基于源與荷不確定性的vsc-mtdc魯棒優(yōu)化潮流方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)優(yōu)化運行技術(shù)領域，具體的說涉及電壓源換流器-多端柔性 直流輸電（VSC-MTDC)系統(tǒng)基于源與荷不確定性的魯棒優(yōu)化潮流研宄方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自柔性直流輸電發(fā)展以來，支持了大批分布式電源特別是大規(guī)模集中式風電的接 入，然而風能的自然屬性決定了風力發(fā)電的強波動性和強間歇性，這種不確定性因素給含 風電場的電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化帶來新的問題和挑戰(zhàn)。另外，電力負荷用電與否也具有一定的 隨機性，加之在負荷需求側(cè)管理體制下發(fā)展起來的柔性負荷，能主動參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)機制，實 現(xiàn)與電源側(cè)雙向互動，這使得配網(wǎng)優(yōu)化研宄更加復雜。
[0003] 傳統(tǒng)大規(guī)模風電并網(wǎng)優(yōu)化研宄大多是建立在確定風電以及負荷預測的基礎上進 行的，然而，風電以及負荷功率預測與實際相比仍存在較大誤差，利用風電及負荷功率預測 數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進行優(yōu)化，忽視了風電以及負荷的不確定性帶來的影響，從而無法及時應對系 統(tǒng)可能發(fā)生的極端運行情況，導致系統(tǒng)的運行安全受到嚴重威脅。因此在制定含風電場的 電力系統(tǒng)優(yōu)化策略時，必須考慮風電不確定性以及負荷不確定性給電網(wǎng)帶來的影響。
[0004] 目前，綜合考慮風電和負荷不確定性的新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化研宄甚少， 因此在風電、負荷預測基礎上增加其不確定性因素的電力系統(tǒng)優(yōu)化方法以及優(yōu)化模型亟待 建立，基于風電以及柔性負荷不確定性的VSC-MTDC系統(tǒng)魯棒優(yōu)化潮流研宄具有重要研宄 意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的在數(shù)據(jù)預測基礎上的電力系統(tǒng)優(yōu)化方 法在解決含有不確定性因素的電力系統(tǒng)優(yōu)化問題的不足，本文以基于源與荷不確定性的 VSC-MTDC穩(wěn)態(tài)潮流優(yōu)化為例，首先在風速以及負荷預測基礎上建立不確定性風機出力模型 與不確定性柔性負荷模型，然后建立柔性直流輸電網(wǎng)母線電壓違規(guī)費用、電能傳輸損耗費 用最小的優(yōu)化目標函數(shù)，利用魯棒優(yōu)化技術(shù)將目標函數(shù)的求解問題轉(zhuǎn)化為含不確定性因素 的最壞情況下的最小保守結(jié)果，最后結(jié)合智能優(yōu)化算法對魯棒優(yōu)化模型進行求解。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0007] 1、建立不確定性風機數(shù)學模型：
[0008] 在風速預測數(shù)據(jù)基礎上增加不確定性因素，使得任一時刻下風速都在基于該點預 測風速的一個不確定鄰域之間變動，則不確定性風速數(shù)學模型可用下式表示：
【主權(quán)項】
1. 基于源與荷不確定性的VSC-MTDC魯棒優(yōu)化潮流方法，其特征在于：首先建立不確定 性風機出力模型與可實現(xiàn)削峰填谷的不確定性柔性負荷模型，為提高風電消納能力，風機 出力一部分用于滿足負荷用電需求，剩余部分則通過多端柔性直流輸電網(wǎng)絡傳輸送出，通 過建立柔性直流輸電網(wǎng)電壓違規(guī)費用以及電能傳輸損耗費用最小的優(yōu)化目標函數(shù)，以魯棒 優(yōu)化技術(shù)結(jié)合智能優(yōu)化算法實現(xiàn)系統(tǒng)在風機發(fā)電、負荷用電均不確定基礎上的優(yōu)化目標函 數(shù)的求解，為VSC-MTDC系統(tǒng)中VSC提供合理的電壓以及功率控制基準值，確保系統(tǒng)在不確 定性條件下安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。
2. 按照權(quán)利要求1所述的不確定性風機出力模型，其特征在于，根據(jù)長時間尺度下風 速預測數(shù)據(jù)建立不確定性風速模型，實現(xiàn)任一時刻下風速均在某一范圍內(nèi)變動，將不確定 風速代入風機出力與風速關(guān)系式即可得到不確定性風機出力模型。
3. 按照權(quán)利要求1所述的不確定性柔性負荷模型，其特征在于，根據(jù)長時間尺度下用 電負荷預測數(shù)據(jù)建立不確定性負荷模型，實現(xiàn)任一時刻下的負荷用電量均在某一范圍內(nèi)變 動，在此基礎上進而建立不確定性柔性負荷模型，實現(xiàn)柔性負荷功率調(diào)平功能。
4. 按照權(quán)利要求1所述的魯棒優(yōu)化技術(shù)求解含有不確定性因素的VSC-MTDC優(yōu)化目標 函數(shù)，其特征在于，首先需建立確定變量的不確定性集合，然后理性決策不確定變量，即在 不確定參數(shù)變化范圍內(nèi)尋求一個最優(yōu)解，不但使得約束條件在不確定參數(shù)的所有可能取值 下均得到滿足，而且使得系統(tǒng)在安全運行前提下提高經(jīng)濟性。
5. 按照權(quán)利要求4所述的魯棒優(yōu)化技術(shù)求解含有不確定性因素的VSC-MTDC優(yōu)化目標 函數(shù)，其具體實現(xiàn)方法為：首先在所有不確定性集合內(nèi)求得目標優(yōu)化函數(shù)的所有保守最大 值，目的是使優(yōu)化結(jié)果滿足所有不確定性下的極限情況；然后在長時間尺度下取所有保守 最大值的最小保守結(jié)果，在數(shù)學上可將此類帶不確定性因素的求目標函數(shù)min問題歸結(jié)為 一類帶約束的min-max-min優(yōu)化問題。
6. 按照權(quán)利要求5所述的魯棒優(yōu)化技術(shù)求VSC-MTDC穩(wěn)態(tài)運行潮流，其特征在于，特別 適合求解帶有不確定性因素的電力系統(tǒng)優(yōu)化問題。
【專利摘要】本發(fā)明針對電壓源換流器-多端柔性直流輸電(VSC-MTDC)穩(wěn)態(tài)潮流，綜合考慮風機發(fā)電量與負荷用電量的不確定性，利用魯棒優(yōu)化技術(shù)，公開提出一種基于源與荷不確定性的VSC-MTDC魯棒優(yōu)化潮流研究方法。本發(fā)明打破常規(guī)基于風電以及負荷預測確定模型的電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化方法，在風速與風機出力關(guān)系式基礎上建立不確定性風機出力模型，在負荷預測基礎上建立不確定性負荷模型并實現(xiàn)柔性負荷峰谷調(diào)平的功能，進而建立柔性直流輸電網(wǎng)絡優(yōu)化目標函數(shù)，在風機發(fā)電、負荷用電均不確定情況下用魯棒優(yōu)化方法結(jié)合智能優(yōu)化算法實現(xiàn)優(yōu)化目標函數(shù)的求解，為VSC-MTDC系統(tǒng)中VSC提供合理的功率、電壓控制基準值，力求系統(tǒng)在不確定性條件下安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。
【IPC分類】G06Q10-04, G06Q50-06
【公開號】CN104778519
【申請?zhí)枴緾N201510226091
【發(fā)明人】康忠健, 陳瑤, 于洪國
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年5月6日