[发明专利]一种双层分布式的多区域配电网经济调度的优化方法

说明书

本发明提出一种双层分布式的多区域配电网经济调度的优化方法，该方法不仅包括区域分解的母线撕裂法和子区域优化的分布式一致性方法，同时也提出了考虑风电、光伏等新能源的双层分布式多区域配电网经济调度优化框架。首先，母线撕裂法一方面能将大规模电力系统分为若干子区域系统，从而解决大系统复杂度高、计算慢的问题；另一方面区域之间通过共享边界虚拟节点部分信息可实现区域间分布式优化，能很好保护区域之间的信息安全。其次，分布式一致性方法能有效地解决每个子区域配电网内部的信息私密性问题。最后，在大规模互联电力系统中，双层分布式优化方法可以快速、安全且有效地获得多区域配电网的经济调度指令。

技术领域

本发明属于电力系统中多区域经济调度领域，涉及一种双层分布式的优化方法，适用于大规模互联电力系统的多区域配电网经济调度优化。

背景技术

近年来，传统化石能源不仅逐渐枯竭，也因大量碳排放加剧了温室效应。所以，风力和光伏这类具有无污染、成本低等特点的新能源发电已成为必然的研究。此外，随着区域发展不平衡、能源分布不均匀和现代坚强型智能电网中高压输电线路广泛使用等原因，大型的多区域互联电力系统已成为一种必然的格局。

电力市场的开放化使得多区域经济调度中的设备和机组信息越来越重要。传统的电力系统多区域经济调度问题是通过集中式优化方式来解决，即调度中心在掌握全网的负荷及机组的信息后，根据一定的优化方法进行计算并向各机组发出调度指令。但是，这种优化方式不仅难以满足大规模电力系统的通信和计算要求，也面临可靠性、鲁棒性和信息私密性等问题难以得到保障的挑战。而双层分布式多区域优化方式更注重参与调度的各区域的个体独立性和智能性，每个区域单独优化子问题可有效提高计算速度。区域之间仅交换虚拟节点的部分信息可有效保护各区域的运行可靠性和信息私密性；各区域内部的每个智能体之间只交换成本微增率，也可有效保护每个智能体的信息。因此，双层分布式优化方式更适合应用于现代信息私密性问题越来越受关注的多区域配电网经济调度中。

发明内容

本发明提出一种双层分布式的多区域配电网经济调度的优化方法。首先将大规模电力系统划分为若干个较小的子区域电力系统，每个区域独立优化子问题，通过共享边界虚拟节点的部分信息来实现整体协调优化，即实现第一层分布式优化；接着采用分布式一致性方法对每个子区域进行优化，优化过程中，子区域的每个智能体之间互相交换成本微增率来实现子区域的求解，即实现第二层分布式优化。因此，本发明在保证系统的安全性和可靠性的前提下，不仅可以加快计算速度，还可以很好地保障各区域之间及其内部的信息私密性。

构建具有风电和光伏能源的经济调度模型后，本发明的目标函数可描述为：

其中，式中，w为权重系数；F_Gi,t、F_Wj,t和F_Pz,t分别为在t时刻第i台常规机组、第j台风电机组和第z台光伏机组的成本；N_G、N_W和N_P分别为常规机组、风电机组和光伏机组的数量；f_Gi,t为在t时刻第i台常规机组的碳排放量；P_Gi,t、P_Wj,t和P_Pz,t分别为在t时刻第i台常规机组、第j台风电机组和第z台光伏机组的发电量；a_i、b_i和c_i分别为第i台常规机组的二次项、一次项和常数项成本系数；d_j和e_z分别为第j台风电机组和第z台光伏机组的单位发电经济成本；α_i、β_i和γ_i分别为第i台常规机组的二次项、一次项和常数项碳排放系数。

此外，本发明还要满足以下等式和不等式约束：