[发明专利]一种多区域全分布式主动配电网经济调度方法

权利要求书

1.一种多区域全分布式主动配电网经济调度方法，其特征在于该方法主要步骤如下：

(1)建立一个包括最小弃光成本的主动配电网经济调度模型：

该主动配电网经济调度模型的目标函数F为：

其中，T代表对主动配电网进行经济调度的总时间，t代表经济调度总时间中的任意时刻，i为配电网中第i台分布式常规小型发电机，G_con代表配电网中所有分布式常规小型发电机的集合，代表配电网中常规分布式小型发电机的成本函数，该成本函数的计算公式为：其中a_i、b_i和c_i分别为配电网中第i台分布式常规小型发电机的成本参数，a_i、b_i和c_i的取值分别为0.01～1、20～20.5和600～1500，为配电网中第i台分布式常规小型发电机在t时刻的计划有功功率，j为配电网中第j台分布式光伏发电设备，G_solar代表配电网中分布式光伏发电设备的集合，ω_j为第j台光伏发电设备的弃光惩罚系数，取值为500-1000，代表配电网中分布式光伏发电设备在t时刻的计划有功功率，代表配电网中分布式光伏发电设备在t时刻的预测值；

上述主动配电网经济调度模型的约束条件包括：

a)考虑主动配电网所在网络损耗的潮流平衡约束条件为：

其中，为配电网中节点m与节点h之间线路在t时刻的有功功率，代表配电网中节点n与节点m之间的线路在t时刻的有功功率，代表配电网中节点n与节点m之间的线路在t时刻的有功功率损耗，和分别代表配电网中节点n与节点m间的线路有功功率、无功功率和节点n的电压的历史数据点，和从配电网调度系统的历史数据中获取，r_nm代表配电网中节点n与节点m间的线路电阻，代表配电网中节点m在t时刻的有功功率输出，代表配电网中节点m在t时刻的发电机有功功率，为本方法的待求变量，代表配电网中节点m在t时刻的负荷有功功率需求；

将上述考虑主动配电网所在网络损耗的潮流平衡约束条件中的待求变量集中，并改写成如下的矩阵形式：

B^sx＝b

其中，B^s代表扩展邻接矩阵，B^s＝[-Z B]，矩阵Z中的任意元素Z_op为：

矩阵B中的任意元素B_nu为：x代表所有待求变量的集合，x为一个向量，b代表配电网中节点有功功率的偏差，b为一个向量，

b)考虑主动配电网所在网络的不等式约束条件为：

主动配电网中常规机组的爬坡约束条件为：

其中，μ_di和μ_ui分别代表配电网中第i台常规机组的爬升系数和下降系数，Δt为设定的配电网经济调度时间间隔；

主动配电网中常规机组有功功率约束条件为：

其中，和分别代表配电网中第i台常规机组的有功功率上限和有功功率下限；

主动配电网中线路潮流容量约束条件为：

其中，和代表配电网中节点n与节点m之间线路潮流的有功功率上/下限；

主动配电网中光伏机组有功功率约束条件为：

将上述主动配电网所在网络的不等式约束条件写成如下矩阵形式：

(2)采用原对偶内点法，将上述主动配电网经济调度模型转换为如下的KKT条件方程：

其中，r_pri为KKT条件方程的原始残差，r_dual和r_cent分别为KKT条件方程的对偶残差和中心残差，Dq表示函数梯度矩阵，λ和ν分别为上述不等式的对偶乘子和等式约束的对偶乘子，γ为计算参数，μ为因子，取值为10，g的取值等于上述不等式约束条件总数Y的两倍；

利用数值迭代的方法，求解上述KKT条件方程，定义y＝(x,λ,v),Δy＝(Δx,Δλ,Δv)，则上述KKT条件方程的迭代求解公式为：

y^k+1＝y^k+d^kΔy^k

其中，k为迭代次数，y^k代表第k次迭代时y的取值，d^k代表第k次迭代时步长的取值，Δy^k代表第k次迭代时的搜索方向；

根据一阶泰勒展开公式，利用下式得到搜索方向Δy^k：

Δy^k＝-(Dr_γ(y^k))^-1r_γ(y^k)

其中，代表二次梯度计算，上标^T代表矩阵转置，diag代表取对角矩阵运算，B^s代表扩展邻接矩阵；

(3)求解上述KKT条件方程中的y，实现多区域全分布式主动配电网的经济调度，首先对主动配电网中的区域与区域之间的联络线作如下定义：将主动配电网中区域与区域之间的联络线进行区域分配，任意两个区域之间的联络线归属于节点号数较小的区域，包括以下步骤：

(3-1)初始化时，设定经济调度初始时刻t＝0；

(3-2)设定t时刻的主动配电网多区域全分布式经济调度计算的起始迭代步数k＝0；

(3-3)求解近似矩阵H，包括以下步骤：

(3-3-1)构造一个主动配电网中区域N的近似矩阵初值H_N(0)：

H_N(0)＝M_N+L_N

其中，M_N是块对角矩阵，该块对角矩阵中包含区域N及与区域N相连的其他区域，该块对角矩阵中的每个对角块由配电网中每个区域的上述Dr_γ(y⁰)即Dr_γ(y)的初始值组成，L_N为非块对角对称矩阵，该非块对角对称矩阵中的元素由与近似矩阵初值H_N(0)相应位置的上述B矩阵中的元素组成；

(3-3-2)对主动配电网中区域N的KKT条件方程中的对偶残差和原始残差r_dual和r_pri，分别进行如下修正，得到修正后的本地化对偶残差r_dualN和原始残差r_priN：

其中，下标N表示该元素为主动配电网中区域N内的元素，向量M_rdualN中的任意元素为M_rdualN(p_N+n)，区域Q与区域N相连，p_N为N区域中发电机个数，向量M_rpriN中的任意元素为M_rpriN(n)，p_Q为Q区域中发电机个数，la_NQ为上述B^s矩阵中的区域N和区域Q连接处的边界元素值，N_n和Q_m分别代表配电网中区域N的边界节点n和与区域N相连的区域Q的边界节点m；

(3-3-3)利用拟牛顿法，通过下式计算得到第k+1次迭代的配电网中区域N近似矩阵H_N(k+1)：

其中，τ为调整参数，取值为10^-3，I为单位矩阵，下标_nN代表包含了配电网中区域N和与区域N相连区域的边界节点以及相应线路的扩展变量；

(3-4)利用上述步骤(3-3)得到的近似矩阵H，利用下式计算配电网中区域N的扩展搜索方向：

其中，Γ为调整参数，取值为10^-4，代表第k次迭代的包含了配电网中区域N和与区域N相连区域的边界节点以及对应线路的扩展变量，代表配电网中区域N和与区域N相连区域边界节点的发电机有功功率变量以及对应线路的潮流有功功率变量，和分别代表配电网中区域N和与区域N相连区域边界节点以及对应线路的对偶变量；

(3-5)利用上述步骤(3-4)得到的扩展搜索方向利用下式计算区域N的搜索方向：

其中，w_N代表包含区域N以及与区域N相连区域的总区域数量，为与第k次迭代中配电网区域f的扩展搜索方向相对应的区域N中变量的搜索方向；

(3-6)利用下式，计算配电网中区域N的上述KKT条件方程的迭代求解公式中的步长包括以下步骤：

(3-6-1)分别计算配电网中所有区域的第一中间步长，其中区域N的第一中间步长记为

(3-6-2)所有区域与相连的所有其他区域交换计算得到的第一中间步长；

(3-6-3)以区域N为例，区域N接收到其他所有相连区域的第一中间步长，利用下式，计算区域N的第二中间步长

(3-6-4)根据上述第二中间步长区域N计算区域N的搜索步长利用公式对搜索步长进行更新，并根据更新后的搜索步长，利用更新利用更新后的计算q(y^k+1)，直到q(y^k+1)≤0；

(3-6-5)根据搜索步长利用公式对搜索步长进行更新，并根据更新后的搜索步长，利用更新利用更新后的计算||r_γ(y_N^k+1)||₂，直到与相连区域交换并更新搜索步长其中，α,β为回溯参数，取值为0.01～0.1、0.3～0.8；

(3-6-6)根据上述区域N的搜索变量Δy_N^k和区域N的搜索步长d_N^k，对上述KKT条件方程的解y_N^k进行更新：

y_N^k+1＝y_N^k+d_N^kΔy_N^k；

(3-7)计算配电网中区域N的残差总量r_feas和代理间隙设定一个区域迭代计算收敛的阈值ε_feas，根据阈值ε_feas判定区域迭代计算是否收敛，其中ε_feas取值为10^-8～10^-6；

(3-8)根据上述残差总量r_feas和代理间隙对上述KKT条件方程的解y_N^k的收敛状态进行判断，若r_feas≤ε_feas,且则配电网中区域N的KKT条件方程的解y_N^k收敛，设定配电网中区域N收敛标志Conv_N＝1，转到步骤(3-9)，若r_feas＞ε_feas与中有一项成立或两项同时成立，则使区域N收敛标志Conv_N＝0，k＝k+1，转到步骤(3-3-2)；

(3-9)根据上述本地收敛状态Conv_N进行全局收敛状态计算：

定义区域N与相连区域通信交换本地收敛状态计算全局收敛标志为：

(3-10)若全局收敛标志为1，则t时刻的多区域全分布式主动配电网经济调度求解完成，得到t时刻的配电网中每台常规发电机的计划有功功率和光伏发电设备的计划有功功率同时设定t＝t+1转到(3-11)，若则使k＝k+1，转到步骤(3-3-2)，继续进行下一次迭代计算；

(3-11)若t＝T，则结束计算，得到T时间中每个时刻t的配电网中每台常规发电机的计划有功功率和光伏发电设备的计划有功功率完成多区域全分布式主动配电网经济调度，若t＜T，则转到步骤(3-2)。