[发明专利]含多微网主动配电系统的定价与最优能量调度方法和系统

权利要求书

1.一种含多微网主动配电系统的定价与最优能量调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建联网运行的主动配电系统，该系统包含分布式电源，补偿分布式电源的储能系统，参与系统功率动态调整的主动负荷，调节系统电压的有载调压器(On-Load TapConverter，OLTC)，改善系统潮流状况的智能软开关(Soft Open Point，SOP)，综合考虑系统各主动设备的运行特性，建立对应的模型，其中对系统的潮流模型采用支路潮流模型；

所述的储能系统模型包括：储能系统是一种蓄放能设备，主要用途是作为主动需求侧资源参与系统能源调度调控，依据对负荷情况和分布式可再生能源的出力预测分析，各储能系统调整自身蓄放能方案来维持系统功率动态平衡特性，因此接入MG的各ESS均需要满足更加严格的时间与能量约束；设含多微电网配电系统接入的储能系统总数为N_E，对于任意储能系统e∈N_E，其相关参数为：

式中，分别表示储能系统e的蓄能功率和放能功率；S_t,e,S_1,e分别表示储能系统e电池每个时刻的荷电状态(State Of Charge，SOC)和起始SOC，SOC表示电池剩余能量与电池容量的比值，因此有0≤S_t,e≤1、0≤S_1,e≤1，其中S_1,e已知；η_c,η_d分别表示额定充、放电效率；ρ_E表示ESS充放电损耗成本；Cap_e表示ESS电池容量；分别表示额定充、放电功率；

ESS运行时的约束条件如式(2)-(4)所示；

步骤S1所述的主动负荷模型包括：将含多微电网主动配电系统中数量繁多的负荷分别对待，会导致调度过程中灵活性较差，因此，为方便分析，建立统一主动负荷模型，将各连接入网的各类负荷归纳为具备一致属性的统一物理模型进行描述；

第t个时刻的第i个节点的主动负荷的特征描述如下：

式中，t∈N_T，N_T表示调度时域内的调度区间数量；i∈N_N，N_N表示该含多微电网主动配电系统所有的节点集合；pf_i分别表示主动负荷A_t,i既定负荷功率、实际运行过程中负荷功率、负荷功率因数；分别表示主动负荷A_t,i的固定负荷和可调功率范围上下限；分别表示主动负荷A_t,i在优化决策过程中的增加负荷量和削减负荷量；λ_Dr表示主动负荷需求响应调度成本；

主动负荷运行条件约束满足式(6)-(8)；

步骤S1所述的有载调压器模型包括：有载调压器是一种电压调节设备，主要功能是通过改变变压器档位来维持电网系统电压在正常的电压范围内，保障电能质量；

设该含多微电网配电系统的OLTC相关参数为：

其中k_ij,0是OLTC的初始档位状态；K_t,ij是OLTC实际运行过程中在t时刻的档位状态；Δk_ij为OLTC档位调节幅度；为OLTC调节档位数量上限；为OLTC在给定时间范围内调节档位动作次数的限制；

OLTC运行过程中满足约束条件(10)

步骤S1所述的智能软开关模型包括：SOP是安装于传统联络开关处的电力电子装置，它能够准确控制其所连接两侧馈线的有功与无功功率；与基于联络开关的常规网络连接方式相比，SOP实现了馈线间常态化柔性互联，避免了开关频繁变位造成的安全隐患，大大提高了配电网控制的灵活性和快速性，使配电网同时具备了开环运行与闭环运行的优势，大大提高了配电网控制的实时性与快速性，同时给配电网的运行带来了诸多益处；

设该含多微电网主动配电系统SOP的相关参数为：

其中为SOP的额定容量；分别为SOP两侧传输的有功功率；为SOP传输功率损耗系数；分别为SOP两侧传输的有功功率损耗；分别为SOP两侧传输的无功功率；分别为SOP的无功功率上限值和下限值；

SOP运行过程中满足约束条件(12)-(15)

步骤S1所述的支路潮流模型包括：

其中r_ji,x_ji分别为第j个节点到第i个节点支路的电阻值和电抗值；P_t,ji,Q_t,ji分别为第j个节点到第i个节点支路流过的有功功率和无功功率；分别为OLTC支路第j个节点到第i个节点支路流过的有功功率和无功功率；分别为第i个节点的电压值平方和第j个节点到第i个节点支路流过电流的平方；分别为第i个节点的风机有功和无功功率值以及光伏有功和无功功率值；

S2：将一天连续24h的时间进行离散化处理，均分为N_T个时段，对于任意第t时段，有t∈{1,2,...,N_T}，且第t时段的时长为Δt；

S3：对于任意第t时段，配电网运营商(Distribution Network Operator，DNO)收集系统内部分布式可再生能源出力信息和需求侧用电信息，制定动态电价引导各响应主体改善自身用能策略，DNO根据系统实际运行情况通过SOP改善系统潮流状况，降低系统网络传输功率损耗，通过OLTC档位的调整来保障系统的电压波动情况在预设范围内，构建主从博弈模型对系统能量进行优化调度决策；

所述的构建主从博弈模型包括：

对于任意第t时段，DNO收集系统内部分布式可再生能源出力信息和需求侧用电信息，分析系统功率特性，制定动态电价引导各响应主体改善自身用能策略，构建主从博弈模型对系统能量进行优化调度决策，针对该主从博弈模型的双层问题求解困难问题和非线性问题，运用KKT条件对该模型进行简化求解，具体过程如下：

(1)构建DNO原始目标函数；

式中为DNO制定的动态电价，且满足约束条件(17)

为DNO向上层电网购电的价格，c_min,c_max分别为DNO制定的动态电价的上限和下限；

(2)将目标函数线性化；

等式约束条件：

不等式约束条件：

x⊥y表示标量x与y中至多有一个可以严格大于0，互补松弛条件(A10)-(A19)采用大M法进行线性化处理，如式(18)所示；

记μ和λ分别为优化问题中不等式约束对偶变量和等式约束对偶变量，h(x)为不等式约束条件，κ为0-1变量，M为充分大的正数；

最终得到DNO能量优化调度的目标函数为：

式中，f_Grid表示DNO向上层电网购电的购能成本，P_t^H分别表示上层电网的售电价格和DNO向上层电网购买的电能功率；f_DR表示用户需求响应成本，分别表示第t时刻第i个节点的固定负荷，风机功率以及光伏功率；分别表示第t时刻第i个节点增加和削减负荷的功率上限，表示与第t时刻第i个节点增加和削减负荷的功率相对应的不等式约束对偶变量，是预设定值；f_ESS是ESS的使用成本，分别表示ESS的额定充电功率和额定放电功率；分别表示与ESS的额定充电功率和额定放电功率相对应的不等式约束对偶变量；分别表示ESS额定荷电状态的下限和上限；分别表示与ESS额定荷电状态的下限和上限相对应的不等式约束对偶变量；S_1,e,λ_2,e分别表示ESS的初始SOC和与之对应的等式对偶变量；f_OLTC表示OLTC的动作成本，c_tap表示OLTC动作的成本系数，K_t,ij表示OLTC在t时刻的状态；f_loss表示配电系统总有功损耗，包括线路传输过程产生的有功损耗和SOP传输有功功率过程中产生的有功损耗，c_loss表示有功功率损耗成本系数，r_ijI²_t,ij表示第i个节点和第j个节点之间的线路产生的有功损耗功率，表示SOP产生的有功损耗功率；f_Aux表示系统电压偏移成本，c_Aux表示电压偏移成本系数，表示t时刻第i个节点产生的电压偏移；

S4：在任意第t时段内系统各响应主体对决策进行动态调整，将第t时段的时长Δt均分为T个时段，各响应主体综合考虑实时运行过程中的自身运行情况和系统内部实时动态电价情况调整自身用能策略，通过决策的精细化调整来应对分布式可再生能源出力和主动负荷的随机性和波动性；

S5：重复步骤S1～S4，直至优化区间结束。