一种基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法及系统

本发明涉及新能源消纳能力评估，尤其涉及一种基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前，以高比例新能源渗透为特点的新型电力系统正在构建，风光等新能源的发电占比也在不断提高。然而，由于电网自身协调性能有限而且电力市场机制尚待完善，导致新能源出力的随机性、间歇性带来的影响以及消纳率低等问题随着其渗透率的不断提高而日益突出。因此，众多学者都关注于电力系统中的新能源消纳评估技术。

3、关于电力系统中不确定性方面的研究，主要体现在电源侧和负荷侧的不确定性。电源侧不确定性是指由于天气等因素影响，风电、光伏等可再生能源机组出力具有的随机性和波动性，可再生能源机组的实际出力与预测出力存在一定的偏差。负荷侧不确定性是指由于用户需求的复杂性和多变性，系统的电负荷与预测负荷会产生一定的偏差。电力系统优化调度策略的有效性会受到各类不确定因素的影响，从而导致调度策略的经济性或鲁棒性不佳。同时，电力系统的新能源消纳能力也会受到各种不确定性的影响。现有技术虽然公开了考虑不确定性的新能源消纳能力评估方法，但是，大多仅针对电源侧的不确定性，并未考虑到负荷侧的不确定性；并且，在新能源消纳能力评估过程中，未充分考虑新能源发电功率的强不确定性；虽然备用配置可以应对电力系统的不确定性，但在传统的新能源并网消纳理论中，未能充分利用新能源发电功率预测结果中的有效信息，导致决策结果过于保守；同时，备用的优化配置仅仅关注其容量，而忽略了对备用优化配置效果的考虑，易导致备用配置的针对性差、有效率低。随着新能源并网规模的不断攀升，电力系统运行中的不确定性显著增强，上述问题日益凸显。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法及系统，采用有效安全域分析方法，同时考虑源荷不确定性的影响，可以兼顾系统功率扰动范围与电网运行安全域。

2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：

3、一种基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法，包括：

4、对风电场功率数据进行预处理，获取负荷节点和风电场节点数目，以及每个节点功率的上、下扰动范围；

5、以系统平抑扰动能力最大化为目标，构建负荷功率和风电功率扰动优化模型；

6、基于所有agc机组在t时刻所需平衡的电功率，计算每一个agc在t时刻的实际备用功率；以发电成本和备用成本最小化为目标，构建机组运行优化模型；

7、对负荷功率和风电功率扰动优化模型进行求解，得到机组在有效安全域下能够接纳的负荷扰动与风电扰动的最优范围；基于风电扰动的最优范围进行新能源消纳能力评估；

8、将所述最优范围作为约束条件，同时考虑运行基点功率平衡约束、agc机组备用功率约束及功率约束和支路潮流约束，对所述机组运行优化模型进行求解，得到优化后的agc机组运行基点。

9、可选的，对风电场功率数据进行预处理，具体过程如下：

10、计算每隔设定时间的风电场功率平均值和标准差；

11、将风电场功率数据分成多个片段，并对各片段分别采用k-means形成多个微簇c；计算每两个微簇的间距d，如果d小于设定的阈值，则对两个微簇进行合并，如果不小于设定阈值，进行数据清洗；

12、对于清洗后的风电场功率数据，计算每一片段标准化后的输出功率平均值，得到预处理后的风电场功率数据。

13、可选的，构建负荷功率和风电功率扰动优化模型，具体为：

14、

15、其中，分别为第i个负荷节点的负荷功率上、下扰动范围，为第i个负荷节点有效安全域允许的负荷功率上、下扰动范围，为非负决策变量，受agc机组运行节点与参与因子影响；nd为负荷节点数目；分别为第i个风电场节点的风电功率上、下扰动范围，为第i个风电场节点上有效安全域允许的风电功率上、下扰动范围，nm为风电节点数目。

16、可选的，所有agc机组在t时刻所需平衡的电功率，具体为：

17、

18、其中，和分别调度时段t的风电预测误差和电负荷预测误差。

19、可选的，和均为电力系统源荷预测误差随机变量集δtp中的变量，根据电力系统源荷预测误差的有限历史样本得到电力系统源荷预测误差的经验概率分布；

20、使用wasserstein距离计算所述经验分布和电力系统源荷预测误差真实概率分布之间的距离，得到基于wasserstein距离的真实概率分布模糊集。

21、可选的，以发电成本和备用成本最小化为目标，构建机组运行优化模型，具体为：

22、

23、其中，nagc为agc机组数目；ci为agc机组i的发电成本系数；pi为agc机组i的运行基点；为agc机组i提供上调备用和下调备用的成本系数；为agc机组i的上调、下调备用功率。

24、可选的，将所述最优范围作为约束条件，具体为：

25、负荷功率和风电功率的平抑扰动能力不小于机组有效安全域允许扰动的最优范围。

26、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

27、一种基于有效安全域的新能源消纳能力评估系统，包括：

28、功率扰动优化模型构建模块，用于对风电场功率数据进行预处理，获取负荷节点和风电场节点数目，以及每个节点功率的上、下扰动范围；以系统平抑扰动能力最大化为目标，构建负荷功率和风电功率扰动优化模型；

29、机组运行优化模型构建模块，用于基于所有agc机组在t时刻所需平衡的电功率，计算每一个agc机组在t时刻的实际备用功率；以发电成本和备用成本最小化为目标，构建机组运行优化模型；

30、模型优化求解模块，用于对负荷功率和风电功率扰动优化模型进行求解，得到机组在有效安全域下能够接纳的负荷扰动与风电扰动的最优范围；

31、消纳能力评估模块，用于基于风电扰动的最优范围进行新能源消纳能力评估；

32、机组优化模块，用于将所述最优范围作为约束条件，同时考虑运行基点功率平衡约束、agc机组备用功率约束及功率约束和支路潮流约束，对所述机组运行优化模型进行求解，得到优化后的agc机组运行基点。

33、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

34、一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法。

35、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

36、一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、(1)本发明基于有效安全域的新能源消纳能力评估方法，能够有效提高系统备用配置的针对性和有效性，能够有效应对新能源发电不确定性和提升电网的新能源消纳能力。

39、(2)本发明基于wasserstein距离的系统备用功率量化方法，基于wasserstein距离构建的模糊集能够更精确地衡量分布函数与参考分布之间的“距离”，从而能够利用其更加准确地评估源荷不确定性，提高系统备用功率计算精确度。

40、(3)本发明在进行基于有效安全域的新能源消纳能力评估时，充分考虑源荷不确定性，能够更好的应对电力系统中的不确定性，更准确的评估量化电力系统中的新能源消纳能力。

41、本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。