输配协同优化模型的建立方法及系统、介质、计算机设备

本发明专利属于大电网调度领域，具体涉及一种基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法、计算机可读存储介质、计算机设备、基于配网投影的输配协同优化模型的建立系统。

背景技术：

1、在“双碳”目标的驱动下，以新能源为主体的新型电力系统将加速构建。不过，由于风光具有波动性、不确定性和波动性等属性，因此，与风光的属性密切关联的新型电力系统的优化进度以及程度也在一定程度上受到了影响。在输电网与配电网之间的耦合互动愈加频繁的前提下，如何保证新型电力系统的协同性也变得更加具有挑战性。具体而言，如何协调输配两级电网之间的运行策略以提高新能源电力系统的消纳能力，以及如何在此基础上尽可能地降低电网的整体运行成本已成为关于新型电力系统的研究的热点问题。采用输配分离调度模式对新型电力系统进行优化往往会导致电网资源利用不充分，并因此无法保证基于输配分离调度模式的调度结果在整体上的最优性。因此可通过输配电网协同优化的方式对新型电力系统进行优化。

2、关于输配电网协同优化的研究，目前大多利用一些分布式算法将关于新型电力系统进行优化的集成问题分解为若干子问题，在此基础上，通过输配电网交换边界耦合变量来求解相应的子问题。目前已有的输配电网协同优化方法主要包括基于拉格朗日松弛的方法、异质分解方法、benders分解方法、最优条件分解法和广义主从分裂法等。基于拉格朗日松弛的方法包括交替乘子法(admm)、目标级联分析法(atc)、近端信息传递(pmp)和辅助问题原理(app)等。如以主动配电网的可行域作为多面体，通过降维处理以便计算。具体而言，将主动配电网的复杂的高维可行域投影到公共耦合节点的二维可行域，对于该区域中的任何操作点，主动配电网总是可以找到一个可行的控制策略，该策略总是可以满足所有内部约束。如可行域投影算法的求解主要采用的是半平面法和渐进顶点枚举法(pve)。

3、在输配电网一体化研究领域，基于建立的配电网侧的灵活性资源聚合可行域的输配协同优化调度模型，为灵活性资源聚合体参与电网调控的模型设计提供了良好示范参考。不过，大多的配网侧的资源建模较为单薄，如何针对模型进行优化尚存一定的提升空间，相应地，基于提升的协同优化有望使得配电网具有更灵活的调节能力。

技术实现思路

1、为了至少一定程度地解决上述问题，本发明提供了一种基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，该方法包括：基于获取的风机出力和光伏出力的历史数据，建立可再生能源出力模型；基于可再生能源出力模型，建立计及可再生能源以及储能能源的配电网有功-无功可行域投影模型；对所述配电网有功-无功可行域模型求解，确定配电网等效耦合节点；基于所述配电网等效耦合节点，建立包含配电网等效耦合节点约束的基于配网投影的输配协同优化模型，以便：通过该基于配网投影的输配协同优化模型，根据输电网对输配系统进行调度。

2、通过这样的构成，给出了输配协同优化模型的可能的建立方式。

3、对于上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，在一种可能的实施方式中，所述基于获取的风机出力和光伏出力的历史数据，建立可再生能源出力模型包括：基于获取的风机出力和光伏出力的历史数据，生成每个时段的风机出力概率密度函数和光伏出力概率密度函数；根据风机出力概率密度函数和光伏出力概率密度函数，建立每个时段的风光出力联合分布函数；根据所述风光出力联合分布函数，确定累积概率所对应的每个时段的风机出力和光伏出力。

4、通过这样的构成，给出了考虑了风光相关性的可再生能源出力模型的可能的建立方式。

5、对于上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，在一种可能的实施方式中，所述根据风机出力概率密度函数和光伏出力概率密度函数，建立每个时段的风光出力联合分布函数包括：根据风机出力概率密度函数和光伏出力概率密度函数，基于frank-copula函数建立每个时段的风光出力联合分布函数。

6、通过这样的构成，给出了风光出力联合分布函数的一种具体的建立方式。

7、对于上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，在一种可能的实施方式中，所述对所述配电网有功-无功可行域模型求解，确定配电网等效耦合节点包括：采用顶点枚举算法对所述配电网有功-无功可行域模型求解，确定配电网等效耦合节点。

8、通过这样的构成，能够谋通过将配电网等效耦合节点当作输电网的一个节点，对输配系统整体进行优化调度。

9、对于上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，在一种可能的实施方式中，，所述基于配网投影的输配协同优化模型的目标函数为：

10、

11、或者

12、

13、式中：f为输配系统的总成本，t为调度周期总时段数；sdist为接入输电网的配电网集合；为输电网中的发电机集合；为输电网的供电成本函数；表示输电网中第i台发电机有功出力；p0,k,t表示配电网k在时段t的等效节点有功功率；a′i、b′i和c′i分别为配电网等效机组常数价格系数、一次价格系数和二次价格系数；

14、f1为输配系统的输电网的供电成本，ai、bi和ci分别为输电网机组i的耗量特性系数。

15、通过这样的构成，给出了基于配网投影的输配协同优化模型的目标函数的可能的形式。

16、对于上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，在一种可能的实施方式中，所述基于配网投影的输配协同优化模型的约束条件包括潮流约束和配电网等效耦合节点约束，

17、其中，所述潮流约束包括：

18、(1)功率平衡约束：

19、

20、式中，和分别为输电网中的负荷节点集合和支路集合；ndist为配电网数量；为输电网负荷节点r在时段t的负荷功率；为输电网线路l在时段t的网损。

21、(2)线路传输功率约束：

22、

23、式中，为输电网线路l在时段t的传输功率；为输电网线路l的最大允许传输功率。

24、(3)发电机出力约束：

25、

26、式中，和分别为输电网机组i的最大、最小技术出力。

27、(4)机组爬坡约束：

28、

29、式中，为输电网中第i台发电机在t-1时刻的出力；rui和rdi分别为机组i最大上坡率和最小下坡率。

30、其中，所述配电网等效耦合节点约束包括：

31、

32、式中，为主动配电网k的公共配电网等效耦合节点的二维可行域。

33、对于上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法，在一种可能的实施方式中，所述基于可再生能源出力模型，建立计及可再生能源以及储能能源的配电网有功-无功可行域投影模型包括：

34、所述配电网的二维可行域投影模型的约束包括：

35、(1)线路功率约束，包括：

36、

37、

38、

39、式中：bbq和gbq分别是节点b和q之间线路的电导和电纳值；(vb,t、θb,t)和(vq,t、θq,t)分别是节点b和q在时间t的(电压幅值的平方、相角)；和分别代表节点b和q之间线路的有功功率和无功功率；是节点b和q之间线路容量；

40、(2)电压幅值和相位角约束，包括：

41、

42、式中：vmax和vmin分别是电压幅值平方的上界和下界；θmax和θmin分别是电压相角的上界和下界，需要说明的是，此处分别去60°和-60°；

43、(3)分布式电源输出可控范围约束，包括：

44、

45、

46、

47、式中：分别是pvj在时间t时的实际输出功率和最大输出功率；分别是mtk在时间t时的实际输出功率和最大输出功率；是风机的爬坡功率上限；

48、(4)有功和无功平衡约束，包括：

49、

50、

51、

52、

53、式中：p0,k,t和q0,k,t分别为配电网等效耦合节点的有功功率和无功功率；为节点b在时间t的负荷。

54、(5)储能约束，包括：

55、

56、

57、socmin≤soct≤socmax  (19)

58、

59、

60、式中：soc0和soc1分别为0时刻和1时刻电化学储能的荷电状态；soct-1和soct分别为t和t-1时刻电化学储能的荷电状态；ηc和ηd分别是充电效率和放电效率；socmin和socmax分别为电化学储能最小和最大荷电状态；和分别为充电功率和放电功率；和分别为额定充电功率和额定放电功率。

61、通过这样的构成，给出了配电网有功-无功可行域投影模型的可能的建立方式。

62、在第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述任一项所述的基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法。

63、可以理解的是，该计算机可读存储介质具有前述任一项所述的基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法的所有技术效果，在此不再赘述。

64、本领域技术人员能够理解的是，本发明实现其基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法中的全部或部分流程，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计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，可以理解的是，该程序代码包括但不限于执行上述基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法的程序代码。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。

65、在第三方面，本发明提供了一种计算机设备，该设备包括存储器和处理器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行前述任一项所述的基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法。

66、可以理解的是，该设备具有前述任一项所述的基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法的所有技术效果，在此不再赘述。该设备可以是包括各种电子设备形成的计算机控制设备。

67、在第四方面，本发明提供了一种基于配网投影的输配协同优化模型的建立系统，所述控制系统包括控制模块，所述控制模块被配置为能够执行前述任一项所述的基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法。

68、可以理解的是，该计算机可读存储介质具有前述任一项所述的基于配网投影的输配协同优化模型的建立的所有技术效果，在此不再赘述。

69、在本发明的描述中，“控制模块”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。

70、进一步，应该理解的是，由于控制模块的设定仅仅是为了说明对应于本发明的基于配网投影的输配协同优化模型的建立方法的系统中的功能单元，因此控制模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，控制模块的数量为一个仅仅是示意性的。本领域技术人员能够理解的是，可以根据实际情况，对控制模块进行适应性地拆分。对控制模块的具体拆分形式并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。

71、相较于现有技术，本发明的优选实施方式具有的有益效果包括：通过顶点枚举算法求解配电网的二维可行域投影，可将配电网的等效配电网等效耦合节点同输电网进行优化并构建了从全局角度考虑的输配(电网)协同优化方法，避免了输配电网之间的交替迭代、信息交换，并因此实现了输配优化方法的快速并保证了各级电网信息的私密性；通过建立的可再生能源出力模型和配电网二维可行域投影模型，能够充分地利用配电网内部的各种灵活性资源并使其参与调度，提高了可再生能源中的风光能源的消纳率，并因此保证了电力系统得以安全稳定地运行。