本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)調(diào)度運行技術(shù)領(lǐng)域，涉及到主動配電網(wǎng)最大供電能力建模求解方法，特別涉及最大供電能力中對考慮經(jīng)濟調(diào)度因素的建模問題。

背景技術(shù)：

主動配電網(wǎng)作為智能配電網(wǎng)發(fā)展的高級階段的產(chǎn)物，能夠通過靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)管理潮流，實現(xiàn)對接入其中的分布式電源進行主動控制和主動管理。其與傳統(tǒng)配電網(wǎng)不同之處在于，主動配電網(wǎng)借助相關(guān)信息通訊手段及電網(wǎng)-用戶間的雙向互動，在整個配電網(wǎng)層面對各類分布式電源及電網(wǎng)設(shè)備進行主動管理，從而實現(xiàn)特定目標的最優(yōu)，這個特點將對配電網(wǎng)的最大供電能力帶來影響。

主動配電網(wǎng)的最大供電能力受分布式電源有功出力的影響。從現(xiàn)有的研究成果來看，對含有分布式電源的最大供電能力研究主要分為兩類：僅考慮不可控分布式電源的最大供電能力問題和計及可控分布式電源的最大供電能力問題研究。前者面向接入風力發(fā)電和光伏發(fā)電等不可控分布式電源的配電網(wǎng)，研究此類分布式電源出力的隨機性和間歇性對最大供電能力產(chǎn)生的影響，并在此基礎(chǔ)上建立相應的綜合評估體系。當在配電網(wǎng)中計及可控分布式電源后，通常將可控分布式電源的有功出力作為恒定功率處理。儲能裝置的利用，通過優(yōu)化其運行策略增加配電網(wǎng)的可調(diào)度性，進一步提升了配電網(wǎng)的供電能力。此外，對含有多種類型分布式電源的主動配電網(wǎng)通過引入互補調(diào)度原則，在對不可控分布式電源出力進行預測的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)可控分布式電源的有功出力分配，也體現(xiàn)了主動配電網(wǎng)對分布式電源主動控制的特點。然而，在主動配電網(wǎng)運行過程中，可控分布式電源能夠參與配電網(wǎng)的優(yōu)化運行，在配電網(wǎng)負荷已知的情況下，將按照經(jīng)濟調(diào)度原則對多種可控分布式電源進行調(diào)度，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。在研究最大供電能力問題時，隨著負荷水平的增長，也必將涉及到可控分布式電源出力重新分配問題?，F(xiàn)有的一些模型沒有將主動配電網(wǎng)的調(diào)度行為對最大供電能力的影響考慮在內(nèi)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是在求解主動配電網(wǎng)最大供電能力的過程中，提供一種合理有效、能夠滿足主動配電網(wǎng)經(jīng)濟運行要求的數(shù)學模型。根據(jù)主動配電網(wǎng)的實際運行特點與可控分布式電源發(fā)電特性，利用雙層規(guī)劃的思想進行合理建模，實現(xiàn)在負荷增長過程中，每一運行點都按照發(fā)電成本最小經(jīng)濟地分配可控分布式電源的有功出力，最終獲得滿足主動配電網(wǎng)經(jīng)濟運行要求的最大供電能力，為調(diào)度決策提供依據(jù)。

面對未來主動配電網(wǎng)中高滲透率的分布式電源，主動配電網(wǎng)對可控分布式電源的調(diào)度行為會對最大供電能力的計算產(chǎn)生影響。針對含有多種類型分布式電源的主動配電網(wǎng)，把調(diào)度運行因素置入最大供電能力問題的研究之中，可以保證在負荷增長的過程中，在每一運行點根據(jù)可控分布式電源的發(fā)電成本經(jīng)濟地分配其有功出力的前提下，實現(xiàn)配電網(wǎng)的供電能力最大化。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種計及可控電源經(jīng)濟調(diào)度的主動配電網(wǎng)最大供電能力模型的構(gòu)建方法，針對主動配電網(wǎng)主動控制和主動管理的特點，將主動配電網(wǎng)對可控分布式電源的調(diào)度因素引入到最大供電能力的建模過程中，最終實現(xiàn)在負荷增長過程中，每一運行點都按照綜合發(fā)電成本最小經(jīng)濟地調(diào)度可控分布式電源的有功出力，構(gòu)建計及可控電源經(jīng)濟調(diào)度的主動配電網(wǎng)最大供電能力模型包括以下步驟：

第一步，構(gòu)建外層優(yōu)化模型，確定負荷增長因子

1.1)假設(shè)主動配電網(wǎng)中各節(jié)點負荷功率按照等比例方式增長，在各節(jié)點負荷增長過程中，可控分布式電源的有功出力隨著主動配電網(wǎng)負荷的變化按經(jīng)濟調(diào)度策略做出相應的調(diào)整，調(diào)整后的可控分布式電源的有功出力受負荷增長和調(diào)度策略兩方面的影響，其數(shù)學表達式為：

其中，P_Li與Q_Li分別為的負荷有功功率和無功功率；與為基態(tài)下負荷節(jié)點i的負荷有功功率和無功功率；λ為負荷增長因子；K_Li為節(jié)點i負荷增長方式；K_DGi為節(jié)點i可控分布式電源有功出力增長方式；P_DGi為節(jié)點i可控分布式電源有功出力；為節(jié)點i可控分布式電源在基態(tài)下有功出力。

1.2)根據(jù)公式(1)，確定如公式(2)所示的外層優(yōu)化模型的目標函數(shù)，具體為：

其中，N為主動配電網(wǎng)節(jié)點數(shù)。

所述的外層優(yōu)化模型即為最大供電能力模型，最大供電能力是在滿足配電網(wǎng)安全運行約束條件下，配電網(wǎng)所能供給的最大負荷。

1.3)為保證主動配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，最大供電能力模型中約束條件的選取主要考慮配電網(wǎng)的安全運行要求以及可控分布式電源的運行限制，所述的配電網(wǎng)安全運行約束條件包括滿足公式(3)及公式(4)所示的節(jié)點潮流方程約束、公式(5)所示的節(jié)點電壓約束、公式(6)所示的可控分布式電源出力約束、公式(7)所示的可削減負荷削減功率約束、公式(8)所示的無功電源無功功率約束以及公式(9)所示的線路功率約束：

其中，G_ij、B_ij、δ_ij分別為支路ij的電導和電納、節(jié)點i和j電壓相角之差；U_i、分別為節(jié)點i的電壓幅值及上下限；分別為第i個可控分布式電源有功出力的上下限；P_RLi、及分別為可削減負荷有功功率及其上下限；Q_DGi、及分別為可控無功源功率及其上下限；P_ij、分別為線路傳輸功率及其上限。

根據(jù)外層優(yōu)化模型的目標函數(shù)和配電網(wǎng)安全運行約束條件，采用原對偶內(nèi)點法進行求解，得到負荷增長因子λ。

第二步，構(gòu)建內(nèi)層優(yōu)化模型，確定可控分布式電源有功出力的最優(yōu)分配，得到可控分布式電源有功出力的增長方式，所述的內(nèi)層優(yōu)化模型為主動配電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度模型；

主動配電網(wǎng)的經(jīng)濟調(diào)度是在已知當前配電網(wǎng)的負荷水平的基礎(chǔ)上，保證配電網(wǎng)滿足各種安全性指標的前提下，以發(fā)電成本最小為目標，對上級電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間交互功率及所有可控分布式電源的出力進行經(jīng)濟調(diào)度。

建立主動配電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度模型，用于解決外層優(yōu)化模型負荷增長過程中每一運行點可控分布式電源有功出力的最優(yōu)分配問題；主動配電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度模型以綜合運行成本最低為目標函數(shù)，表達式如下：

主動配電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度模型中約束條件包括公式(11)所示的各可控分布式電源的出力約束、公式(12)所示的與大電網(wǎng)的交互功率約束、公式(13)所示的可削減負荷削減功率約束以及公式(14)所示的功率平衡約束，具體約束如下：

其中，C_DGi為第i個可控分布式電源的運行成本；C_RLi為第i個可削減負荷的的運行成本；c_grid為電能交互費用；P_grid、及分別為與大電網(wǎng)的交互功率及其上下限；P_Load為電網(wǎng)總負荷；P_Loss為電網(wǎng)總網(wǎng)損。

由主動配電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度模型得到當前運行點下的可控分布式電源有功出力的最優(yōu)分配，進一步確定其有功出力增長方式。

第三步，將第一步和第二步得到的兩個優(yōu)化模型結(jié)合，構(gòu)建雙層優(yōu)化模型

在外層優(yōu)化模型負荷增長過程中，考慮內(nèi)層優(yōu)化模型中主動配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行要求；在每一運行點根據(jù)可控分布式電源的發(fā)電成本經(jīng)濟地分配其有功出力的前提條件下，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的供電能力最大化；將上述內(nèi)層優(yōu)化模型作為外層優(yōu)化模型的約束條件，構(gòu)成計及可控分布式電源經(jīng)濟調(diào)度的主動配電網(wǎng)最大供電能力的雙層優(yōu)化模型，即為計及可控電源經(jīng)濟調(diào)度的主動配電網(wǎng)最大供電能力模型。

上述雙層優(yōu)化模型的求解過程具體為：

步驟1：根據(jù)主動配電網(wǎng)的實際運行特征，建立計及可控電源經(jīng)濟調(diào)度的主動配電網(wǎng)最大供電能力的雙層優(yōu)化模型，并給出使用模型的相關(guān)參數(shù)及收斂精度；

步驟2：根據(jù)步驟1中給出的雙層模型中的外層最大供電能力模型，采用原對偶內(nèi)點法進行求解，得到負荷增長因子λ；

步驟3：將步驟2得到的負荷增長因子λ傳送至雙層優(yōu)化模型中的內(nèi)層子優(yōu)化模型，對可控分布式電源進行經(jīng)濟調(diào)度，得到可控分布式電源出力分配方案；

步驟4：由步驟3得到的可控分布式電源出力分配方案，確定其有功出力的增長方式K_DGi；

步驟5：根據(jù)所得到的負荷增長因子λ以及可控分布式電源有功出力的增長方式K_DG計算調(diào)整量Δλ、ΔK_DGi，并判斷是否滿足收斂精度；

步驟6：如果調(diào)整量Δλ、ΔK_DGi滿足設(shè)定的收斂精度，迭代終止并輸出計算的最大供電能力以及相應的可控分布式電源出力；如果不滿足，則重復步驟2、3、4、5，直到調(diào)整量滿足收斂精度。

本發(fā)明的效果和益處是：本發(fā)明提供了一種面向主動配電網(wǎng)的最大供電能力優(yōu)化模型，針對主動配電網(wǎng)的運行特征，把其經(jīng)濟調(diào)度運行對最大供電能力的影響合理地進行數(shù)學表述，能夠獲得滿足主動配電網(wǎng)經(jīng)濟運行要求的最大供電能力值。

附圖說明

圖1是主動配電網(wǎng)最大供電能力邏輯框架圖。

圖2是計及可控電源經(jīng)濟調(diào)度的主動配電網(wǎng)最大供電能力流程圖。

圖3是改進的IEEE33配電系統(tǒng)圖。

圖中：1-33為IEEE33配電系統(tǒng)中的節(jié)點編號。

具體實施方式

以下以改進的IEEE33節(jié)點配電系統(tǒng)為例，如圖3所示，結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施流程。表1為IEEE33節(jié)點配電系統(tǒng)接入分布式單元的裝機容量及介入位置；表2為IEEE33節(jié)點配電系統(tǒng)各節(jié)點基態(tài)下有功負荷；表3為計及經(jīng)濟調(diào)度和未計及經(jīng)濟調(diào)度兩種模型計算結(jié)果對比；表4與表5分別為計及經(jīng)濟調(diào)度和未計及經(jīng)濟調(diào)度兩種模型下得到的線路負載率和節(jié)點電壓。

表1各分布式單元的裝機容量

表2配電系統(tǒng)負荷表

表3計及經(jīng)濟調(diào)度前后配電系統(tǒng)的最大供電能力及成本

表4計及經(jīng)濟調(diào)度前后配電系統(tǒng)的線路負載率

表5計及經(jīng)濟調(diào)度前后配電系統(tǒng)的節(jié)點電壓