基于可行域投影法的电力系统协同优化调度方法及装置与流程

本发明涉及电力系统优化调度，具体涉及一种基于可行域投影法的电力系统协同优化调度方法及装置。

背景技术：

1、电力系统经济优化调度的定义是在满足系统各类安全约束的情况下，通过调节机组的出力计划，实现经济最优的目标。也就是在最大程度追求系统发电成本最小的同时保证系统稳定安全运行并且提供可靠的电能质量。由于可再生能源本身出力所具有的强随机性与波动性，使得新型电力系统呈现出强不确定性的特征，如何应对新能源带来的强不确定性，实现电力系统的安全经济运行是亟待解决的问题。目前，考虑新能源出力不确定性的电力系统优化调度方法未能充分考虑新能源出力、储能系统和需求侧响应之间的协同互动，导致电力系统中多主体间的协同能力较差，因此，现有技术中存在考虑新能源出力不确定性的优化调度方法多主体间的协同能力较差的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于可行域投影法的电力系统协同优化调度方法及装置，以解决考虑新能源出力不确定性的优化调度方法多主体间的协同能力较差的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于可行域投影法的电力系统协同优化调度方法，包括：获取电力系统运行参数，电力系统包括多个节点；基于电力系统运行参数以最大化净负荷可接纳域以及最小化总成本为优化目标构建协同优化调度模型，总成本包括运行成本、备用成本、储能成本以及需求侧响应成本，净负荷可接纳域为系统中的备用调节能力在负荷和可再生能源接入节点的映射；根据电力系统运行参数建立协同优化调度模型的约束条件，约束条件包括净负荷预测值下的约束条件以及净负荷扰动下的约束条件；利用可行域投影法基于净负荷预测值下的约束条件以及净负荷扰动下的约束条件对协同优化调度模型求解，得到电力系统协同优化调度方案。

3、在本发明实施例中，采用净负荷可接纳域实现了量化节点新能源发电功率可接纳范围的目的，基于该净负荷可接纳域、运行成本、备用成本、储能成本以及需求侧响应成本建立协同优化调度模型，并构建净负荷预测值以及净负荷扰动下的约束条件，达到了充分考虑新能源出力、储能系统和需求侧响应间的协同互动以及挖掘电力系统多主体各环节间的协同潜力的效果，最后利用可行域投影法求解，实现了提高协同优化调度模型的求解性能、计算效率以及调度结果可靠性的目的，解决了相关技术中存在的考虑新能源出力不确定性的优化调度方法多主体间的协同能力较差的问题。

4、在一种可选的实施方式中，净负荷可接纳域包括多个节点在多个时间间隔对应的上行净负荷可接纳域以及下行净负荷可接纳域，基于电力系统运行参数以最大化净负荷可接纳域以及最小化总成本为优化目标构建协同优化调度模型，总成本包括运行成本、备用成本、储能成本以及需求侧响应成本，净负荷可接纳域为系统中的备用调节能力在负荷和可再生能源接入节点的映射，包括：以最大化多个节点在多个时间间隔对应的上行净负荷可接纳域以及下行净负荷可接纳域之和为第一层优化目标；以最小化运行成本、备用成本、储能成本以及需求侧响应成本之和为第二层优化目标；根据第一层优化目标以及第二层优化目标构建协同优化调度模型。

5、在本发明实施例中，利用双层优化目标构建协同优化调度模型，达到了考虑新能源扰动以及电力系统协同调度经济性的效果，实现了提高电力系统安全经济运行能力的目的。

6、在一种可选的实施方式中，根据第一层优化目标以及第二层优化目标构建协同优化调度模型，包括：获取第一层优化目标的结果；将第一层优化目标的结果作为第二层优化目标的限制性约束构建协同优化调度模型。

7、在本发明实施例中，将第一层优化目标的结果作为第二层优化目标的限制性约束构建协同优化调度模型，实现了确保电力系统在安全运行的基础上经济性最优的目的，达到了进一步提升电力系统安全经济运行能力的效果。

8、在一种可选的实施方式中，根据电力系统运行参数建立协同优化调度模型的约束条件，约束条件包括净负荷预测值下的约束条件以及净负荷扰动下的约束条件，包括：根据电力系统运行参数确定净负荷预测值下的总功率平衡式、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束；将净负荷预测值下的总功率平衡式、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束作为净负荷预测值下的约束条件；根据电力系统运行参数确定净负荷扰动下的总功率平衡式、净负荷可接纳域约束、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束；将净负荷扰动下的总功率平衡式、净负荷可接纳域约束、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束作为净负荷扰动下的约束条件。

9、在本发明实施例中，使用净负荷预测值以及净负荷扰动下的多种约束作为协同优化调度模型的约束条件，实现了保证在净负荷随机波动时，备用能够成功、有效传输的目的，达到了进一步提高电力系统安全经济运行能力的效果。

10、在一种可选的实施方式中，利用可行域投影法基于净负荷预测值下的约束条件以及净负荷扰动下的约束条件对协同优化调度模型求解，得到电力系统协同优化调度方案，包括：利用功率圆线性化方法对协同优化调度模型的约束条件进行线性化处理，得到线性化的约束条件；利用可行域投影法将协同优化调度模型转化为确定性模型；使用求解器基于线性化的约束条件对确定性模型求解，得到电力系统协同优化调度方案。

11、在本发明实施例中，采用功率圆线性化方法对约束条件进行线性化处理，利用可行域投影法对协同优化调度模型中的不确定性变量进行处理，实现了提高模型求解性能、计算效率以及调度结果可靠性的目的。

12、在一种可选的实施方式中，协同优化调度模型的约束条件包括不确定性变量，利用可行域投影法将协同优化调度模型转化为确定性模型，包括：多次使用傅里叶-莫茨金消元法消除约束条件中的不确定性变量，得到仅包含随机参数的模型；利用对偶理论以及辅助变量将仅包含随机参数的模型转化为确定性模型。

13、在本发明实施例中，进一步采用对偶理论显化表示节点可接纳净负荷扰动，将整个模型转化为确定性模型，达到了进一步提高模型求解性能、计算效率以及调度结果可靠性的效果。

14、在一种可选的实施方式中，电力系统包括多台机组，不确定性变量包括节点电压幅值、线路潮流、机组的出力调整量，多次使用傅里叶-莫茨金消元法消除约束条件中的不确定性变量，得到仅包含随机参数的模型，包括：采用基于解耦线性化潮流的发电负荷转移因子表示节点电压幅值以及线路潮流；利用发电负荷转移因子表示的节点电压幅值以及线路潮流根据净负荷扰动下的总功率平衡式以及发电机相关约束消除任一机组的出力调整量；多次使用傅里叶-莫茨金消元法消除机组的出力调整量直至消除完所有机组的出力调整量，得到仅包含随机参数的模型。

15、在本发明实施例中，利用傅里叶-莫茨金消元法实现了消除约束条件中不确定性变量的目的，达到了减少整个模型求解计算负担以及提高模型求解性能的效果。

16、第二方面，本发明提供了一种基于可行域投影法的电力系统协同优化调度装置，包括：参数获取模块，用于获取电力系统运行参数，电力系统包括多个节点；模型构建模块，用于基于电力系统运行参数以最大化净负荷可接纳域以及最小化总成本为优化目标构建协同优化调度模型，总成本包括运行成本、备用成本、储能成本以及需求侧响应成本，净负荷可接纳域为系统中的备用调节能力在负荷和可再生能源接入节点的映射；约束条件建立模块，用于根据电力系统运行参数建立协同优化调度模型的约束条件，约束条件包括净负荷预测值下的约束条件以及净负荷扰动下的约束条件；调度方案得到模块，用于利用可行域投影法基于净负荷预测值下的约束条件以及净负荷扰动下的约束条件对协同优化调度模型求解，得到电力系统协同优化调度方案。

17、在一种可选的实施方式中，净负荷可接纳域包括多个节点在多个时间间隔对应的上行净负荷可接纳域以及下行净负荷可接纳域，模型构建模块包括：第一优化目标构建单元，用于以最大化多个节点在多个时间间隔对应的上行净负荷可接纳域以及下行净负荷可接纳域之和为第一层优化目标；第二优化目标构建单元，用于以最小化运行成本、备用成本、储能成本以及需求侧响应成本之和为第二层优化目标；优化调度模型构建单元，用于根据第一层优化目标以及第二层优化目标构建协同优化调度模型。

18、在一种可选的实施方式中，优化调度模型构建单元包括：获取子单元，用于获取第一层优化目标的结果；构建子单元，用于将第一层优化目标的结果作为第二层优化目标的限制性约束构建协同优化调度模型。

19、在一种可选的实施方式中，约束条件建立模块包括：第一确定单元，用于根据电力系统运行参数确定净负荷预测值下的总功率平衡式、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束；第一约束单元，用于将净负荷预测值下的总功率平衡式、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束作为净负荷预测值下的约束条件；第二确定单元，用于根据电力系统运行参数确定净负荷扰动下的总功率平衡式、净负荷可接纳域约束、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束；第二约束单元，用于将净负荷扰动下的总功率平衡式、净负荷可接纳域约束、线路潮流计算式、线路容量约束、节点电压上下限约束、发电机相关约束、储能约束以及需求侧响应约束作为净负荷扰动下的约束条件。

20、在一种可选的实施方式中，调度方案得到模块包括：线性约束得到单元，用于利用功率圆线性化方法对协同优化调度模型的约束条件进行线性化处理，得到线性化的约束条件；模型转化单元，用于利用可行域投影法将协同优化调度模型转化为确定性模型；调度方案得到单元，用于使用求解器基于线性化的约束条件对确定性模型求解，得到电力系统协同优化调度方案。

21、在一种可选的实施方式中，协同优化调度模型的约束条件包括不确定性变量，模型转化单元包括：消除子单元，用于多次使用傅里叶-莫茨金消元法消除约束条件中的不确定性变量，得到仅包含随机参数的模型；转化子单元，用于利用对偶理论以及辅助变量将仅包含随机参数的模型转化为确定性模型。

22、在一种可选的实施方式中，电力系统包括多台机组，不确定性变量包括节点电压幅值、线路潮流、机组的出力调整量，消除子单元包括：表示子模块，用于采用基于解耦线性化潮流的发电负荷转移因子表示节点电压幅值以及线路潮流；消除子模块，用于利用发电负荷转移因子表示的节点电压幅值以及线路潮流根据净负荷扰动下的总功率平衡式以及发电机相关约束消除任一机组的出力调整量；得到子模块，用于多次使用傅里叶-莫茨金消元法消除机组的出力调整量直至消除完所有机组的出力调整量，得到仅包含随机参数的模型。

23、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于可行域投影法的电力系统协同优化调度方法。

24、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于可行域投影法的电力系统协同优化调度方法。