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专利号: 2021104330443
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑柔性负荷与ESS‑SOP的多时间尺度优化调度方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

S1:构建系统的柔性负荷和ESS‑SOP模型,将柔性负荷分为可平移、可转移和可削减负荷,对系统进行初始化获取原始数据;

S2:日前阶段,具体量化分析各类柔性负荷、ESS‑SOP协调调度的动态过程,获取柔性负荷变化时段和ESS‑SOP出力计划;

S3:进入日内优化,周期为24h,优化步长0.5h,由步骤S2得出可平移负荷和可转移负荷决策量视为基准值,与其他可控资源协调优化,得出ESS的最优调度策略;

S4:实时优化中,周期为24h,优化步长5min,日内得出ESS策略为固定常量,对S3中当前调度第一时段的策略实时反馈调节,该时段结束,下一预测周期循环往复,直至调度周期结束;

S5:原始模型进行二阶锥转换,将MINLP问题转化为MISOCP模型,提高系统求解效率。

2.如权利要求1所述的一种考虑柔性负荷与ESS‑SOP的多时间尺度优化调度方法,其特征在于,所述步骤S1中,系统构建过程如下:S1‑1:根据不同的响应特性和激励机制,将柔性负荷分为可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷三类负荷:

可平移负荷:受生产制作工序的约束,用电时段虽可调整,但特性是只能实现用电时段整体平移,一般用户与电网事先约定不同时段用电补偿,用户会根据激励机制更改用电时段;

可转移负荷:可转移负荷与可平移负荷具有用电总量不变的特点,没有连续性和时序性的限制,用电功率可在一定范围内灵活调配,采用分时电价激励机制,鼓励用户自发调整用电时段;

可削减负荷:可削减负荷根据用户的响应意愿,将用电功率进行削减;在用电高峰时段进行削减,用电总量下降,只要负荷存在削减情况,必会对用户带来不便;考虑用户舒适度,可削减负荷要满足削减量大小约束和削减时段约束;

S1‑2:含储能的SOP模型

SOP是一种使用背靠背电压源变流器的全控型电力电子器件,通过实时指令精准调节相邻馈线间的功率电流,实现不同馈线间的常态柔性互联,而改变系统空间上的潮流分布;

将储能系统与SOP相连,组成含储能的SOP(ESS‑SOP),将时间和空间两个维度上的调控能力相结合,适应更繁杂的实际运行情况;

SOP运行约束中会考虑损耗系数,SOP传输有功功率约束表述为:式中: 和 分别为在t时刻连接在节点i和节点j处的SOP输出功率;假定节点注入功率方向为正方向; 和 分别为在t时刻接在节点i和节点j处的变流器损耗; 和分别为接在节点i和节点j的变流器损耗系数; 和 分别表示在t时刻第n个ESS的充电功率和放电功率;

SOP的容量约束如下所示:

式中: 和 分别为节点i和节点j接入SOP的容量;

ESS各个时间段的荷电状态SOC都与之前时段的充放电状况及量相关,在t时段,第n个ESS模型如下:

式中:Et,n表示第n个ESS在t时刻装置中储能; 和 分别表示第n个ESS的充放电效率;Δt为优化步长;

ESS还需要对自身充放电功率和状态进行约束,同时满足运行一日前后ESS中储存能量不变的要求:

ET,n=E0,n              (14)式中: 和 分别为第n个ESS在t时刻的充、放电功率和充放电功率的上限; 和 分别为ESS的状态;当值为1时为ESS正在充电或放电,反之则表示ESS保持原态;E0,n和ET,n分别表示第n个ESS优化的初始时刻和结束时刻装置中储能;T为优化周期。

3.如权利要求2所述的一种考虑柔性负荷与ESS‑SOP的多时间尺度优化调度方法,其特征在于,所述步骤S2中,具体量化分析系统中各类可控资源动态优化过程,包括以下过程:S2‑1:主动配电网日前优化模型的目标函数考虑经济性:目标函数包括两部分,除考虑主网购售电成本、网络有功功率损耗、ESS运行损耗和柔性负荷的调度成本外,还包括电压偏差,表述如下:式中:CFL为系统中柔性负荷总调度成本; 为主网购售电成本;CESS为ESS运行成本;

Closs为线路损耗成本; 为SOP运行损耗成本;fv为电压偏差;wv为电压偏差系数;

柔性负荷调度成本,如下所示:

式中: 和 分别为可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷的调度成本;Δt1为日前优化步长;

主电网购售电成本,表述所下:

式中: 分别为t时刻配电网购电和售电价格; 为购电功功率; 为售电功率;

线路损耗成本,表述所下:

式中:Ωb为系统中总支路集合; 为网络有功功率损耗系数;rij和Iij分别为支路ij上的电阻和在t时刻流经支路ij的电流;

SOP运行损耗成本,表述如下:式中:S为总节点数;

ESS运行损耗成本包括充、放电损耗,表述如下:式中:CE为ESS运行的成本系数,N为在配电系统中接入ESS的数量;

选取节点电压偏差作为衡量柔性负荷、ESS‑SOP缓解电压波动能力的指标,表述如下:式中:ut,i为t时刻节点i的电压标幺值;

S2‑2:系统中除了柔性负荷约束、ESS‑SOP运行约束外,还包括以下约束:系统潮流约束:

式中:Pt,ij、Qt,ij分别为支路ij在t时刻的有功功率和无功功率;Pt,i、Qt,i分别为t时刻节点i处注入的有功功率和无功功率;xij为支路ij的电抗; 分别为第i个DRES在t时刻的有功出力和无功出力; 是在节点i处t时刻SOP注入的有功功率和无功功率;

分别为在t时刻负荷i的有功功率和无功功率; 为在t时刻第i个重要负荷功率;

节点电压安全运行约束:

式中:u和 分别为配电系统运行电压的上、下限;

DERS运行约束:

式中: 分别表示t时刻i节点处DRES的预测值和功率因素角; 为t时刻i节点处DRES无功功率; 为节点i处DRES的装机容量。

4.如权利要求3所述的一种考虑柔性负荷与ESS‑SOP的多时间尺度优化方法,其特征在于,在所述步骤S3中,日内优化包括以下步骤:S3‑1:日内阶段,将日前计划中可平移负荷和可转移负荷相应时段决策量视为基准值,步长30min,根据30min级DRES和负荷预测及优化模型对控制时域进行滚动优化,仅保留该调度周期第一时段的调度策略并下发运行;

S3‑2:以可削减负荷调度成本、主网购售电成本、线路损耗、ESS运行成本、SOP运行损耗和电压偏差最小为目标函数;

日内滚动优化中,柔性负荷调度成本发生变化,其他调度成本公式(17)‑(20)中将优化步长Δt1改为Δt2,电压偏差与式(21)相同;

日内柔性负荷调度成本将式(16)更改为式(33),如下所示:式中Δt2为日内优化步长;

S3‑3:有功平衡约束:

日内优化中,可削减负荷和ESS‑SOP的约束形式与S2中调度约束条件总体类似,将约束(26)转变为式(34),其余约束如式(3)‑(14)与式(27)‑(31)相同。

5.如权利要求4所述的一种考虑柔性负荷与ESS‑SOP的多时间尺度优化调度方法,其特征在于,在所述步骤S4中,实时优化模型的建立和求解包括以下步骤:S4‑1:实时优化中将日内优化对应时段ESS调度策略作为固定常量,步长为5min,依据更新的5min级的光伏、风机出力及负荷预测数据衔接日内滚动优化,对下发第一时段优化指令实时反馈调节,该时段反馈调节结束后,对下一个预测周期重复上述过程,直至调度周期结束;

S4‑2:目标函数包括可削减负荷调度成本、主网购售电成本、线路损耗、SOP运行损耗、电压偏差:

实时优化中柔性负荷调度成本将式(33)的优化步长改为Δt3,其余调度成本表述方式如公式(17)‑(20)均将优化步长改为Δt3,系统有功平衡约束与S3式(34)相同,其余约束形式(3)‑(14)和(27)‑(31)与S2中调度约束条件一致。

6.如权利要求5所述的一种考虑柔性负荷与ESS‑SOP的多时间尺度优化调度方法,其特征在于,在所述步骤S5中,模型转换包括以下步骤:S5‑1:用线性变量vt,i、wt,ij分别替代 和wt,ij,将约束(7),(22)‑(24)和(28)可转换成约束(36)‑(40);

S5‑2:潮流约束(25)是非线性约束,通过松弛转化为二阶锥约束(41):||2Pt,ij 2Qt,ij wt,ij‑vt,i||≤wt,ij+vt,i   (41)SOP容量约束(7)、(8)和DRE的容量约束(31)变为旋转锥约束(42):SOP的损耗约束(5)‑(6)转换为二阶锥约束形式,约束(43)‑(44):电压偏差(21)通过引入辅助变量VSuxt,i进行线性化,得到约束(45),同时添加约束(46)‑(48)使其等效于原节点电压偏差的目标函数:VSuxt,i≥vt,i‑1           (46)VSuxt,i≥‑vt,i+1             (47)VSuxt,i≥0               (48)。