一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法及系统

本发明涉及配电网，尤其是涉及一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法及系统。

背景技术：

1、与传统机械开关相比，多端智能软开关避免了频繁变位造成的安全隐患，实现了对配电网网络潮流的灵活快速调节，使得配电网网络形态结构更加柔性，综合了放射状和环网状供电方式的优点。此外，多端智能软开关接入配电网能够起到降低网损、平衡馈线负荷、提高供电可靠性、提供电压无功支撑以及促进分布式可再生能源消纳等作用。随着以多端智能软开关为代表的柔性互联装置在配电网中的广泛应用，传统配电网正向柔性配电网发展。专利申请cn105449713a公开一种考虑分布式电源特性的有源配电网智能软开关规划方法，在规划层面对柔性电力电子装置的接入进行了考虑。但配电网中不确定因素不断增加，使规划方法的适用性受到影响。

2、如，分布式可再生能源出力的波动性和间歇性以及多样化负荷用电的随机性，加剧了柔性配电网“源-荷”供需不匹配程度，导致部分可再生能源可能无法有效消纳以及部分用户电能供应无法得到可靠保障，弃能、切负荷问题严峻。因此，如何进一步在具备前瞻性、全局性视角的规划阶段解决弃能、切负荷问题，降低不确定性因素带来的运行风险，成为柔性配电网扩展规划的一项重要任务。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法及系统，能够为柔性配电网有效应对“源-荷”不确定性提供保障，妥善规避运行风险。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，应用于含多端智能软开关的柔性配电网，包括以下步骤：

4、构建柔性配电网不确定性因素概率分布模型；

5、基于所述柔性配电网不确定性因素概率分布模型，引入条件风险价值理论，构建柔性配电网弃能切负荷条件风险约束；

6、构建柔性配电网两阶段随机扩展规划模型，该柔性配电网两阶段随机扩展规划模型的目标为年综合费用最小，约束条件包括所述柔性配电网弃能切负荷条件风险约束；

7、对所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型进行求解，得到最佳规划方案。

8、进一步地，所述柔性配电网不确定性因素包括分布式可再生能源出力和负荷功率。

9、进一步地，所述柔性配电网弃能切负荷条件风险约束表示为：

10、0≤cvarβ(x)≤qcvar

11、其中，cvarβ(x)表示损失函数f(x,y)在给定置信水平β下的cvar值，x为一决策向量，y为引发不确定性事件的随机向量，qcvar为条件风险阈值。

12、进一步地，所述柔性配电网不确定性因素概率分布模型包括风速与分布式风电出力概率分布模型、光照强度与分布式光伏出力概率分布模型和负荷功率不确定性概率分布模型；

13、所述柔性配电网弃能切负荷条件风险约束包括分布式风电弃能量条件风险约束、分布式光伏弃能量条件风险约束和终端用户切负荷量条件风险约束。

14、进一步地，所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型的约束条件还包括设备投资建设约束、网络拓扑结构约束和柔性配电网运行安全约束。

15、进一步地，所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型中，第一阶段为获取对设备的投资决策，第二阶段为在确定所述投资决策后，对各个随机场景进行模拟运行优化。

16、进一步地，所述设备包括变压器、线路、多端智能软开关、分布式风电、分布式光伏、静止无功补偿器中的一个或多个。

17、进一步地，采用基于benders分解的算法框架求解所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型，具体包括：

18、将柔性配电网两阶段随机扩展规划模型的求解问题分为主问题和子问题，主问题用于确定所述投资决策，子问题是随机场景下的模拟运行问题，用于求解柔性配电网最优运行状态；

19、在确定所述投资决策后求解子问题，并在主问题中引入辅助变量，同时添加包含子问题对偶变量的割集，在逐次迭代过程中将子问题的优化结果反馈给主问题，完成求解。

20、本发明还提供一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划系统，包括存储器、处理器以及存储于存储器上并能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，实现如上所述的方法步骤。

21、本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述方法的指令。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、1、本发明构建了柔性配电网不确定性因素概率分布模型，能够准确刻画分布式可再生能源与负荷的不确定性，为柔性配电网优化规划奠定基础，提高规划可靠性。

24、2、本发明基于条件风险价值理论，构建了柔性配电网弃能切负荷条件风险约束，能够合理管控一定置信水平下的运行风险大小，并能充分考虑超出给定置信水平的期望运行风险大小。

25、3、本发明通过建立的柔性配电网两阶段随机扩展规划模型获得规划方案，能够有效促进分布式可再生能源消纳，有效提升柔性配电网分布式可再生能源消纳水平，降低切负荷风险，在保证经济性的同时提升柔性配电网应对风险能力。

26、4、本发明采用基于benders分解的算法框架进行求解，能够有效提高求解效率。

27、5、通过本发明方法的实施能够发挥多端智能软开关的潮流调节能力，同时在经济性和抗风险性方面表现出良好的性能。

技术特征：

1.一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，所述柔性配电网不确定性因素包括分布式可再生能源出力和负荷功率。

3.根据权利要求1所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，所述柔性配电网弃能切负荷条件风险约束表示为：

4.根据权利要求1所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，所述柔性配电网不确定性因素概率分布模型包括风速与分布式风电出力概率分布模型、光照强度与分布式光伏出力概率分布模型和负荷功率不确定性概率分布模型；

5.根据权利要求1所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型的约束条件还包括设备投资建设约束、网络拓扑结构约束和柔性配电网运行安全约束。

6.根据权利要求1所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型中，第一阶段为获取对设备的投资决策，第二阶段为在确定所述投资决策后，对各个随机场景进行模拟运行优化。

7.根据权利要求6所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，所述设备包括变压器、线路、多端智能软开关、分布式风电、分布式光伏、静止无功补偿器中的一个或多个。

8.根据权利要求6所述的计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法，其特征在于，采用基于benders分解的算法框架求解所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型，具体包括：

9.一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划系统，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储于存储器上并能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，实现如权利要求1-8任一所述的方法步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述方法的指令。

技术总结
本发明涉及一种计及运行风险的柔性配电网随机扩展规划方法及系统，所述方法包括以下步骤：构建柔性配电网不确定性因素概率分布模型；基于所述柔性配电网不确定性因素概率分布模型，引入条件风险价值理论，构建柔性配电网弃能切负荷条件风险约束；构建柔性配电网两阶段随机扩展规划模型，该柔性配电网两阶段随机扩展规划模型的目标为年综合费用最小，约束条件包括所述柔性配电网弃能切负荷条件风险约束；对所述柔性配电网两阶段随机扩展规划模型进行求解，得到最佳规划方案。与现有技术相比，本发明能够有效提升柔性配电网分布式可再生能源消纳水平，降低切负荷风险，发挥多端智能软开关的潮流调节能力，同时在经济性和抗风险性方面表现出良好的性能。

技术研发人员：张沈习,王浩宇,曹佳晨,程浩忠
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14