一种考虑需求响应和动态重构的配电网保供方法

本发明涉及配电网电力保供，具体而言，涉及一种考虑需求响应和动态重构的配电网保供方法。

背景技术：

1、通过统计汇总发现，极端高温天气发生的频率有增强的总趋势，而极端低温天气发生的频率有大致减缓的总趋势。而极端的高温无风天气会较大程度上影响光伏、风机的出力水平，甚至出现二者停摆的现象；同时，电力消费需求明显加大，比如冷却成本等，由于工业、商业、居民的用电量受到环境温度的强烈影响，日益增加的极端炎热日将大大增加城市配网的用电量，而电量供需的不平衡会影响配电网的稳定运行，导致电网产生巨大的运行成本。

2、开关重构作为配电网优化运行措施之一，可以通过动作开关来改变网络拓扑结构从而提升配电网供电能力和灵活性。但在极端高温天气下仅仅通过开关重构难以满足保供需求。而需求响应可以在发生极端天气、配网可靠性供电受威胁时，基于用户的必要用电需求和非必要用电需求，达到减少某时段的用电负荷而保障电力供应。

3、因此，本发明提供了一种考虑需求响应和动态重构的配电网保供方法，对用户在极端天气下的用电进行调控，使得电网在极端天气下可以稳定运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种考虑需求响应和动态重构的配电网保供方法，包括：根据极端高温天气的气象因素，刻画光伏出力、风机出力和负荷模型；所述气象因素包括温度和光照；根据用户需求侧响应参与度，构建用户响应模型；确定不同用电场景的停电损失系数，并基于所述停电损失系数构建配电网负荷可靠供应模型，求解所述配电网负荷可靠供应模型获得配电网保供策略。

2、进一步的，所述光伏出力的表达式为：

3、；

4、其中，为光伏发电实际出力；为光伏出力的额定功率；为当前太阳光辐射照度；为标准环境（一般为25℃下）太阳光辐射照度；为光电转换效率；为光伏板的实际运行温度；为标准条件下光伏板温度。

5、进一步的，所述风机出力的表达式为：

6、；

7、其中，为风机出力；为风电常数；为风机扫风面积；为风功率因数；为空气密度；为风速。

8、进一步的，所述负荷模型的表达式为：

9、；

10、；

11、其中，为极端高温天气下，t时刻的负荷总量；为假设不发生极端高温天气时，t时刻的负荷预测值；为由于各类气象因素产生的t时刻的负荷增量；、和分别代表温度、湿度和降水量变化所产生的用电增量比例系数；其中，、和分别为极端天气下实际温度、湿度和降水的变化量；为误差项，代表温度、湿度和降水无法反映的消耗差异。

12、进一步的，所述用户响应模型的表达式为：

13、；

14、；

15、其中，为用户效用值；为用户实际响应量；为用户的电路响应优化系数；为禀赋损害惩罚系数；为用户响应后所带来的不便利度；为非必要用电需求系数；衡量了用户由于参与需求响应所带来的不便利度，二次影响因数和为一次影响因数。

16、进一步的，确定停电损失系数，包括：获取多种用电场景，并确定不同用电场景下的光伏出力、风机出力和负荷需求；将所述多种用电场景缩减为预设个数的典型场景，并得到各典型场景的概率；基于所述典型场景对电量的需求程度、非必要用电需求和必要用电需求的比例和停电影响程度，确定停电损失系数。

17、进一步的，所述配电网负荷可靠供应模型包括目标函数和约束条件；所述约束条件包括潮流约束、网络重构下的辐射状和连通性约束、开关约束、节点电压约束、支路电流约束、新能源出力约束和失负荷约束。

18、进一步的，所述目标函数的表达式为：

19、；

20、；

21、；

22、其中，为目标函数；为取极大值；为第一中间函数；为第二中间函数；为场景变量；c为场景总数；为场景的概率；t为时间变量；t为总小时数；i为节点变量；为配电网中所有节点集合；为节点停电损失系数；为负荷削减费用的单价；为节点n处负荷削减有功；为最小时间间隔；为在场景下用户实际响应量；为在场景下用户的电路响应优化系数；为禀赋损害惩罚系数；为在场景下衡量了用户由于参与需求响应所带来的不便利度；为非必要用电需求系数；

23、所述潮流约束的表达式为：

24、；

25、；

26、；

27、；

28、；

29、；

30、；

31、其中，为节点序号；为配电网中以n为初始节点的支路终端节点集合；和分别为第c个场景下，第t个时段支路mn上传输的有功、无功功率；和为支路mn的电阻和电抗值；为第c个场景下，第t个时段支路mn电流幅值的平方；为以节点n为终端节点的支路初始节点集合；和分别为第c个场景下，第t个时段支路kn上传输的有功、无功功率；和分别为第c个场景下，在第t个时段节点n注入的有功、无功功率；和为第c个场景下,节点在第t个时段变电站注入的有功、无功功率；和为第c个场景下,节点n在第t个时段光伏发电和风力发电接入电网的实际功率；和为在第c个场景下，第t个时段节点n处负荷削减有功和无功；和为第c个场景下，节点n在第t个时段注入的负荷有功、无功功率；m为大m法的惩罚因子；为第c个场景下，第t个时段支路mn上开关的状态变量，表示开关闭合，表示开关断开；和分别为第c个场景下，第t个时段节点m和n的电压幅值的平方；表示优化区域内的开关支路集合；为配电系统中含联络线的所有支路集合；

32、所述网络重构下的辐射状和连通性约束的表达式为：

33、；

34、；

35、；

36、；

37、其中，为一直处于闭合状态不可调节的支路总数；为支路；为优化区域内开关支路集合；表示第c个场景下，支路mn上开关的状态变量；n为节点总数；为变电站注入数目；为在场景c下nk支路上的辅助潮流有功功率而非实际线路上的有功功率；为在场景c下mn支路上的辅助潮流有功功率而非实际线路上的有功功率；为在场景c下节点n注入的辅助潮流有功功率；为节点注入功率；为节点注入功率；表示支路mn传输有功功率的最大值；

38、所述开关约束的表达式为：

39、；

40、；

41、其中，和为第c个场景下，开关闭合或者断开的状态量，代表开关进行了闭合的动作，则代表开关进行了打开的动作；为优化区域内开关支路集合；和为第c个场景下，第t和t-1个时段支路mn的开关状态；为单个开关的状态最大操作次数；为含联络线的支路总数；为所有开关的最大操作次数；

42、所述节点电压约束的表达式为：

43、；

44、其中，和分别为节点m的电压幅值下、上限；为节点m的电压幅值；

45、所述支路电流约束的表达式为：

46、；

47、；

48、其中，和分别为支路mn的电流幅值下、上限；为支路mn的电流幅值；为支路mn上的开关状态；

49、所述新能源出力约束的表达式为：

50、；

51、；

52、其中，和分别为光伏发电实际出力的下、上限；和分别为风力发电实际出力的下、上限；为光伏发电实际出力；为风力发电实际出力；

53、所述失负荷约束的表达式为：

54、；

55、其中，为节点n的失负荷量；为节点n的失负荷比例系数；为节点n的负荷量。

56、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

57、本发明的有益效果在于，针对极端高温天气下，源-荷行为均会收到环境的强烈，电量供需的不平衡会导致电网产生巨大的失负荷成本的问题，本发明提出一种考虑需求响应和动态重构的配电网保供方法，对配电网中不同负荷的可靠性需求等级进行划分以优先满足重要负荷的用电需求，在极端高温天气下可有效保障用户用电，提升了电网运行的可靠性和经济性，具有使用价值。