一種基于動(dòng)態(tài)電價(jià)的電網(wǎng)分區(qū)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種基于動(dòng)態(tài)電價(jià)的電網(wǎng)分區(qū)方法：獲取一定時(shí)間維度的負(fù)荷數(shù)據(jù)；計(jì)算功率傳輸分布因子矩陣；逐時(shí)段利用以電網(wǎng)公司購(gòu)電費(fèi)用最小為目標(biāo)的最優(yōu)潮流模型計(jì)算出電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)；設(shè)定期望的分區(qū)個(gè)數(shù)并初始化每個(gè)區(qū)域?yàn)榭眨粚-means聚類算法進(jìn)行改進(jìn)，在分區(qū)過(guò)程中考慮各節(jié)點(diǎn)間的鄰接關(guān)系；利用改進(jìn)的K-means聚類算法對(duì)電網(wǎng)基于節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)邊際電價(jià)進(jìn)行分區(qū)；對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行偏差分析，若最大相對(duì)偏差小于給定的限值，分區(qū)完成，否則，改變分區(qū)數(shù)重新分區(qū)；得到各分區(qū)的節(jié)點(diǎn)和區(qū)域電價(jià)。本發(fā)明專利技術(shù)得到的分區(qū)結(jié)果可保證區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)和節(jié)點(diǎn)電價(jià)損失在允許范圍內(nèi)，便于市場(chǎng)參與者進(jìn)行結(jié)算。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利說(shuō)明】
本專利技術(shù)涉及電網(wǎng)供電技術(shù)和優(yōu)化控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于電網(wǎng)分區(qū)的方法。【
技術(shù)介紹
】 隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模變大，其結(jié)構(gòu)也變得越來(lái)越復(fù)雜，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加到一定程 度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)線路阻塞，從而造成阻塞線路兩端的節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格不同。但阻塞往往只是頻繁 地出現(xiàn)在某些線路上。因此，可將電網(wǎng)分區(qū)管理，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)電價(jià)，區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)有 相同或相近的電價(jià)。區(qū)域電價(jià)提供了一種比節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)更為簡(jiǎn)潔，比系統(tǒng)邊際電價(jià)更為 準(zhǔn)確的電價(jià)信號(hào)。 節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)隨時(shí)間變化，反映的是符合需求的不斷變化；同時(shí)電價(jià)隨節(jié)點(diǎn)位置 變化，反映的是網(wǎng)損和傳輸阻塞的影響；從時(shí)間和空間兩方面體現(xiàn)了電力資源（包括發(fā)電、 輸電線路、網(wǎng)損）的稀缺程度，為電力的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、投資者和管理者提供電價(jià)信號(hào)，優(yōu) 化電力資源的配置，促進(jìn)電力市場(chǎng)穩(wěn)定發(fā)展。 現(xiàn)有的分區(qū)方法可以歸為四類：按地理位置或行政區(qū)域劃分；以阻塞線路為基礎(chǔ) 進(jìn)行劃分；以計(jì)算出的各種靈敏度進(jìn)行劃分；以節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的分布或偏差進(jìn)行劃分。第 一類方法無(wú)法體現(xiàn)阻塞情況，第二類方法阻塞線路隨時(shí)間變化導(dǎo)致分區(qū)結(jié)果也隨時(shí)間頻繁 變化，第三類方法主要強(qiáng)調(diào)了靈敏度，從而會(huì)出現(xiàn)一個(gè)分區(qū)內(nèi)節(jié)點(diǎn)電價(jià)相差很大的情況。第 四種是一種動(dòng)態(tài)分區(qū)，分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)難以確定。 【
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
】本專利技術(shù)的目的在于提供，在計(jì)算出一定時(shí)間維 度電價(jià)的基礎(chǔ)上，考慮節(jié)點(diǎn)之間的鄰接關(guān)系，進(jìn)而利用聚類算法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的合理分區(qū)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：-種基于動(dòng)態(tài)電價(jià)的電網(wǎng)分區(qū)方法，包括以下步驟：1)、設(shè)定采樣時(shí)段和采樣間隔，從SCADA獲取負(fù)荷的有功功率及機(jī)組組合狀態(tài)； 2)、計(jì)算電網(wǎng)的功率傳輸分布矩陣； 3)、利用最優(yōu)潮流模型計(jì)算出電網(wǎng)中N個(gè)節(jié)點(diǎn)在T個(gè)時(shí)段的邊際電價(jià)，構(gòu)成矩陣LMPNXT，每一行代表該行節(jié)點(diǎn)的電價(jià)向量； 4)、設(shè)定期望分區(qū)數(shù)及初始區(qū)域電價(jià)向量，向量維數(shù)為時(shí)段數(shù)T; 5)、計(jì)算各節(jié)點(diǎn)與各區(qū)域電價(jià)向量差的模值，基于鄰接矩陣及多時(shí)段邊際電價(jià)，利 用聚類算法對(duì)電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，如果與一個(gè)節(jié)點(diǎn)電價(jià)向量差模值最小的區(qū)域內(nèi)所有 點(diǎn)均與該節(jié)點(diǎn)無(wú)鄰接關(guān)系，則認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)未能成功聚類；將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)示出；遍歷所有節(jié)點(diǎn) 之后，若有區(qū)域?yàn)榭眨瑒t返回第4)步重新選定初始區(qū)域電價(jià)，直到所有區(qū)域不為空； 6)、對(duì)未能成功聚類的節(jié)點(diǎn)，利用步驟5)的方法再次將其聚類，若仍有節(jié)點(diǎn)聚類 不成功，則將該節(jié)點(diǎn)與各區(qū)域電價(jià)向量差模值的最小值更新為無(wú)窮大，繼續(xù)步驟5); 7)、更新區(qū)域電價(jià)，重新分區(qū)，直到兩次分區(qū)結(jié)果不再變化； 8)、對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行偏差分析，若偏差在允許范圍內(nèi)，則分區(qū)完成，否則，返回步驟 4)在期望分區(qū)數(shù)的基礎(chǔ)上，上下浮動(dòng)改變分區(qū)數(shù)，重新分區(qū)。 進(jìn)一步的，步驟2)根據(jù)已知的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算功率傳輸分布因子矩陣，其中，網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)包括線路阻抗及網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣。 進(jìn)一步的，步驟3)具體包括以下步驟： 對(duì)每個(gè)采樣時(shí)段，求解以電網(wǎng)公司購(gòu)電費(fèi)用最小為目標(biāo)，電網(wǎng)供需平衡、線路傳輸 安全、機(jī)組發(fā)電量上下界為約束的最優(yōu)潮流模型，利用最優(yōu)潮流模型的對(duì)偶變量及功率傳 輸分布矩陣計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)，得到LMPNXT，其元素LMPnt表示第η個(gè)節(jié)點(diǎn)在t時(shí)段 的邊際電價(jià)。 進(jìn)一步的，步驟4)具體包括以下步驟： 設(shè)定期望分區(qū)數(shù)K，初始化各區(qū)域?yàn)榭語(yǔ){k} = []，k= 1，2，···，Κ，逐時(shí)段， 在所有節(jié)點(diǎn)電價(jià)的最大值與最小值之間隨機(jī)選取一個(gè)值，構(gòu)成初始區(qū)域電價(jià)向量zk =，k1，2，· · ·，K〇 進(jìn)一步的，步驟5)具體包括以下步驟： 對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算其電價(jià)向量與每個(gè)區(qū)域電價(jià)向量差的模值，存儲(chǔ)到矩陣DistNXK 中，矩陣的行為節(jié)點(diǎn)編號(hào)，列為區(qū)域編號(hào)：Dist(n,k) = | |LMPn-zk | |,η= 1, 2,. . . ,N；k= 1, 2,. . . ,K 其中，LMPn表示第η個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)向量，zk表示第k個(gè)區(qū)域的區(qū)域電價(jià)向量； 找出每一行的最小值，最小值所在的行η為對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，所在列k就是與該節(jié)點(diǎn)電價(jià)向 量差模值最小的區(qū)域編號(hào)；設(shè)節(jié)點(diǎn)間鄰接矩陣為WNXN，若該節(jié)點(diǎn)與區(qū)域內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)之間存 在鄰接關(guān)系，即滿足sum(W(n，Z{k})) >0,則將該節(jié)點(diǎn)劃分到這個(gè)區(qū)域，否則，將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí) 出；遍歷所有節(jié)點(diǎn)之后，若有區(qū)域?yàn)榭眨瑒t返回第4)步重新選定初始區(qū)域電價(jià)，直到所有區(qū) 域不為空。 進(jìn)一步的，步驟6)具體包括以下步驟： 對(duì)步驟5)中被標(biāo)識(shí)出的節(jié)點(diǎn)，找出與該節(jié)點(diǎn)電價(jià)向量差值最小的區(qū)域，若該節(jié)點(diǎn) 與區(qū)域內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)之間存在鄰接關(guān)系，則將該節(jié)點(diǎn)劃分到這個(gè)區(qū)域，否則，將矩陣中該最小 值更新為無(wú)窮大，保證在下次搜索的時(shí)候不被搜到，繼續(xù)查找，直到將該節(jié)點(diǎn)劃分到區(qū)域， 開(kāi)始尋找下一個(gè)被標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)所屬的區(qū)域。 進(jìn)一步的，步驟7)具體包括以下步驟： 逐時(shí)段計(jì)算各區(qū)域所包含節(jié)點(diǎn)電價(jià)的均值構(gòu)成區(qū)域新的電價(jià)向量： 其中Z{k}為第k個(gè)區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)集合，C(Z{k})為第k個(gè)區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)數(shù)，η為第 k個(gè)區(qū)域中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；將各區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)清空，重復(fù)步驟5)~7)，直到連續(xù)兩次得到的區(qū)域 電價(jià)向量不再變化后進(jìn)入步驟8)。 進(jìn)一步的，步驟8)具體包括以下步驟： 逐時(shí)段對(duì)步驟7)劃分后的每個(gè)區(qū)域，計(jì)算出區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)電價(jià)與區(qū)域電價(jià)的最大 相對(duì)偏差；若各區(qū)域的最大相對(duì)偏差小于給定的誤差限值ε，分區(qū)完成；否則，返回步驟4) 在期望分區(qū)數(shù)的基礎(chǔ)上浮動(dòng)分區(qū)數(shù)。 進(jìn)一步的，ε=〇.〇5。 ，包括以下步驟： 1)設(shè)定采樣時(shí)段和采樣間隔，從SCADA獲取負(fù)荷的有功功率及機(jī)組組合狀態(tài)； 2)根據(jù)已知的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算功率傳輸分布因子矩陣，其中，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括線路阻 抗及網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣； 3)對(duì)每個(gè)采樣時(shí)段，求解以電網(wǎng)公司購(gòu)電費(fèi)用最小為目標(biāo)，電網(wǎng)供需平衡、線路傳 輸安全、機(jī)組發(fā)電量上下界為約束的最優(yōu)潮流模型，利用最優(yōu)潮流模型的對(duì)偶變量及功率 傳輸分布矩陣計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)，得到LMPnxt; 4)設(shè)定期望分區(qū)數(shù)K，初始化各區(qū)域?yàn)榭語(yǔ){k} = 口，k= 1，2，···，Κ，逐時(shí)段， 在所有節(jié)點(diǎn)電價(jià)的最大值與最小值之間隨機(jī)選取一個(gè)值，構(gòu)成初始區(qū)域電價(jià)向量zk =，k 1，2，· · ·，K ; 5)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算其電價(jià)向量與每個(gè)區(qū)域電價(jià)向量差的模值，存儲(chǔ)到矩陣 DistNXK中，矩陣的行為節(jié)點(diǎn)編號(hào)，列為區(qū)域編號(hào)： Dist(n,k) = | |LMPn-zk | |,η= 1, 2,. . . ,N；k= 1, 2,. . . ,K 其中，LMPn表示第η個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊際電價(jià)向量，zk表示第k個(gè)區(qū)域的區(qū)域電價(jià)向量； 找出每一行的最小值，最小值所在的行η為對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，所在列k就是與該節(jié)點(diǎn)電價(jià)向 量差模值最小的區(qū)域編號(hào)；設(shè)節(jié)點(diǎn)間鄰接矩陣為WNXN，若該節(jié)點(diǎn)與區(qū)域內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)之間存 在鄰接關(guān)系，即滿足sum(W(n，Z{k})) >0,則將該節(jié)點(diǎn)劃分到這個(gè)區(qū)域，否則，將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí) 出；遍歷所有節(jié)點(diǎn)之后，若有區(qū)域?yàn)榭眨瑒t返回第4)步重新選定初始區(qū)域電價(jià)，直到所有區(qū) 域不為空； 步驟6)對(duì)步驟5)中被標(biāo)識(shí)出的節(jié)點(diǎn)，找出與該節(jié)點(diǎn)電價(jià)向量差值最小的區(qū)域，若 該節(jié)點(diǎn)與區(qū)域內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)之間存在鄰接關(guān)系，則將該節(jié)點(diǎn)劃分到這個(gè)區(qū)域，否則，將矩陣中 該最小值更新為無(wú)窮大，保證在下次搜索的時(shí)候不本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于動(dòng)態(tài)電價(jià)的電網(wǎng)分區(qū)方法，其特征在于，包括以下步驟：1)、設(shè)定采樣時(shí)段和采樣間隔，從SCADA獲取負(fù)荷的有功功率及機(jī)組組合狀態(tài)；2)、計(jì)算電網(wǎng)的功率傳輸分布矩陣；3)、利用最優(yōu)潮流模型計(jì)算出電網(wǎng)中N個(gè)節(jié)點(diǎn)在T個(gè)時(shí)段的邊際電價(jià)，構(gòu)成矩陣LMPN×T，矩陣的一行代表該行節(jié)點(diǎn)的電價(jià)向量；4)、設(shè)定期望分區(qū)數(shù)及初始區(qū)域電價(jià)向量，向量維數(shù)為時(shí)段數(shù)T；5)、計(jì)算各節(jié)點(diǎn)與各區(qū)域電價(jià)向量差的模值，基于鄰接矩陣及多時(shí)段邊際電價(jià)，利用聚類算法對(duì)電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，如果與一個(gè)節(jié)點(diǎn)電價(jià)向量差模值最小的區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)均與該節(jié)點(diǎn)無(wú)鄰接關(guān)系，則認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)未能成功聚類；將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)示出；遍歷所有節(jié)點(diǎn)之后，若有區(qū)域?yàn)榭眨瑒t返回第4)步重新選定初始區(qū)域電價(jià)，直到所有區(qū)域不為空；6)、對(duì)未能成功聚類的節(jié)點(diǎn)，利用步驟5)的方法再次將其聚類，若仍有節(jié)點(diǎn)聚類不成功，則將該節(jié)點(diǎn)與各區(qū)域電價(jià)向量差模值的最小值更新為無(wú)窮大，繼續(xù)步驟5)；7)、更新區(qū)域電價(jià)，重新分區(qū)，直到連續(xù)兩次分區(qū)結(jié)果不再變化；8)、對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行偏差分析，若偏差在允許范圍內(nèi)，則分區(qū)完成，否則，返回步驟4)在期望分區(qū)數(shù)的基礎(chǔ)上，上下浮動(dòng)改變分區(qū)數(shù)，重新分區(qū)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：管曉宏，陳天恩，姚娜娜，劉瑞豐，高峰，李焰，吳江，翟橋柱，劉坤，袁偉，聶澤琳，程興瑞，唐哲，蔡婧，白婕，劉潔冰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)家電網(wǎng)公司西北分部，西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61