[发明专利]一种基于凸松弛的光伏发电最大并网容量评估方法

说明书

一种基于凸松弛的光伏发电最大并网容量评估方法，本发明首先通过分析光伏出力的历史数据，获得其均值、方差及概率密度函数等统计特性，然后针对电力系统建立机会约束的容量评估模型，在模型中考虑断面潮流越限的风险约束和旋转备用不足的风险约束，再把机会约束松弛为确定性的凸约束，把原问题转化为容易求解的凸优化问题，最后求解调度模型，得到最大并网容量。本发明充分利用了机会约束随机优化的优点，有效降低了系统的风险，充分发挥了电力网络引导光伏消纳的潜力，通过提出的凸松弛方法，把不易求解的机会约束问题松弛为容易求解的凸优化问题，提高了系统运行的安全性和灵活性。

技术领域

本发明属于电力网运行安全防控技术领域，特别涉及一种机会约束的光伏发电最大并网容量评估方法。

背景技术

开发利用可再生能源、实现能源的可持续发展是我国能源发展战略的重大举措。随着光伏电源大规模接入电网，其波动性和随机性给电力系统的运行带来了重大技术挑战。

为了降低光伏的不确定性给电网带来的不利影响，光伏发电最大并网容量评估是必不可少的一环，然而目前对光伏不确定性的处理，决策者常常采用蒙特卡洛随机模拟的方法，计算效率不高。机会约束的随机优化建模方法可以兼顾决策过程的安全性和经济性。

机会约束的优化问题是指约束中含有随机变量的优化问题，随机变量的期望、方差以及概率密度函数通过对大量历史数据的观测和拟合而得到，由决策变量和随机变量共同决定的风险约束需要在预先给定的置信水平下成立。

机会约束的光伏发电最大并网容量评估模型通过把断面潮流越限的风险与旋转备用不足的风险限制在一定置信水平之下，通过最大化目标函数的值，得到光伏发电最大并网容量，为最优调度决策做准备。

然而机会约束优化问题的求解是非常困难的，现有的求解方法普遍存在计算量大的缺点，因此无法实现并网容量评估的高效性和灵活性，光伏发电最大并网容量评估的建模以及高效求解是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于凸松弛的光伏发电最大并网容量评估方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于凸松弛的光伏发电最大并网容量评估方法，包括以下步骤：

1)建立基于凸松弛的机会约束光伏发电最大并网容量评估模型，该模型由目标函数和约束条件组成，具体步骤如下：

1-1)确定基于凸松弛的机会约束光伏发电最大并网容量评估模型的目标函数；

基于凸松弛的机会约束光伏发电最大并网容量评估模型的目标函数为光伏并网容量的最大化，表达式如下：

式中，S_j为第j个光伏场的装机容量，J表示光伏场的数量；

1-2)模型的约束条件包括确定性约束和机会约束；具体如下：

1-2-1)确定性约束条件；具体如下：

1-2-1-1)功率平衡约束，表达式如下：

对

其中，T表示决策时段的数量、N表示传统火电机组数，J表示光伏场的数量，t为决策时段，i为传统火电机组的编号，j为光伏场的编号；p_i,t表示第i台火电机组在t时段的计划出力，p_d,t为t时段第d个节点的负荷量，D既表示负荷的总数，也表示节点的个数，η_j,t表示第j个光伏场在t时段的出力系数，为符合一定分布的随机变量，为第i个火电机组在t时刻提供的实际旋转备用容量，是随出力系数而变化的随机变量；考虑到功率的实时平衡，光伏场的计划参考出力应该满足以下约束，