考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法技術(shù)

一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，它包括以下步驟：給定現(xiàn)狀電網(wǎng)參數(shù)，前瞻時間尺度內(nèi)各時段負荷預測區(qū)間值，以及未來年規(guī)劃網(wǎng)絡候選支路方案；根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣；考慮系統(tǒng)對不確定性的響應機制，形成發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，進行優(yōu)化模型的構(gòu)建；對優(yōu)化模型中區(qū)間形式約束式進行處理，將其轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃模型，并采用線性規(guī)劃法對優(yōu)化模型進行求解，得到最終的輸電線路容量值。本發(fā)明專利技術(shù)可能夠考慮現(xiàn)狀電網(wǎng)實際情況，提高規(guī)劃決策的精準性，實現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展專業(yè)精益化管理。

Robust optimization evaluation method of reference network considering load uncertainty

A method of evaluation and optimization of robust reference grid considering uncertainty of load, which comprises the following steps: given the status of network parameters, prospective time scales in different period of load forecasting interval value, and the future planning branch network candidate scheme; according to the branch reactance and node branch association, the formation of system node injection transfer factor matrix; consideration the response mechanism of system of uncertainty, the formation of generator power factor in system under the guidance of the transfer distribution factor matrix; the interval of uncertainty expression in affine arithmetic form, build optimization model; process optimization model of interval form of constraints, and convert it into a linear programming model, and using linear programming method to solve the optimization model and get the final value of the capacity of transmission lines. The invention can consider the actual situation of the present power grid, improve the accuracy of the planning decision, and realize the lean management of the power grid development specialty.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法
本專利技術(shù)涉及電氣
，具體地說是一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法。
技術(shù)介紹
新形勢下，隨著國民經(jīng)濟生活水平的提高，電力系統(tǒng)中負荷呈現(xiàn)形式多元化發(fā)展，其波動性日趨增強，變化規(guī)律日趨難以把握，如何對考慮負荷不確定性下的電網(wǎng)特性進行評價和量化以指導電網(wǎng)規(guī)劃具有重要意義。參考電網(wǎng)提供了一套能夠?qū)ΜF(xiàn)有網(wǎng)絡進行客觀評估的標準。通過對參考網(wǎng)絡的最優(yōu)投資成本和最優(yōu)阻塞成本進行量化，可將其與現(xiàn)有網(wǎng)絡的投資和阻塞成本進行比較。通過比較參考網(wǎng)絡單條線路的容量和現(xiàn)有網(wǎng)絡的單條線路容量，可以明確輸電系統(tǒng)所需要的新投資。當然，該方法也可以用于確定現(xiàn)有網(wǎng)絡中存在的擱淺投資數(shù)量。另外，它還可以用來比較最優(yōu)運行成本和實際運行成本。但需看到，原始的參考電網(wǎng)評價模型并無涉及現(xiàn)狀電網(wǎng)情況，也沒有考慮未來負荷波動的不確定性，直接將其用于電網(wǎng)規(guī)劃投資決策欠妥，鑒于此，需要在現(xiàn)狀電網(wǎng)基礎(chǔ)上，考慮未來負荷不確定性情況，預演電網(wǎng)發(fā)展規(guī)律，前瞻性地把握電網(wǎng)運行情況，超前預判電網(wǎng)在未來時間窗內(nèi)區(qū)間負荷水平下的適應性，為診斷電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)指明方向，為電網(wǎng)規(guī)劃決策提供科學依據(jù)。參考網(wǎng)絡是實現(xiàn)電網(wǎng)科學精準投資的重要手段，其不限于對某一條或多條新建線路進行優(yōu)化，它的優(yōu)化目標是整個輸電系統(tǒng)，包括未來年規(guī)劃候選線路和已有線路，為電網(wǎng)資源的科學合理配置提供輔助決策支撐。專利申請?zhí)枮?01510333979.9的中國專利：“用于電力系統(tǒng)評估與漸進規(guī)劃的參考電網(wǎng)模型及求解方法”，公開了一種用于電力系統(tǒng)評估與漸進規(guī)劃的參考電網(wǎng)模型及求解方法，其核心聚焦于直流潮流條件下大規(guī)模系統(tǒng)有功優(yōu)化潮流問題的求解，但其是在確定性的負荷水平下開展的研究，并無考慮現(xiàn)狀電網(wǎng)情況，具有一定的局限性，難以明確電網(wǎng)規(guī)劃的投資方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，能夠考慮現(xiàn)狀電網(wǎng)實際情況，又能考慮區(qū)間負荷下電網(wǎng)實際運行方式優(yōu)化和備用配置以及事故情況下的電網(wǎng)校正控制情況，提高規(guī)劃決策的精準性，適應于電網(wǎng)發(fā)展專業(yè)規(guī)劃決策。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，它包括以下步驟：(1)給定現(xiàn)狀電網(wǎng)參數(shù)，前瞻時間尺度內(nèi)各時段負荷預測區(qū)間值，以及未來年規(guī)劃網(wǎng)絡候選支路方案；(2)根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣；(3)考慮系統(tǒng)對不確定性的響應機制，并結(jié)合發(fā)電機節(jié)點、負荷節(jié)點以及風電場節(jié)點位置情況，形成發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；(4)將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，進行優(yōu)化模型的構(gòu)建，優(yōu)化模型以最小化年發(fā)電成本和備用成本以及年輸電成本之為目標并包括多個約束；(5)對優(yōu)化模型中區(qū)間形式約束式進行處理，將其轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃模型，并采用線性規(guī)劃法對優(yōu)化模型進行求解，得到最終的輸電線路容量值。進一步地，節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣表達式為：ψ＝BLA(ATBLA)-1其中，BL為支路電納對角陣，A為節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣，上標“T”標記矩陣的轉(zhuǎn)置。注入轉(zhuǎn)移因子陣ψ中元素ψl,i表示支路l傳輸功率對節(jié)點i注入功率的靈敏度因子。進一步地，發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子表達式為：其中，NB為節(jié)點集合；NG,j表示節(jié)點j上的常規(guī)發(fā)電機集合；表示實際中在發(fā)電機組參與因子引導下支路l傳輸功率對節(jié)點i注入功率的靈敏度因子；βg為常規(guī)發(fā)電機組g參與因子。進一步地，將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，是指將其表示成期望值和波動范圍的形式：其中，和分別為負荷時段t負荷d功率預測期望值和不確定性區(qū)間寬度ND為負荷集合。進一步地，優(yōu)化模型中目標函數(shù)表達式為：式中，NT為劃分的負荷時段集合；NG為發(fā)電機集合；NL為輸電支路集合；為常規(guī)機組g在時段t輸出有功功率；Cg為發(fā)電機組g的線性成本系數(shù)；為機組g二次調(diào)節(jié)備用容量成本系數(shù)；Δτt為負荷時段t的持續(xù)時間；Cl為線路l的年投資成本；Ll為線路l的長度；Tl為線路l的傳輸容量。進一步地，優(yōu)化模型中多個約束具體包括以下九個約束：1)輸出功率基點的潮流約束其中，NB為節(jié)點集合；為時段t基點運行模式下的支路l的傳輸功率；為常規(guī)機組g在時段t輸出功率基點；NS,i和NE,i分別為以節(jié)點i為首、末端節(jié)點的傳輸支路集合；NW,i和ND,i分別表示節(jié)點i上的風電場集合和負荷集合；2)發(fā)電機二次調(diào)節(jié)備用容量約束其中，表示時段t常規(guī)發(fā)電機組g參與因子；為機組g在時段t下調(diào)二次調(diào)節(jié)備用容量；為機組g在時段t上調(diào)二次調(diào)節(jié)備用容量；3)常規(guī)發(fā)電機組參與因子范圍約束：4)常規(guī)發(fā)電機組有功功率范圍約束：其中，和分別為常規(guī)發(fā)電機組g有功功率上下限；和分別為機組g在時段t上調(diào)、下調(diào)事故備用容量；5)輸電容量范圍約束：式中，Tlmax和Tlmin分別為設(shè)定的支路容量上下限，其中Tlmin取現(xiàn)狀電網(wǎng)支路容量值；6)電網(wǎng)功率傳輸安全約束其中，為t時段支路l上傳輸功率對節(jié)點i注入功率波動的靈敏度因子；7)N-1預想事故下發(fā)電機事故備用容量約束8)N-1預想事故下輸出功率基點的潮流約束其中，為預想事故s場景下時段t基點運行模式下的支路l的傳輸功率；為預想事故s場景下常規(guī)機組g在時段t輸出功率基點；和分別為預想事故s場景下以節(jié)點i為首、末端節(jié)點的傳輸支路集合；NS為預想事件集合；上標(s)標記事故運行狀態(tài)s；9)N-1預想事故下電網(wǎng)功率傳輸安全約束其中，為預想事故下t時段支路l上傳輸功率對節(jié)點i注入功率波動的靈敏度因子。本專利技術(shù)的有益效果為：(1)本專利技術(shù)可用于現(xiàn)狀電網(wǎng)在前瞻時間尺度內(nèi)區(qū)間負荷水平下的適應性評估，明確現(xiàn)狀電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，明確投資重點，是實現(xiàn)電網(wǎng)科學精準投資的重要手段；(2)能夠考慮現(xiàn)狀電網(wǎng)實際情況，又能考慮區(qū)間負荷下電網(wǎng)實際運行方式優(yōu)化以及事故情況下的電網(wǎng)校正控制情況用于電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)選，提高規(guī)劃決策的精準性，實現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展專業(yè)精益化管理。(3)本專利技術(shù)考慮區(qū)間負荷的情況，對風電、光伏等不確定性電源的接入具有兼容性，可進一步演化為考慮風電、光伏等可再生能源發(fā)電區(qū)間不確定性的電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的流程圖。具體實施方式如圖1所示，一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，具體包括如下步驟：(1)給定現(xiàn)狀電網(wǎng)參數(shù)，前瞻時間尺度內(nèi)各時段負荷預測區(qū)間值，以及未來年規(guī)劃網(wǎng)絡候選支路方案；(2)根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣；節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣表達式為：ψ＝BLA(ATBLA)-1(1)其中，BL為支路電納對角陣，A為節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣，上標“T”標記矩陣的轉(zhuǎn)置。注入轉(zhuǎn)移因子陣ψ中元素ψl,i表示支路l傳輸功率對節(jié)點i注入功率的靈敏度因子。(3)考慮系統(tǒng)對不確定性的響應機制，并結(jié)合發(fā)電機節(jié)點、負荷節(jié)點以及風電場節(jié)點位置情況，形成發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子表達式為：其中，NB為節(jié)點集合；NG,j表示節(jié)點j上的常規(guī)發(fā)電機集合；表示實際中在發(fā)電機組參與因子引導下支路l傳輸功率對節(jié)點i注入功率的靈敏度因子；βg為常規(guī)發(fā)電機組g參與因子。(4)將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，進行優(yōu)化模型的構(gòu)建本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，它包括以下步驟：(1)給定現(xiàn)狀電網(wǎng)參數(shù)，前瞻時間尺度內(nèi)各時段負荷預測區(qū)間值，以及未來年規(guī)劃網(wǎng)絡候選支路方案；(2)根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣；(3)考慮系統(tǒng)對不確定性的響應機制，并結(jié)合發(fā)電機節(jié)點、負荷節(jié)點以及風電場節(jié)點位置情況，形成發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；(4)將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，進行優(yōu)化模型的構(gòu)建，優(yōu)化模型以最小化年發(fā)電成本和備用成本以及年輸電成本之為目標并包括多個約束；對優(yōu)化模型中區(qū)間形式約束式進行處理，將其轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃模型，并采用線性規(guī)劃法對優(yōu)化模型進行求解，得到最終的輸電線路容量值。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，它包括以下步驟：(1)給定現(xiàn)狀電網(wǎng)參數(shù)，前瞻時間尺度內(nèi)各時段負荷預測區(qū)間值，以及未來年規(guī)劃網(wǎng)絡候選支路方案；(2)根據(jù)系統(tǒng)支路電抗和節(jié)點支路關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成系統(tǒng)節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣；(3)考慮系統(tǒng)對不確定性的響應機制，并結(jié)合發(fā)電機節(jié)點、負荷節(jié)點以及風電場節(jié)點位置情況，形成發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子矩陣；(4)將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，進行優(yōu)化模型的構(gòu)建，優(yōu)化模型以最小化年發(fā)電成本和備用成本以及年輸電成本之為目標并包括多個約束；對優(yōu)化模型中區(qū)間形式約束式進行處理，將其轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃模型，并采用線性規(guī)劃法對優(yōu)化模型進行求解，得到最終的輸電線路容量值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，節(jié)點注入轉(zhuǎn)移因子陣表達式為：ψ＝BLA(ATBLA)-1其中，BL為支路電納對角陣，A為節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣，上標“T”標記矩陣的轉(zhuǎn)置。注入轉(zhuǎn)移因子陣ψ中元素ψl,i表示支路l傳輸功率對節(jié)點i注入功率的靈敏度因子。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，發(fā)電機組參與因子引導下的系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移分布因子表達式為：其中，NB為節(jié)點集合；NG,j表示節(jié)點j上的常規(guī)發(fā)電機集合；表示實際中在發(fā)電機組參與因子引導下支路l傳輸功率對節(jié)點i注入功率的靈敏度因子；βg為常規(guī)發(fā)電機組g參與因子。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，將區(qū)間負荷不確定量以仿射算術(shù)形式表達，是指將其表示成期望值和波動范圍的形式：其中，和分別為負荷時段t負荷d功率預測期望值和不確定性區(qū)間寬度ND為負荷集合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，優(yōu)化模型中目標函數(shù)表達式為：式中，NT為劃分的負荷時段集合；NG為發(fā)電機集合；NL為輸電支路集合；為常規(guī)機組g在時段t輸出有功功率；Cg為發(fā)電機組g的線性成本系數(shù)；為機組g二次調(diào)節(jié)備用容量成本系數(shù)；Δτt為負荷時段t的持續(xù)時間；Cl為線路l的年投資成本；Ll為線路l的長度；Tl為線路l的傳輸容量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮負荷不確定性的參考電網(wǎng)魯棒優(yōu)化評價方法，其特征是，優(yōu)化模型中多個約束具體包括以下九個約束：1)輸出功率基點的潮流約束

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫東磊，楊金洪，李山，李雪亮，劉曉明，張杰，楊波，楊思，吳奎華，李文博，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37