配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明属于电力系统运行控制，具体涉及一种配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、近年来，低压配电台区侧的分布式光伏、储能、充电桩等分布式资源发展迅速。实际运行中，同一区域的相邻配电台区间经常出现负载率差异大的现象，而分布式光伏和充电桩大量接入引起的负荷不确定性增大、以及配电台区增容空间不足等因素将进一步导致相邻配电台区间的负载率偏差增大。分布式光伏、储能、充电桩的大量接入，以及数据中心、通信设备、直流家电等直流负荷的日益增长，使得当前配电台区源-荷-储直流特征也愈发明显。通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成柔性互联系统，同时配置一定容量的储能，能有效解决相邻配电台区负载率差异大和负载不均衡的问题，提高配电台区间负载均衡和能量优化。然而当前针对含光伏、储能、充电桩等多种分布式资源的低压配电台区柔性互联系统的优化调度方法存在运行场景和元件要素考虑不全，光伏、储能、充电桩、柔性互联装置、配电变压器等元件模型过于简单，模型适用性不足等问题，难以生成满足运行目标的全局最优解。由此生成的优化调度方法因源、网、荷、储灵活性资源调节潜力未被充分挖掘，导致配电台区柔性互联系统整体运行不够经济以及台区间能量优化和负载均衡不够充分。

技术实现思路

1、发明目的：为解决现有含光伏、储能、充电桩等多种分布式资源的低压配电台区柔性互联系统优化调度方法存在的问题，本发明提出了一种配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质；本发明对分布式光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置、配电变压器等元件要素的优化运行条件精细化建模，建立含光储充配电台区柔性互联系统的优化调度模型，以满足含光储充配电台区柔性互联系统的日前优化调度需求。

2、技术方案：一种配电台区柔性互联系统优化调度方法，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；包括以下步骤：

3、步骤1：在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；

4、步骤2：将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；

5、步骤3：通过对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；

6、步骤4：依照最优调度运行方案，配电台区柔性互联系统进行调度运行；

7、其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：

8、(42)

9、该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；

10、式中，为总购电成本，为时间段集合，为配电变压器集合，为时间段 t的电价，为配电变压器 h在时间段 t流过的有功功率，为每个时间段的时间长度，为配电变压器 h的传输效率。

11、进一步的，所述光伏的运行约束表示为：

12、（1）

13、式中，为光伏 i在时间段 t的有功出力，为光伏 i在时间段 t的光伏预测出力。

14、进一步的，所述储能系统的运行约束表示为：

15、（2）

16、（3）

17、（4）

18、（5）

19、（6）

20、（7）

21、（8）

22、（9）

23、（10）

24、（11）

25、（12）

26、（13）

27、（14）

28、式中：和分别为储能系统 j在时间段 t的充电和放电功率，和分别为储能系统 j在时间段 t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统 j在时间段 t的充电和放电状态，表示储能系统 j的最大充放电功率，为储能系统 j在相邻时间段功率变化的最大值；

29、为储能系统 j在时间段 t的剩余电量，为储能系统 j在时间段 t-1的剩余电量，表示储能系统 j的容量，和分别为储能系统 j的最小和最大电量水平，为储能系统 j的初始电量水平，和分别为储能系统 j的充电和放电效率；表示储能系统 j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统 j在结束时的剩余电量；

30、和为储能系统 j在时间段 t是否开始充电和开始放电的指示状态，和分别为储能系统 j在时间段 t-1的充电和放电状态，和为储能系统 j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。

31、进一步的，所述充电桩的运行约束表示为：

32、（15）

33、（16）

34、（17）

35、（18）

36、（19）

37、（20）

38、式中：为充电桩在时间段 t的充电功率，为充电桩在时间段 t-1的充电功率，为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩 a在相邻时间段的最大功率变化值，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。

39、进一步的，所述柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，柔性互联装置的运行约束表示为：

40、（21）

41、（22）

42、（23）

43、式中：和分别为换流器支路 b在时间段 t的正向和反向流动功率，为换流器支路 b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路 b在时间段 t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。

44、进一步的，所述配电变压器的约束表示为：

45、（24）

46、（25）

47、（26）

48、（27）

49、式中：为配电变压器 h在时间段 t流过的有功功率，为配电变压器 h在时间段 t的有功负载率，为配电变压器 h的容量，为配电变压器 h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，为时间段 t内所有配电变压器有功负载率的平均值，为配电变压器总台数，为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。

50、进一步的，所述各交直流节点的功率平衡约束表示为：

51、（28）

52、式中：、、、、分别为与节点 g 相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、其他电力负荷的集合，所述其他电力负荷为除充电桩外的其他电力负荷，，分别表示from节点和to节点为节点 g的换流器支路集合；表示支路的功率传输效率，表示电力负荷 l在时间段 t的预测有功功率值，为光伏 i在时间段 t的有功出力，和分别为储能系统 j在时间段 t的充电和放电功率，为充电桩在时间段 t的充电功率，和分别为换流器支路 b在时间段 t的正向和反向流动功率，为配电变压器 h在时间段 t流过的有功功率。

53、进一步的，所述的将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，具体包括：

54、将储能系统的运行约束中的式（11）和式（12）进行线性化等价处理，表示为：

55、（31）

56、（32）

57、（33）

58、（34）

59、（35）

60、（36）

61、配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，表示为：

62、(42)

63、该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；其中，储能系统的运行约束表示为：公式（2）~公式（10）、公式（13）~公式（14）和公式（31）~公式（36）。

64、本发明公开了一种配电台区柔性互联系统优化调度系统，配电台区柔性互联系统为通过柔性互联装置将相邻配电台区进行柔性直流互联形成的系统，配电台区包括光伏、储能系统、充电桩、柔性互联装置和配电变压器；包括：

65、日前优化调度模型构建模块，用于在优化约束条件下，以配电台区柔性互联系统的购电成本最小，构建配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型；

66、线性化等价处理模块，用于将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型；

67、求解模块，用于对混合整数线性规划模型进行求解，得到最优调度运行方案；

68、运行模块，用于依照最优调度运行方案，进行调度运行；

69、其中，所述配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型表示为：

70、(42)

71、该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；

72、式中，为总购电成本，为时间段集合，为配电变压器集合，为时间段 t的电价，为配电变压器 h在时间段 t流过的有功功率，为每个时间段的时间长度，为配电变压器 h的传输效率。

73、进一步的，所述储能系统的运行约束表示为：

74、（2）

75、（3）

76、（4）

77、（5）

78、（6）

79、（7）

80、（8）

81、（9）

82、（10）

83、（11）

84、（12）

85、（13）

86、（14）

87、式中：和分别为储能系统 j在时间段 t的充电和放电功率，和分别为储能系统 j在时间段 t-1的充电和放电功率，和分别为储能系统 j在时间段 t的充电和放电状态，表示储能系统 j的最大充放电功率，为储能系统 j在相邻时间段功率变化的最大值；

88、为储能系统 j在时间段 t的剩余电量，为储能系统 j在时间段 t-1的剩余电量，表示储能系统 j的容量，和分别为储能系统 j的最小和最大电量水平，为储能系统 j的初始电量水平，和分别为储能系统 j的充电和放电效率；表示储能系统 j在初始时刻的剩余电量；表示储能系统 j在结束时的剩余电量；

89、和为储能系统 j在时间段 t是否开始充电和开始放电的指示状态，和分别为储能系统 j在时间段 t-1的充电和放电状态，和为储能系统 j在整个调度时间范围内允许的最大充电和放电次数。

90、进一步的，所述充电桩的运行约束表示为：

91、（15）

92、（16）

93、（17）

94、（18）

95、（19）

96、（20）

97、式中：为充电桩在时间段 t的充电功率，为充电桩在时间段 t-1的充电功率，为充电负荷的时间段集合，为功率固定的充电桩充电功率，为充电功率可调的充电桩最大充电功率，和分别表示充电功率可控和充电功率固定的充电桩集合，表示充电桩 a在相邻时间段的最大功率变化值，和分别表示所有充电桩的最小和最大充电电量需求，表示总充电电量需求。

98、进一步的，所述柔性互联装置由换流器背靠背连接构成，柔性互联装置的运行约束表示为：

99、（21）

100、（22）

101、（23）

102、式中：和分别为换流器支路 b在时间段 t的正向和反向流动功率，为换流器支路 b允许流过的最大有功功率，和分别为换流器支路 b在时间段 t的功率流动方向是否为正向和反向的状态。

103、进一步的，所述配电变压器的约束表示为：

104、（24）

105、（25）

106、（26）

107、（27）

108、式中：为配电变压器 h在时间段 t流过的有功功率，为配电变压器 h在时间段 t的有功负载率，为配电变压器 h的容量，为配电变压器 h的功率因数，为给定的配电变压器负载率最大值，为时间段 t内所有配电变压器有功负载率的平均值，为配电变压器总台数，为配电变压器有功功率负载率的最大偏差。

109、进一步的，所述各交直流节点的功率平衡约束表示为：

110、（28）

111、式中：、、、、分别为与节点 g 相连的配电变压器、光伏、储能系统、充电桩、其他电力负荷的集合，所述其他电力负荷为除充电桩外的其他电力负荷，，分别表示from节点和to节点为节点 g的换流器支路集合；表示支路的功率传输效率，表示电力负荷 l在时间段 t的预测有功功率值，为光伏 i在时间段 t的有功出力，和分别为储能系统 j在时间段 t的充电和放电功率，为充电桩在时间段 t的充电功率，和分别为换流器支路 b在时间段 t的正向和反向流动功率，为配电变压器 h在时间段 t流过的有功功率。

112、进一步的，所述的将配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型中的非线性项进行线性化等价处理，得到配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，具体包括：

113、将储能系统的运行约束中的式（11）和式（12）进行线性化等价处理，表示为：

114、（31）

115、（32）

116、（33）

117、（34）

118、（35）

119、（36）

120、配电台区柔性互联系统的混合整数线性规划模型，表示为：

121、(42)

122、该配电台区柔性互联系统的日前优化调度模型满足光伏的运行约束、储能系统的运行约束、充电桩的运行约束、柔性互联装置的运行约束、配电变压器的约束和各交直流节点的功率平衡约束；其中，储能系统的运行约束表示为：公式（2）~公式（10）、公式（13）~公式（14）和公式（31）~公式（36）。

123、本发明公开了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种配电台区柔性互联系统优化调度方法的步骤。

124、本发明公开了一种存储介质，所述存储介质存储有优化调度程序，所述优化调度程序被至少一个处理器执行时实现一种配电台区柔性互联系统优化调度方法的步骤。

125、有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

126、（1）本发明方法/系统通过提出储能系统的运行约束条件，对储能系统的灵活充放电模式进行的优化建模，解决了储能的灵活充放电模式未充分考虑的问题；

127、（2）本发明方法/系统通过提出充电桩的运行约束条件，对充电桩的有序充电模式进行的优化建模，解决了充电桩有序充电模式未充分考虑的问题；

128、（3）本发明方法/系统通过提出柔性互联装置的运行约束条件，对柔性互联装置的双向灵活功率调节进行的优化建模，解决了柔性互联装置的功率双向灵活调节功能未充分考虑的问题；

129、（4）本发明方法/系统通过提出配电变压器负载率偏差的运行约束条件，对配变负载率偏差的优化建模，解决负载率偏差未充分考虑的问题；

130、（5）本发明方法/系统通过提出整体优化调度模型的线性化等价处理及求解方法，解决优化调度模型难以直接求解和全局最优性无法保证的问题；

131、（6）本发明方法/系统通过提出运行方案的多种评价指标，解决不同调度运行方案的综合对比问题。