一种基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法

1.本发明属于电力系统自动化技术领域，特别涉及一种基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法。


背景技术：

2.随着减碳目标的提出，源侧的可再生能源装机容量逐年攀升，荷侧电动车、储能等交互式设备与电网互动越加频繁，电力系统的不确定性大大增加了。在这一背景下，电网阻塞问题已经越来越受到专家学者们的关注。
3.对于线路过载后的紧急控制，电网往往根据功率灵敏度矩阵进行发电机出力调整或切负荷。但功率灵敏度只能衡量某个节点功率变化所引起的线路功率的变化量，无法反映其控制代价。


技术实现要素：

4.针对背景技术存在的问题，本发明提供一种基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法，包括以下步骤：
6.步骤1、计算功率削减量；
7.步骤2、获取每个节点的控制模型；
8.步骤3、计算当前功率灵敏度；
9.步骤4、计算代价灵敏度；
10.步骤5、分配一对加出力节点和减出力节点，进行一个功率步长的资源调控；
11.步骤6、判断是否完成功率调节，若完成，则输出调控策略；若否，则回到步骤2。
12.在上述基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法中，步骤1的实现包括：获取当前的功率实际值，根据控制目标功率值计算得出：
[0013][0014]
式中，δp
cg
为计算的出的功率削减量，p
cg
是线路当前的功率值，是线路的传输功率极限，σ1是目标系数，σ1一般小于1，σ2是动作可靠系数，σ2一般大于1。
[0015]
在上述基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法中，步骤2所述获取每个节点的控制模型，各控制对象评估内容如下：
[0016]
步骤2.1、计算设定时间内控制节点可上调响应响应量和可下调响应量：
[0017]
δp
down
＝min{p
j-pj,pjξ
down
θ}
[0018][0019]
式中，pj是节点功率，pj是节点j的功率上限，是节点j的功率下限，ξ
down
、ξ
up
分别
是节点j向下、向上调节功率在设定时间尺度内的响应系数，θ是控制对象完成全部响应量的置信度；
[0020]
步骤2.2、计算代价系数α
j,n
：
[0021]
αj＝fs(pj)
[0022]
式中，αj是节点j的代价系数，s是控制方式，其值为1时代表功率上调，其值为0 时代表功率下调；
[0023]
步骤2.3、当电网停止发送调控指令时，资源会由于激励机制的终止而出现功率的返回现象；根据不同的资源类型，获取返回速度ξ
back
。
[0024]
在上述基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法中，步骤3的实现包括：
[0025]
步骤3.1、计算当前的功率灵敏度，若功率灵敏度小于0，标记该节点为加出力节点，若不然，标记该节点为减出力节点；
[0026]
步骤3.2、支路b功率变量与节点n注入功率变量之间的功率灵敏度η
bn
计算式为：
[0027][0028]
式中，下标b∈b代表第b条线路，下标n∈n代表第n个节点；ub和分别为第b条线路的首端电压模值和相角；un和分别为第n个节点的电压模值和相角；λ
bn
为线路b电流对节点n电流的敏感度，其矩阵形式具体为：
[0029][0030]
式中，yb为支路电纳矩阵，a为节点关联矩阵，yn为节点电纳矩；λ
bn
为矩阵中第b行，第n列的值。
[0031]
在上述基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法中，步骤4的实现包括：计算当前的代价灵敏度矩阵；节点n对第b条线路的代价灵敏度表示为：
[0032][0033]
式中，αn是节点n在一个功率控制步长下的代价；η
bn
为功率灵敏度；代价灵敏度矩阵表示为：
[0034][0035]
矩阵中，β
bn
定义了支路传输功率产生削减量时，某个节点所付出的代价。
[0036]
在上述基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法中，步骤5的实现包括：从加出力节点和减出力节点中选取一对代价灵敏度最小的节点进行一个功率步长的调控，将本次调控并入调控策略中。
[0037]
与现有技术相比，本发明代价灵敏度定义了支路传输功率产生削减量时，某个节
点所付出的代价。基于代价灵敏度的调控策略输出方法通过对所获取的资源序列进行排序，其运算速度快，能符合电网阻塞紧急控制的需求。代价灵敏度矩阵，能够权衡好所控节点对于电网阻塞的疏通效果以及控制代价。因此代价灵敏度既考虑了控制的经济性，又考虑了控制效果。
附图说明
[0038]
图1为本发明一个实施例电网阻塞策略输出流程图。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0041]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0042]
本实施例通过各节点不同类型控制对象的功率控制完成阻塞线路的功率削减，其核心在于根据代价灵敏度矩阵对控制对象的优先级进行排序。本实施例所提出了代价灵敏度矩阵，能够权衡好所控节点对于电网阻塞的疏通效果以及控制代价，以代价灵敏度确定调控优先级，对已获取的资源序列进行排序，在迭代调控过程中不断刷新代价灵敏度矩阵，完成对电网阻塞的调控策略输出。
[0043]
本实施例是通过以下技术方案来实现的，一种基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0044]
s1，计算线路所需的功率削减量。获取当前的功率实际值，根据控制目标功率值计算得出：
[0045][0046]
式中，δp
cg
为计算的出的功率削减量，p
cg
是线路当前的功率值，是线路的传输功率极限，σ1是目标系数，σ1一般小于1，σ2是确保动作可靠性的可靠系数，σ2一般大于1。
[0047]
s2，获取每个节点的控制模型。各控制对象评估内容应包括以下几个方面：
[0048]
步骤2.1，计算设定时间内控制节点可上调响应响应量和可下调响应量：
[0049]
δp
down
＝min{p
j-pj,pjξ
down
θ}
[0050][0051]
式中pj是节点功率，pj,是节点j的功率上下限，ξ
down
,ξ
up
分别是节点j向下、向上调节功率在设定时间尺度内的响应系数，θ是控制对象完成全部响应量的置信度。
[0052]
步骤2.2，计算代价系数α
j,n
，本发明考虑了所控对象当前的功率值、控制方式而决定。
[0053]
αj＝fs(pj)
[0054]
式中，αj是节点j的代价系数，s是控制方式，其值为1时代表功率上调，其值为0 时代表功率下调。
[0055]
步骤2.3，当电网停止发送调控指令时，资源会由于激励机制的终止而出现功率的返回现象。根据不同的资源类型，还需获取返回速度ξ
back
。
[0056]
s3，计算当前的功率灵敏度。若功率灵敏度小于0，标记该节点为加出力节点，若不然，标记该节点为减出力节点。支路b功率变量与节点n注入功率变量之间的功率灵敏度η
bn
计算式为：
[0057][0058]
式中，下标b∈b代表第b条线路，下标n∈n代表第n个节点。ub和分别为第b条线路的首端电压模值和相角；un和分别为第n个节点的电压模值和相角。λ
bn
为线路b电流对节点n电流的敏感度，其矩阵形式具体为：
[0059][0060]
式中yb为支路电纳矩阵，a为节点关联矩阵，yn为节点电纳矩。λ
bn
为矩阵中第b行，第n列的值。
[0061]
s4，计算当前的代价灵敏度矩阵。节点n对第b条线路的代价灵敏度可表示为：
[0062][0063]
式中，αn是节点n在一个功率控制步长下的代价。η
bn
为功率灵敏度。代价灵敏度矩阵可表示为：
[0064][0065]
矩阵中，β
bn
定义了支路传输功率产生削减量时，某个节点所付出的代价。
[0066]
s5，分配一对加出力节点和减出力节点，进行一个功率步长的资源调控。从加出力节点和减出力节点中选取一对代价灵敏度最小的节点进行一个功率步长的调控，将本次调控并入调控策略中。
[0067]
s6，判断调控策略的调控量是否达到功率削减量，若否，则返回步骤2，若是，则输出调控策略。
[0068]
具体实施时，一种基于代价灵敏度的电网阻塞调控方法，包括以下步骤：
[0069]
一、计算线路所需的功率削减量。获取当前的功率实际值，根据控制目标功率值计算得出：
[0070]
[0071]
式中，δp
cg
为计算的出的功率削减量，p
cg
是线路当前的功率值，是线路的传输功率极限，σ1是目标系数，σ1一般小于1，σ2是确保动作可靠性的可靠系数，σ2一般大于1。
[0072]
当前功率实际值和传输功率极限均由某省2021年10月至2022年1月的数据给出，设置目标系数σ1＝0.9，可靠系数σ2＝1.2。
[0073]
二、获取每个节点的控制模型。各控制对象评估内容应包括以下几个方面：
[0074]
1)计算设定时间内控制节点可上调响应响应量和可下调响应量：
[0075]
δp
down
＝min{p
j-pj,pjξ
down
θ}
[0076][0077]
式中pj是节点功率，pj,是节点j的功率上下限，ξ
down
,ξ
up
分别是节点j向下、向上调节功率在设定时间尺度内的响应系数，θ是控制对象完成全部响应量的置信度。
[0078]
2)计算代价系数α
j,n
，本发明考虑了所控对象当前的功率值、控制方式而决定。
[0079]
αj＝fs(pj)
[0080]
式中，αj是节点j的代价系数，s是控制方式，其值为1时代表功率上调，其值为0 时代表功率下调。
[0081]
3)当电网停止发送调控指令时，资源会由于激励机制的终止而出现功率的返回现象。根据不同的资源类型，还需获取返回速度ξ
back
。
[0082]
节点控制模型的依据是某省电网具体的52个火电机组，2个水电机组，50个需求响应聚合点，15个切负荷点，15个储能点。利用python语言编程，设置各对象不同的参数，完成底层控制模型的设计，并将步骤1)，步骤2)，步骤3)中的可上调响应响应量、可下调响应量、代价系数、实时上报、返回速度实时上报给控制系统。
[0083]
三、计算当前的功率灵敏度。若功率灵敏度小于0，标记该节点为加出力节点，若不然，标记该节点为减出力节点。支路b功率变量与节点n注入功率变量之间的功率灵敏度η
bn
计算式为：
[0084][0085]
式中，下标b∈b代表第b条线路，下标n∈n代表第n个节点。ub和分别为第b条线路的首端电压模值和相角；un和分别为第n个节点的电压模值和相角。λ
bn
为线路b电流对节点n电流的敏感度，其矩阵形式具体为：
[0086][0087]
式中yb为支路电纳矩阵，a为节点关联矩阵，yn为节点电纳矩。λ
bn
为矩阵中第b行，第n列的值。
[0088]
四、计算当前的代价灵敏度矩阵。节点n对第b条线路的代价灵敏度可表示为：
[0089][0090]
式中，αn是节点n在一个功率控制步长下的代价。η
bn
为功率灵敏度。代价灵敏度矩
阵可表示为：
[0091][0092]
矩阵中，β
bn
定义了支路传输功率产生削减量时，某个节点所付出的代价。
[0093]
五、一对代价灵敏度最小的节点依据步骤四所述的代价灵敏度矩阵中元素排序推出，一个功率步长设置为1mw。
[0094]
六、判断调控策略的调控量是否达到功率削减量，若否，则返回步骤二，若是，则输出调控策略。
[0095]
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。