一种面向配网优化调度的分布式资源动态聚合调控方法与流程

本发明涉及配电优化调度领域，尤其涉及一种面向配网优化调度的分布式资源动态聚合调控方法。

背景技术：

1、随着能源互联网的发展，国家越来越重视电力需求侧的分布式资源的调控与管理。现代电力和能源系统正在从垂直结构的电力系统向智能电网转变。这种转变的特点是分布式可再生能源和储能设备在需求侧的广泛应用，以及通过需求响应机制实现能源负荷与电网之间的双向通信。

2、由于用户侧包含大量具有调节潜力的分布式资源，如电动汽车、储能装置、分布式电源及空调、电采暖等可调负荷，具有点多面广、种类繁多、容量较小等特点，若将其纳入电网常规调控范畴，将大幅提升电网调节能力。但同时，如何根据各类分布式资源的供用能特性，自适应的进行调控，是目前分布式资源调控所面临的挑战，也是重点研究方向。

3、由于分布式资源的供用能特性随时序而改变，因此，动态的进行聚合组成集群调控是分布式资源的一种调控策略。动态聚合调控需要充分考虑用户和配网的供用能特性，在考虑收益的同时也要考虑用户的满意度。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种面向配网优化调度的分布式资源动态聚合调控方法，本发明将分布式资源动态聚合方法引入配网优化调度中，可有效解决分布式能源的就地消纳问题，同时增加配网调度经济性，实现需求侧可调资源的有效利用。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种面向配网优化调度的分布式资源动态聚合调控方法，包括以下步骤：

4、(1)根据区域配网的历史供用能数据，提取分布式资源的调节功率、响应时间和响应速率的数据，建立分布式资源的潜力评估指标，潜力评估指标用于建立分布式资源动态响应潜力评估模型，所述分布式资源包括光伏、风电、电动汽车、储能和用户可调负荷资源；

5、(2)基于潜力评估指标，定义潜力评估模型的指标权重，建立分布式资源动态响应潜力评估模型，根据历史数据拟合模型参数；

6、(3)基于复杂网络理论，建立动态响应特征相似度网络，构建用户节点，根据不同时序下的节点间相似度进行连线，其中特征相似度由分布式资源动态响应潜力评估计算得到，再根据不同时序下节点连线的距离，动态聚合分布式资源；

7、(4)基于响应特征相似度网络聚合结果，定义分布式集群，以经济性成本最小与用户满意度最高为优化目标，将各分布式资源集群出力模型、出力上下限、区域能量平衡作为约束条件，建立考虑分布式资源动态聚合的配网优化模型，采用gurobi求解器在matlab仿真平台上，优化求解考虑分布式资源动态聚合调控的配网优化调度方案。

8、更进一步地，所述分布式资源的潜力评估指标具体包括：

9、(1)最大调节功率δpr：所述分布式资源接收调控响应信号后，其最大或最小稳定出力或负荷与当前接收调控响应信号时刻的出力或负荷之差为：

10、δpr＝|p1-p2|

11、式中：δpr表示最大调节功率，p1为分布式资源接收调控响应信号时刻的出力或者负荷，p2为调控稳定时的出力或者负荷；

12、(2)反应时间：从下发响应信号到分布式资源开始参与响应的时间为：

13、δtr＝t2-t1

14、式中：δtr表示分布式资源反应时间；t1为下发调控指令的时刻，t2为分布式资源接收调控响应信号并稳定出力或负荷的时刻；

15、(3)响应持续时间：从分布式资源开始响应到脱离响应状态的时间为：

16、td＝t3-t2

17、式中：td表示分布式资源响应的持续时间；t3为分布式资源结束响应调控的时刻；

18、(4)响应速率：分布式资源接收响应信号后，单位时间的调节功率为：

19、更进一步地，所述分布式资源动态响应潜力评估模型具体为：

20、

21、式中：α、β、γ、λ分别表示决策者的分布式资源响应偏好；η为分布式资源动态响应潜力。

22、更进一步地，所述动态聚合分布式资源的具体过程为：

23、(1)构建节点与连线

24、响应特征相似度网络由资源节点、节点连线构成，网络为资源节点和节点连线构成的拓扑结构，反映分布式资源的聚集和群体状态；

25、资源节点为网络的基本构成单位，表示某个分布式资源，包括分布式光伏、风电、电动汽车、储能或用户可调负荷资源；

26、节点连线为网络中不同资源节点的连线构成网络中的边，不同节点之间存在节点连线表示两个节点之间的用电特征相似；

27、(2)计算特征相似度并构建网络

28、资源节点x和节点y的特征相似度sim(x,y)计算公式为：

29、

30、式中：sim(xt,yt)表示t时刻资源节点x和节点y特征相似度；与分别表示x节点和y节点在t时刻的平均响应潜力；分别表示资源节点x和节点y在t时刻的响应潜力最大值与最小值；

31、设置连接阈值，若特征相似度sim(xt,yt)高于连接阈值，则两个资源节点的响应特征相似，应设置连线，且邻接矩阵a中的元素axy为1；否则不设置连线，且邻接矩阵中的元素axy为0，表达为：

32、sim(xt,yt)＞sim_min axy＝1

33、sim(xt,yt)＜sim_min axy＝0

34、式中：sim_min表示连线阈值；axy为表示节点xy间连接关系的领接矩阵a中的元素；

35、(3)分布式资源聚合

36、根据构建的响应特征相似度网络拓扑，采用模块度衡量分布式资源聚合的效果：

37、

38、

39、式中：q表示模块度，数值越大则聚合集群效果越好；m为网络中边的数量；kx和ky表示与节点x、y直接连接的边的数量；δ(cx,cy)用于判断节点x和节点y是否在一个集群，若是为1，否则为0；

40、(4)迭代重复聚合过程，直至达到最优聚合

41、通过调整连接阈值sim_min，计算每一步的模块度q，直至聚合后的集群网络达到最大模块度，停止并输出聚合优化结果。

42、更进一步地，所述考虑分布式资源动态聚合的配网优化模型的构建过程为：

43、(1)配网优化模型包含上、下层优化模型，其中上层优化模型的目标为配网运营商收益最大化，其总收益主要包括售能收益购买分布式能源响应的补贴支出调用储能支出与运维成本和向分布式新能源购电的成本则上层优化模型的目标函数为：

44、

45、式中：fup为上层优化模型的目标函数，表示配网收益；t为优化时间；为t时刻的配网售电成本，表示为其中，为t时刻的配网售电价格，为配网t时刻的供出的功率；为t时刻购买分布式能源响应的补贴支出，表示为为t时刻分布式资源参与需求响应的功率变化量；为t时刻单位需求响应补贴价格；为t时刻的储能的调用以及运维成本，表示为其中和为储能的t时刻的充、放电功率，res为储能单位功率的运维成本；为t时刻电网向分布式新能源用户购电的成本，表示为为分布式新能源t时刻的出力为t时刻的配网对分布式新能源电力的收购价格；

46、(2)下层优化模型为多目标优化，目标函数1为各分布式集群用能成本最低，目标函数2为用户满意度最高，分别表达为：

47、

48、

49、式中：为下层优化模型的目标函数1；n为分布式集群聚合数量；为第i个集群t时刻的刚性负荷；为第i个集群t时刻的需求响应功率；

50、

51、

52、

53、式中：为下层优化模型的目标函数2；为t时刻的用户用电方式满意度；为t时刻的用户电费支出满意度；α与β为权重系数；为第i个集群t时刻的电费支出。

54、更进一步地，所述上层优化模型的约束包括能量平衡约束、储能运行约束，表达为：

55、

56、

57、

58、

59、

60、式中：为t时刻的用户刚性负荷；为t时刻的储能荷电容量；与为0-1变量，表示t时刻的储能的充放电状态，充电时为1，其余为0，放电时为1，其余为0；pes_max表示储能的最大充放电功率；soces_min与soces_max为储能的最小和最大荷电状态。

61、更进一步地，所述下层优化模型的约束包括需求响应约束，表达为：

62、

63、式中，pdr_min表示需求响应量的下限，表示t时刻的分布式资源聚合需求响应量，pdr_max表示需求响应量的上限。

64、与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

65、1、本发明对分布式资源不同时序的用电行为进行分解与特征提取，能够将各影响因素之间难以辨别的关系进行分解后加以分析，从而区分各时间节点响应特征的差异性。

66、2、本发明考虑可调资源不确定性下的时序响应特性，有助于得到不同时间节点下可调资源集群响应潜力的概率分布，助力区域多类型可调资源的分级分类调控。本文所提方法能够为vpp等可调资源管理者参与响应的价格决策提供支撑，但本文所提方法没有考虑市场环境对各类可调资源集群响应潜力的影响，并且实际参与响应业务时，还需要对日前和日内不同时间尺度下所提供的响应调节潜力进行区分。后续研究中，可进一步对不同时间尺度下响应潜力的概率分布进行研究。

67、3、本发明规划方案可针对分布式资源的响应时序特征，根据供用能的特性变化，建立考虑最大调节功率、反应时间、响应持续时间、响应速率在内的分布式资源动态响应潜力评估模型，助力区域多类型分布式可调资源的分级分类调控。考虑到不同分布式资源响应时间与响应容量有差异，可以通过合理调控进行互补，实现最大化调度的经济效果，平衡用户的用能满意度与用能经济性。

68、4、本发明考虑分布式资源响应的相似性，进行聚合形成调控集群。相比分散式单体调控，能够响应更大范围的需求，显著提升了分布式新能源的就地消纳，弥补了分布式资源响应不积极，经济性不足的缺点。同时，相似的分布式响应集群，能够更好的进行统一调控，满足区域的能源平衡需求。

69、5、本发明综合了区域内的多种分布式资源，如分布式光伏、风电、储能、电动汽车、空调、柔性可调负荷等，能够通过配网优化调度模型，与配网配合进行科学的调控调度方案。从而起到提升能效、节能减排的效果。