基于源与荷不确定性的vsc-mtdc鲁棒优化潮流方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统优化运行技术领域，具体的说涉及电压源换流器-多端柔性 直流输电（VSC-MTDC)系统基于源与荷不确定性的鲁棒优化潮流研宄方法。
【背景技术】
[0002] 自柔性直流输电发展以来，支持了大批分布式电源特别是大规模集中式风电的接 入，然而风能的自然属性决定了风力发电的强波动性和强间歇性，这种不确定性因素给含 风电场的电力系统潮流优化带来新的问题和挑战。另外，电力负荷用电与否也具有一定的 随机性，加之在负荷需求侧管理体制下发展起来的柔性负荷，能主动参与电网调节机制，实 现与电源侧双向互动，这使得配网优化研宄更加复杂。
[0003] 传统大规模风电并网优化研宄大多是建立在确定风电以及负荷预测的基础上进 行的，然而，风电以及负荷功率预测与实际相比仍存在较大误差，利用风电及负荷功率预测 数据对系统进行优化，忽视了风电以及负荷的不确定性带来的影响，从而无法及时应对系 统可能发生的极端运行情况，导致系统的运行安全受到严重威胁。因此在制定含风电场的 电力系统优化策略时，必须考虑风电不确定性以及负荷不确定性给电网带来的影响。
[0004] 目前，综合考虑风电和负荷不确定性的新能源分布式发电系统的优化研宄甚少， 因此在风电、负荷预测基础上增加其不确定性因素的电力系统优化方法以及优化模型亟待 建立，基于风电以及柔性负荷不确定性的VSC-MTDC系统鲁棒优化潮流研宄具有重要研宄 意义。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题是：针对现有的在数据预测基础上的电力系统优化方 法在解决含有不确定性因素的电力系统优化问题的不足，本文以基于源与荷不确定性的 VSC-MTDC稳态潮流优化为例，首先在风速以及负荷预测基础上建立不确定性风机出力模型 与不确定性柔性负荷模型，然后建立柔性直流输电网母线电压违规费用、电能传输损耗费 用最小的优化目标函数，利用鲁棒优化技术将目标函数的求解问题转化为含不确定性因素 的最坏情况下的最小保守结果，最后结合智能优化算法对鲁棒优化模型进行求解。
[0006] 本发明解决技术问题采取的技术方案是：
[0007] 1、建立不确定性风机数学模型：
[0008] 在风速预测数据基础上增加不确定性因素，使得任一时刻下风速都在基于该点预 测风速的一个不确定邻域之间变动，则不确定性风速数学模型可用下式表示：
【主权项】
1. 基于源与荷不确定性的VSC-MTDC鲁棒优化潮流方法，其特征在于：首先建立不确定 性风机出力模型与可实现削峰填谷的不确定性柔性负荷模型，为提高风电消纳能力，风机 出力一部分用于满足负荷用电需求，剩余部分则通过多端柔性直流输电网络传输送出，通 过建立柔性直流输电网电压违规费用以及电能传输损耗费用最小的优化目标函数，以鲁棒 优化技术结合智能优化算法实现系统在风机发电、负荷用电均不确定基础上的优化目标函 数的求解，为VSC-MTDC系统中VSC提供合理的电压以及功率控制基准值，确保系统在不确 定性条件下安全、稳定、经济运行。
2. 按照权利要求1所述的不确定性风机出力模型，其特征在于，根据长时间尺度下风 速预测数据建立不确定性风速模型，实现任一时刻下风速均在某一范围内变动，将不确定 风速代入风机出力与风速关系式即可得到不确定性风机出力模型。
3. 按照权利要求1所述的不确定性柔性负荷模型，其特征在于，根据长时间尺度下用 电负荷预测数据建立不确定性负荷模型，实现任一时刻下的负荷用电量均在某一范围内变 动，在此基础上进而建立不确定性柔性负荷模型，实现柔性负荷功率调平功能。
4. 按照权利要求1所述的鲁棒优化技术求解含有不确定性因素的VSC-MTDC优化目标 函数，其特征在于，首先需建立确定变量的不确定性集合，然后理性决策不确定变量，即在 不确定参数变化范围内寻求一个最优解，不但使得约束条件在不确定参数的所有可能取值 下均得到满足，而且使得系统在安全运行前提下提高经济性。
5. 按照权利要求4所述的鲁棒优化技术求解含有不确定性因素的VSC-MTDC优化目标 函数，其具体实现方法为：首先在所有不确定性集合内求得目标优化函数的所有保守最大 值，目的是使优化结果满足所有不确定性下的极限情况；然后在长时间尺度下取所有保守 最大值的最小保守结果，在数学上可将此类带不确定性因素的求目标函数min问题归结为 一类带约束的min-max-min优化问题。
6. 按照权利要求5所述的鲁棒优化技术求VSC-MTDC稳态运行潮流，其特征在于，特别 适合求解带有不确定性因素的电力系统优化问题。
【专利摘要】本发明针对电压源换流器-多端柔性直流输电(VSC-MTDC)稳态潮流，综合考虑风机发电量与负荷用电量的不确定性，利用鲁棒优化技术，公开提出一种基于源与荷不确定性的VSC-MTDC鲁棒优化潮流研究方法。本发明打破常规基于风电以及负荷预测确定模型的电力系统潮流优化方法，在风速与风机出力关系式基础上建立不确定性风机出力模型，在负荷预测基础上建立不确定性负荷模型并实现柔性负荷峰谷调平的功能，进而建立柔性直流输电网络优化目标函数，在风机发电、负荷用电均不确定情况下用鲁棒优化方法结合智能优化算法实现优化目标函数的求解，为VSC-MTDC系统中VSC提供合理的功率、电压控制基准值，力求系统在不确定性条件下安全、稳定、经济运行。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104778519
【申请号】CN201510226091
【发明人】康忠健, 陈瑶, 于洪国
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年5月6日