一种考虑柔性负载和储能相互作用的电网日前多目标优化方法

本发明属于电网，涉及一种考虑柔性负载和储能相互作用的电网日前多目标优化方法。

背景技术：

1、随着电力市场的放松管制，独立配电公司在建设配电能源方面投入了大量资金。应该提到的是，提高发电的建设速度导致了更容易获得能源，提高能源效率，减少排放和降低运营成本。近年来，随着分布式能源资源(der)建设速度的加快，系统中形成了电网。电网由der和储能系统组成，为特定区域提供负荷。电网可以在并网和孤岛模式下运行，从而提高可靠性、提高灵活性、减少二氧化碳排放、减少损失和降低运行成本。

2、如今，每个电网都单独参与电力市场，并向独立系统运营商(iso)提交报价/投标。电网参与短期市场面临许多挑战，因为它们的运营商彼此之间和与iso共享的数据有限。此外，与发电和消费相关的不确定性也给运营商带来了严峻的挑战。提高调度灵活性的两种有效方法是配电系统重构(dfr)和容灾(dr)计划。dfr以降低运行成本、降低损耗、提高电压稳定性和可靠性为目标重新布线，从而实现更优的结果，dfr显著提高系统的灵活性。以往的研究只关注经济方面，而没有考虑环境方面。此外，回顾近年来关于微电网竞价策略的研究，大多数都是在没有网络安全约束的情况下，通过p2p方法解决了日前调度问题。因此，本文提出了cvar约束下的三阶段优化框架，采用最大-最小模糊方法对电网运行问题进行两目标建模，以考虑经济和环境方面，其中电网进行报价/出价。此外，为了避免不切实际的功率交换，模型采用线性化的交流最优潮流方法，考虑了网络的所有技术和安全限制。

技术实现思路

1、为了解决降低不稳定能源对电力系统的损害的技术问题，本发明提供本发明采用的技术方案是：一种考虑柔性负载和储能系统相互作用的电网日前多目标优化方法，包括以下步骤：

2、采用最大最小模糊法将具有储能系统的调度问题建模为双目标优化问题，建立储能系统运行成本最小值和排放成本最小值的目标函数；

3、解决受潮流约束的配电馈线重构问题，利用条件风险值方法处理储能系统的可再生能源资源的不确定性问题，实现多个储能系统的电能输出。

4、进一步地：所述建立储能系统运行成本最小值和排放成本最小值的目标函数的表达式如下

5、

6、

7、其中，分别表示燃气轮机运行费用/可再生发电机组运行成本，πens/πem分别表示ens成本($/kwh)/排放成本($/kg)，表示每条母线未供电功率(kw)，ock,s表示mgs/disco的运营成本($)，eck,s表示mgs/disco的排放成本($)，表示燃气轮机排放(kg)。

8、进一步地：采用最大最小模糊法max-min fuzzy方法，对应的约束条件为(3)-(5)，在这方面等式(3)和(4)分别计算与运行成本和排放目标函数相关的隶属度函数；

9、将该问题作为单目标优化问题求解，得到各目标函数的最大值和最小值，全局最优点是根据最小隶属度函数得到的，如式(5)所示；

10、

11、

12、maxμ＝min(μ1,μ2)(5)

13、ocmax/ocmin表示运行成本目标的最小/最大值($)，ecmax/ecmin表示最小/最大ees容量(kwh)，μ1/μ2表示目标函数的隶属度函数。

14、进一步地：还包括确定市场出清价格；所述市场出清价格目标函数如式(6)所示，即社会福利最大化；

15、

16、在式(7)中，将功率平衡方程改写为考虑电网之间的功率交换，

17、

18、电网与disco之间交换的功率通过公式(8)计算；

19、

20、是一个向其他电网购买和出售电力的函数；

21、在式(9和(10)中和变量的值分别根据第一阶段得到的卖出价和出价来确定；

22、

23、

24、式(11)提供约束，以防止同时批准与电网相关的销售和购买合同。

25、

26、其中，sw表示社会福利($)，ρs表示场景概率(％)，表示买入价和卖出报价，kl,k表示流方向，表示有功功率流，表示销售报价状态和购买投标状态。

27、进一步地：还包括即使偏离已批准合同的惩罚最小化式(12)给出目标函数。

28、

29、其中，tp表示总罚款，πpen表示违约成本($/kwh)，kl,k表示流方向，表示有功功率流，

30、进一步地：利用条件风险值方法处理储能系统的可再生能源资源的不确定性问题，

31、等式(13)-(16)中提供了风险管理要求；在

32、min z ＝ (1 - ω)toc + ωriskcvar              (13)

33、

34、tocs-riskvar≤ηs     (15)

35、ηs≥0  (16)

36、等式(13)中重写第三阶段的目标函数；tc是为第三阶段目标函数获得的值；ω表示风险规避因素。请注意，ω值越大，调度风险就越低。riskcv是风险条件值，其值在等式(14)中计算。riskvar是风险值。α是置信水平，其值假定为95％。ρs是与每个场景相关的概率。ηs是与最佳点的偏差，表示场景概率。这个值通过等式(15)计算，最后，等式(16)指出偏差总是一个正值。toc表示总运营成本，tocs表示每个场景的总运营成本。

37、本发明提供的一种考虑柔性负载和储能相互作用的电网日前多目标优化方法，涉及一种电网日前相互作用的多目标优化模型，具体涉及柔性负载和储能系统的主动配电网电网日前交互的三阶段多目标优化框架，其中电网根据经济和环境指标进行报价/出价。此外，为了避免不切实际的功率交换，模型采用线性化的交流最优潮流方法，考虑了网络的所有技术和安全限制。

38、总体而言，本申请为竞争电力市场中电网之间的交互提供了一个多目标三阶段优化框架。采用最大-最小模糊方法对电网运行问题进行两目标建模，以考虑经济和环境方面，将问题分为三个阶段来保护电网和iso的隐私。

39、采用max-min模糊方法对电网运行问题进行了双目标建模，应用基于价格的dr程序来降低电网的mcp和运行成本，评估ees系统影响电网的mcp和运行成本，提出cvar约束下的三阶段优化框架，其中电网根据经济和环境指标进行报价/出价。此外，为了避免不切实际的功率交换，模型采用线性化的交流最优潮流方法。电网可以在并网和孤岛模式下运行，从而提高可靠性、提高灵活性、减少二氧化碳排放、减少损失和降低运行成本。

技术特征：

1.一种考虑柔性负载和储能系统相互作用的电网日前多目标优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负载和储能系统相互作用的电网日前多目标优化方法,其特征在于：所述建立储能系统运行成本最小值和排放成本最小值的目标函数的表达式如下

3.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负载和储能系统相互作用的电网日前多目标优化方法,其特征在于：采用最大最小模糊法max-min fuzzy方法，对应的约束条件为(3)-(5)，在这方面等式(3)和(4)分别计算与运行成本和排放目标函数相关的隶属度函数；

4.根据权利要求1要求所述一种考虑柔性负载和储能相互作用的电网日前多目标优化方法，其特征在于：还包括确定市场出清价格；所述市场出清价格目标函数如式(6)所示，即社会福利最大化；

5.根据权利要求1要求所述的一种考虑柔性负载和储能相互作用的电网日前多目标优化方法，其特征在于：还包括即使偏离已批准合同的惩罚最小化式(12)给出目标函数。

6.根据权利要求1要求所述的一种考虑柔性负载和储能相互作用的电网日前多目标优化方法，其特征在于：利用条件风险值方法处理储能系统的可再生能源资源的不确定性问题，

技术总结
本发明一种考虑柔性负载和储能系统相互作用的电网日前多目标优化方法，包括以下步骤：采用最大最小模糊法将具有储能系统的调度问题建模为双目标优化问题，建立储能系统运行成本最小值和排放成本最小值的目标函数；解决受潮流约束的配电馈线重构问题，利用条件风险值方法处理储能系统的可再生能源资源的不确定性问题，实现多个储能系统的电能输出，本申请为竞争电力市场中电网之间的交互提供了一个多目标三阶段优化框架。采用最大‑最小模糊方法对电网运行问题进行两目标建模，以考虑经济和环境方面，将问题分为三个阶段来保护电网和ISO的隐私。

技术研发人员：王顺江,崔嘉,郑伟,马民,周桂平,王同,覃世民,眭冰,寿增,刘祚宇,于同伟,刘颖,张希铭,李超然
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16