔性负荷，表示为pi,t＝uplimiti,t；

28、检查系统的负荷需求是否已经满足若满足，则输出调节量列表adjustlist，并结束算法；若不满足，则返回重新计算柔性负荷的调节潜力，并更新优先顺序列表和调节量列表，直到满足系统的负荷需求为止。

29、本发明的另外一个目的是提供一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的系统，其能通过实施紧急控制场景下的柔性负荷优化调度，解决了电力系统在紧急情况下快速、高效调度柔性负荷的技术问题。

30、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电站安防智能监控系统，包括数据收集和上报模块、调度中心模块、优化调度模型构建模块、排序和优先顺序算法模块、调节量计算和调用模块以及反馈和监控模块；

31、所述数据收集和上报模块用于收集柔性负荷的实时数据并上报至调度中心，包括负荷调节参数和状态信息；

32、所述调度中心模块用于作为调度命令和信息的集中处理中心，发布紧急调度负荷总需求值和调度周期，接收并处理柔性负荷的数据上报；

33、所述优化调度模型构建模块用于基于接收的数据和系统需求，构建适合紧急控制场景下的柔性负荷调度模型，设定目标函数和约束条件；

34、所述排序和优先顺序算法模块用于根据柔性负荷的调节潜力对其进行排序，并决定调用顺序；

35、所述调节量计算和调用模块用于根据排序和系统需求计算各柔性负荷的调节量，并确定哪些柔性负荷将被调用；

36、所述反馈和监控模块用于监控调度执行情况并提供反馈，实时监控调度结果并及时调整调度策略。

37、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的步骤。

38、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种紧急控制场景下的柔性负荷优化调度方法的步骤。

39、本发明的有益效果：根据紧急控制场景下的切负荷需求，构建日内紧急控制场景下的柔性负荷优化调度模型，以柔性负荷调节量最小为目标函数，构建系统负荷调节量约束和单个柔性负荷调节量约束，并采用优先顺序法按照柔性负荷最大调节量上限大小对柔性负荷进行排序，申报最大调节量上限更大的柔性负荷排序靠前优先进行调用，实现紧急调控模式整体调控。利用5000个柔性负荷规模系统测试实时调度优化速度，计算时间为0.569秒，满足满足紧急情况下快速高效调整负荷的需求。