本發(fā)明涉及電網(wǎng)交互協(xié)同，具體涉及一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和能源需求增長的背景下，分布式電源和新能源技術(shù)的迅猛發(fā)展，配電網(wǎng)正面臨運行壓力不斷增大的挑戰(zhàn)，而微網(wǎng)由于靈活調(diào)控與快速響應(yīng)能力正在成為優(yōu)化電力系統(tǒng)的重要補充。配-微網(wǎng)協(xié)同通過融合兩者優(yōu)勢不僅能提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，還為電力系統(tǒng)智能化轉(zhuǎn)型提供了新思路，是實現(xiàn)能源高效利用的重要支撐。
2、目前，在配電網(wǎng)與微網(wǎng)各自的運行過程中能使得各自運行最優(yōu)的交互功率往往是不同的，現(xiàn)有的配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的交互協(xié)同大多存在響應(yīng)速度較緩的情況，導(dǎo)致配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的協(xié)同調(diào)度經(jīng)濟(jì)性較差，同時配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間也存在信息交互次數(shù)過多的情況，不僅使得配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間交互協(xié)同復(fù)雜性較高，還使得配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的安全性難以保障，且配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的隱私保護(hù)性也較差；因此，需要設(shè)計一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，為更好的有效解決現(xiàn)有的配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的交互協(xié)同由于大多存在響應(yīng)速度較緩的情況，從而導(dǎo)致配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的協(xié)同調(diào)度經(jīng)濟(jì)性較差，同時配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間也存在信息交互次數(shù)過多的情況，不僅使得配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間交互協(xié)同復(fù)雜性較高，還使得配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的安全性難以保障，且配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的隱私保護(hù)性也較差的問題，提供了一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法及系統(tǒng)，其實現(xiàn)了具有采用單次信息交互的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型對配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的協(xié)同調(diào)度進(jìn)行高效優(yōu)化的功能，且補償函數(shù)能正確反映微網(wǎng)對不同交互功率的成本變化情況，而配電網(wǎng)對補償函數(shù)作出響應(yīng)并補償微網(wǎng)相應(yīng)成本能調(diào)整運行狀態(tài)維持系統(tǒng)穩(wěn)定和高效運行，不僅能有效降低配電網(wǎng)與微網(wǎng)的運行總成本，還使得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果具有快速性及有效性。
2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
3、一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟，
4、步驟a，構(gòu)建配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)，再根據(jù)配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)組建含有補償機制的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式；
5、步驟b，計算靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，再根據(jù)靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界計算在配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式中微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界；
6、步驟c，利用分段線性插值法根據(jù)微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界構(gòu)建微網(wǎng)補償函數(shù)；
7、步驟d，基于微網(wǎng)補償函數(shù)建立配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型；
8、步驟e，對配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型進(jìn)行求解并獲得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果。
9、前述的一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法，步驟a，構(gòu)建配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)，再根據(jù)配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)組建含有補償機制的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式，具體步驟如下，
10、步驟a1，構(gòu)建配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)，其中所述雙層交互架構(gòu)中上層為配電網(wǎng)，而下層為多個獨立微網(wǎng)，所述配電網(wǎng)用于連接多個分布式電源和電負(fù)荷，所述配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間采用聯(lián)絡(luò)線連接；
11、步驟a2，根據(jù)配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)組建含有補償機制的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式，其中所述雙層交互模式具體是各個微網(wǎng)在內(nèi)部優(yōu)化后向配電網(wǎng)上報補償信息，所述補償信息具體為交互功率非微網(wǎng)最優(yōu)運行功率時的補償成本；
12、所述配電網(wǎng)根據(jù)補償信息制定交互功率并向各個微網(wǎng)補償成本差，所述微網(wǎng)根據(jù)配電網(wǎng)下發(fā)的交互功率指令確定相應(yīng)運行方案，從而完成配電網(wǎng)與微電網(wǎng)之間的單次信息交互協(xié)同過程。
13、前述的一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法，步驟b，計算靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，再根據(jù)靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界計算在配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式中微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，具體步驟如下，
14、步驟b1，計算靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，其中所述靈活性資源包含熱電聯(lián)產(chǎn)機組、儲能設(shè)備、電轉(zhuǎn)氣設(shè)備和需求響應(yīng)，具體步驟如下，
15、步驟b11，計算熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，其中所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組由燃?xì)廨啓C、燃?xì)忮仩t以及余熱回收鍋爐組成，具體步驟如下，
16、步驟b111，對熱電聯(lián)產(chǎn)機組電熱聯(lián)合工作區(qū)的輸出電功率進(jìn)行計算，具體如公式（1）所示，
17、；
18、；
19、；（1）
20、其中，和分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機組輸出電功率的上邊界和下邊界，和分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機組在t時段輸出的電功率和熱功率，為熱電聯(lián)產(chǎn)機組輸出電功率與熱功率的固定比例，為當(dāng)燃?xì)廨斎肓抗潭〞r增加單位熱功率輸出而減少的電功率輸出量，和分別為燃?xì)廨斎肓康纳线吔绾拖逻吔纾头謩e為熱電聯(lián)產(chǎn)機組氣轉(zhuǎn)電和氣轉(zhuǎn)熱的轉(zhuǎn)換系數(shù)，和分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機組輸出熱功率的上邊界和下邊界；
21、步驟b112，根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機組電熱聯(lián)合工作區(qū)的輸出電功率計算熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，具體如公式（2）所示，
22、；
23、（2）
24、其中，和分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電功率上可調(diào)節(jié)邊界和下可調(diào)節(jié)邊界；
25、步驟b12，計算儲能設(shè)備的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，其中設(shè)儲能設(shè)備的充電狀態(tài)與放電狀態(tài)不能同時進(jìn)行，則儲能設(shè)備電功率受儲能設(shè)備容量和儲能設(shè)備最大充放電功率的限制，具體儲能設(shè)備的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界如公式（3）所示，
26、；
27、（3）
28、其中，和分別為儲能設(shè)備的上可調(diào)節(jié)邊界和下可調(diào)節(jié)邊界，為儲能設(shè)備的額定電容量，為時段儲能設(shè)備的容量比例，為時段儲能設(shè)備的容量比例，和分別為儲能設(shè)備的電容量比例上限和電容量比例下限，和分別為儲能設(shè)備單次充能最大功率和單次放能最大功率，和分別為儲能設(shè)備的充電效率和放電效率；
29、步驟b13，計算電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，其中電轉(zhuǎn)氣設(shè)備用于對上層配電網(wǎng)的交互電能進(jìn)行消納，具體電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界如公式（4）所示，
30、；
31、（4）
32、其中，和分別為電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的電功率上可調(diào)節(jié)邊界和下可調(diào)節(jié)邊界，和分別為電轉(zhuǎn)氣設(shè)備消耗電功率的上限和下限，為t時段輸入電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的電功率；
33、步驟b14，計算需求響應(yīng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，具體如公式（5）所示，
34、；
35、（5）
36、其中，和分別為需求響應(yīng)的電功率上可調(diào)節(jié)邊界和下可調(diào)節(jié)邊界，為，為負(fù)荷在時段的替代型需求響應(yīng)改變量，和分別為在時段參與需求響應(yīng)的負(fù)荷上限和負(fù)荷下限；
37、步驟b2，根據(jù)靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界計算在配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式中微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，具體如公式（6）所示，
38、；
39、（6）
40、其中，和分別為微網(wǎng)的電功率上可調(diào)節(jié)邊界和下可調(diào)節(jié)邊界，為可調(diào)節(jié)的棄風(fēng)棄光量。
41、前述的一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法，步驟c，利用分段線性插值法根據(jù)微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界構(gòu)建微網(wǎng)補償函數(shù)，具體步驟如下，
42、步驟c1，在微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界內(nèi)按照設(shè)定尺度均勻提取不同功率運行點，再將兩兩相鄰的功率運行點作為每一次線性插值的區(qū)間端點，具體如公式（7）所示，
43、；
44、（7）
45、其中，、、、和均為區(qū)間端點，為微網(wǎng)在t時段的最優(yōu)運行點，為提取尺度，為插值區(qū)間數(shù)；
46、步驟c2，將不同的功率運行點作為交互功率確定值，再通過微網(wǎng)內(nèi)部優(yōu)化在同一時段但不同交互功率條件下的運行狀況及成本差并得到各個區(qū)間端點對應(yīng)的函數(shù)值，具體如公式（8）所示，
47、（8）
48、其中，為各個區(qū)間端點，為端點成本差函數(shù)值，為微網(wǎng)內(nèi)部優(yōu)化成本函數(shù)；
49、步驟c3，利用線性插值法獲得補償函數(shù)，具體如公式（9）所示，
50、；
51、；
52、（9）
53、其中，為補償函數(shù)，為補償函數(shù)因變量，為補償函數(shù)自變量，為線性插值的直線斜率，為第個端點成本差，為第個區(qū)間端點。
54、前述的一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法，步驟d，基于微網(wǎng)補償函數(shù)建立配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型，其中配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型包含上層配電網(wǎng)模型和下層微電網(wǎng)模型，具體步驟如下，
55、步驟d1，構(gòu)建上層配電網(wǎng)模型，具體步驟如下，
56、步驟d11，構(gòu)建上層配電網(wǎng)模型的目標(biāo)函數(shù)，其中上層配電網(wǎng)模型采用配電網(wǎng)總運行成本與補償成本之和最小為優(yōu)化目標(biāo)，具體如公式（10）所示，
57、；
58、；
59、；
60、；
61、；
62、（10）
63、其中，為配電網(wǎng)總成本，為配電網(wǎng)從大電網(wǎng)的購電成本，為分布式電源的發(fā)電成本，為網(wǎng)損成本，為配電網(wǎng)向各個微網(wǎng)傳輸電能的收益，為配電網(wǎng)對各個微網(wǎng)的補償成本，為大電網(wǎng)購電價格，為t時段配電網(wǎng)向大電網(wǎng)購電的功率，為配電網(wǎng)中分布式電源的數(shù)量，、和為第k臺分布式電源的發(fā)電成本系數(shù)，為t時段第k臺分布式電源的發(fā)電功率，為網(wǎng)損成本系數(shù)，為配電網(wǎng)節(jié)點數(shù)量，為以i為首端的支路末端節(jié)點集合，為微網(wǎng)數(shù)量，為配電網(wǎng)與微網(wǎng)m間的電能交易價格，為t時段微網(wǎng)m的補償函數(shù)，為t時段配電網(wǎng)與微網(wǎng)m間的交互功率；
64、步驟d12，根據(jù)上層配電網(wǎng)模型的目標(biāo)函數(shù)建立配電網(wǎng)約束，具體如公式（11）所示，
65、；
66、；
67、；
68、（11）
69、其中，和分別為節(jié)點j注入的有功功率和無功功率，和分別為以節(jié)點j為首端節(jié)點和末端節(jié)點的支路節(jié)點集合，和分別為為支路上流過的有功功率和無功功率，和分別為支路ij上流過的有功功率和無功功率，為支路ij電流的平方，和分別為支路ij的電阻值和電抗值，為節(jié)點j電壓的平方，為節(jié)點j的自電導(dǎo)，為節(jié)點j的自電納，為節(jié)點i電壓的平方，和分別為節(jié)點j的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷，和分別為節(jié)點j的分布式電源有功出力和無功出力，和分別為變電站節(jié)點注入的有功功率和無功功率，和分別為支路ij的電流上限和電流下限，和分別為節(jié)點j的電壓上限和電壓下限；
70、步驟d2，構(gòu)建下層微電網(wǎng)模型，具體步驟如下，
71、步驟d21，構(gòu)建下層微電網(wǎng)模型的目標(biāo)函數(shù)，其中下層微電網(wǎng)模型采用各個微網(wǎng)內(nèi)部運行成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，具體如公式（12）所示，
72、；
73、；
74、；
75、；
76、（12）
77、其中，為微網(wǎng)m的總運行成本，為購電購氣成本，為棄風(fēng)棄光成本，為儲能設(shè)備運行損耗成本，和分別為t時段的電價和天然氣價，為單位棄風(fēng)棄光的懲罰成本，為參與替代型需求響應(yīng)的單位補償系數(shù)；為第n種儲能設(shè)備的單位運行損耗成本，和分別為光伏和風(fēng)電的預(yù)測功率，和分別為光伏和風(fēng)電的消納功率，為參與替代型需求響應(yīng)的熱負(fù)荷，為參與替代型需求響應(yīng)的氣負(fù)荷；
78、步驟d22，根據(jù)下層微電網(wǎng)模型的目標(biāo)函數(shù)建立微網(wǎng)約束，所述微網(wǎng)約束包含風(fēng)光機組出力約束、燃?xì)廨啓C約束、余熱回收鍋爐約束、燃?xì)忮仩t約束、電轉(zhuǎn)氣設(shè)備約束、儲能設(shè)備約束、需求響應(yīng)約束和功率平衡約束。
79、前述的一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法，步驟e，對配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型進(jìn)行求解并獲得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果，其中對配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型進(jìn)行求解具體是采用混合整數(shù)線性規(guī)劃法利用matlab平臺調(diào)用yalmip工具箱并使用gurobi求解器進(jìn)行求解，再在運行周期內(nèi)每時段逐步滾動優(yōu)化從而獲得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果。
80、一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，包括交互模式組建模塊、微網(wǎng)調(diào)節(jié)邊界計算模塊、微網(wǎng)補償函數(shù)構(gòu)建模塊、調(diào)度優(yōu)化模型建立模塊、調(diào)度優(yōu)化模型求解模塊，所述交互模式組建模塊用于構(gòu)建配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)，再根據(jù)配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)組建含有補償機制的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式；所述微網(wǎng)調(diào)節(jié)邊界計算模塊用于計算靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，再根據(jù)靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界計算在配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式中微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界；所述微網(wǎng)補償函數(shù)構(gòu)建模塊用于利用分段線性插值法根據(jù)微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界構(gòu)建微網(wǎng)補償函數(shù)；所述調(diào)度優(yōu)化模型建立模塊用于基于微網(wǎng)補償函數(shù)建立配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型；所述調(diào)度優(yōu)化模型求解模塊用于對配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型進(jìn)行求解并獲得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果。
81、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種基于補償交互模式的配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法及系統(tǒng)，首先構(gòu)建配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)，再根據(jù)配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互架構(gòu)組建含有補償機制的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式，接著計算靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，再根據(jù)靈活性資源的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界計算在配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層交互模式中微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界，隨后利用分段線性插值法根據(jù)微網(wǎng)的電功率上下可調(diào)節(jié)邊界構(gòu)建微網(wǎng)補償函數(shù)，再基于微網(wǎng)補償函數(shù)建立配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型，然后對配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型進(jìn)行求解并獲得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果；有效的實現(xiàn)了該配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法及系統(tǒng)具有采用單次信息交互的配電網(wǎng)與微網(wǎng)雙層滾動調(diào)度優(yōu)化模型對配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的協(xié)同調(diào)度進(jìn)行高效優(yōu)化的功能，且各個微網(wǎng)根據(jù)其內(nèi)部各設(shè)備和資源的靈活性能得到交互功率的可調(diào)節(jié)范圍并根據(jù)插值法生成對應(yīng)的補償函數(shù)后上報配電網(wǎng)，而配電網(wǎng)根據(jù)補償函數(shù)及自身運行目標(biāo)確認(rèn)交互功率并下發(fā)給各個微網(wǎng)，再由各個微網(wǎng)確定最終運行計劃，這使得微網(wǎng)在不同時段的最優(yōu)運行曲線兩側(cè)都具有一定的可調(diào)節(jié)范圍，同時補償函數(shù)能正確反映微網(wǎng)對不同交互功率的成本變化情況，而配電網(wǎng)對補償函數(shù)作出響應(yīng)并補償微網(wǎng)相應(yīng)成本能調(diào)整運行狀態(tài)維持系統(tǒng)穩(wěn)定和高效運行，不僅能有效降低配電網(wǎng)與微網(wǎng)的運行總成本，還使得配電網(wǎng)與微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化結(jié)果具有快速性及有效性，且配電網(wǎng)與微網(wǎng)在協(xié)同調(diào)度過程中隱私性較強與通信要求較低。