一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法技術方案

一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，包括：讀取需求側響應報價、發電機組報價和系統數據；根據需求側響應報價和發電機組報價建立有功功率分配的雙層優化模型，得到系統的初始運行狀態即現有輸電協議；雙層優化模型包括上層模型和下層模型，上層模型包括優化目標函數和2個約束條件，下層模型包括優化目標函數和3個約束條件；采用基于最優潮流的可用輸電能力計算模型，輸電能力計算模型以發電區域所有發電節點的有功出力增量的最大值為目標函數，采用直流最優潮流模型包括目標函數和約束條件。本發明專利技術實現在系統初始運行點根據需求側響應和發電機組的報價經濟分配各節點的有功負荷和發電機出力，優化了電網的潮流分布，提高電網的輸電能力。

【技術實現步驟摘要】
一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法
本專利技術涉及一種電力系統可用輸電能力計算方法。特別是涉及一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法。
技術介紹
電力市場開放程度的提高使需求側響應資源在電力系統中的巨大潛力逐步被認識和挖掘。通過市場價格或激勵機制引導用戶調整其固有電力消費模式，不僅能提高用電效率、優化用電方式，還能延緩新建電廠與線路的壓力、提高電網資產利用率，因而，需求側響應在維持電力系統的可靠、經濟運行中發揮著重要作用。隨著電力系統需求側與電網之間信息交互水平的不斷提升，需求側靈活互動負荷對可用輸電能力的影響越來越受到關注。可用輸電能力作為評價系統可靠性的重要指標，通過定量分析需求側響應對電力系統可用輸電能力的影響情況，可更直觀反映出實施需求側響應對電力系統可靠性的影響程度。從本質上看，需求側響應對可用輸電能力的影響主要是將電網輸電能力不足的風險通過各種激勵手段以用戶自愿接受的方式加以回避，具體體現在以下方面：(1)需求側響應在電力系統峰荷或故障時可作為特殊的備用容量資源，從降低發電備用留取的角度提高輸電能力；(2)實施需求側響應后會改變整個系統的潮流分布，從而對限制可用輸電能力的線路容量約束產生影響；(3)電力需求的降低使輸電資源不足時電力系統缺電量減少。換而言之，需求側響應帶來的電力系統負荷變化對可用輸電能力計算的影響不容忽視，在發電、用電雙側開放市場環境下開展計及需求側響應影響的可用輸電能力研究具有重要的理論和現實意義。現有技術主要側重研究發電側對可用輸電能力的影響，均將電力系統負荷視為固定的、被動的受控終端，在分析過程中忽略需求側對可用輸電能力計算的影響。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種可有效緩解限制電網輸電能力的約束，提高電力系統資源優化配置的考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法。本專利技術所采用的技術方案是：一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，包括如下步驟：1)讀取需求側響應報價、發電機組報價和系統數據；2)根據需求側響應報價和發電機組報價建立有功功率分配的雙層優化模型，得到系統的初始運行狀態即現有輸電協議；所述的雙層優化模型包括上層模型和下層模型，所述的上層模型包括優化目標函數和2個約束條件，所述的下層模型包括優化目標函數和3個約束條件；3)采用基于最優潮流的可用輸電能力計算模型，輸電能力計算模型以發電區域所有發電節點的有功出力增量的最大值為目標函數，采用直流最優潮流模型，其中系統無網損且各節點電壓幅值相等，所述的直流最優潮流模型包括目標函數和約束條件。步驟2)所述的上層模型的優化目標函數是以獨立系統運行商支付的補償費用與用戶的購電成本之和最小為優化目標函數，確定參與需求側響應的用戶，所述優化目標函數表示為：其中，目標函數的前一項乘積為需求側響應補償費用，其中的：N為所有節點的集合，ΔPDi為節點i的需求側響應量，ρi為對應節點i的需求側響應報價，Si為符號函數，當Si為1時表示競標成功，當Si為0時表示競標失敗；后一項乘積表示用戶的購電費用，其中的：πi是由下層模型確定節點i的節點邊際電價，表示節點i的負荷基態值。步驟2)所述的上層模型的約束條件包括：1)各節點響應量的上下限約束：其中，ΔPDi為節點i的需求側響應量；為節點i的需求側最大響應量；2)需求側響應后負荷平衡約束：其中，表示節點i的負荷基態值；為節點i響應前的負荷，通過負荷預測確定；ΔPDi為節點i的需求側響應量。步驟2)所述的下層模型的優化目標函數是以發電總報價最小為優化目標，按照報價經濟地分配發電機組的有功出力，優化目標函數為：其中，N為所有節點的集合；Ci為節點i的發電機的報價；表示節點i的發電機出力基態值。步驟2)所述的下層模型的約束條件包括：1)功率平衡約束：其中，N為所有節點的集合；表示節點i的負荷基態值；表示節點i的發電機出力基態值；2)發電機出力約束：其中，為節點i的發電機最小出力；表示節點i的發電機出力基態值；為節點i的發電機最大出力；3)線路傳輸容量約束：其中，N為所有節點的集合；Limitl為支路l的傳輸容量極限，GSFl-i為節點i對支路l的發電轉移因子；表示節點i的負荷基態值；表示節點i的發電機出力基態值。步驟3)所述的最優潮流模型的目標函數為：其中，SG為送電區域所有發電節點的集合；PGi表示節點i的發電機出力；表示節點i的發電機出力基態值。步驟3)所述的最優潮流模型的約束條件包括：1)功率平衡約束：其中，SG為送電區域所有發電節點的集合；SD為受電區域所有負荷節點的集合；PGi表示節點i的發電機出力，表示節點i的發電機出力基態值；PDi表示節點i的負荷，表示節點i的負荷基態值；2)支路傳輸容量約束：其中，N為所有節點的集合；Limitl為支路l的傳輸容量極限，GSFl-i為節點i對支路l的發電轉移因子；PDi表示節點i的負荷，PGi表示節點i的發電機出力；3)發電機出力約束:其中，SG為送電區域所有發電節點的集合；表示節點i的發電機出力基態值；PGi表示節點i的發電機出力；為節點i的發電機最大出力。4)交易約束：其中，SD為受電區域所有負荷節點的集合；表示節點i的負荷基態值；PDi表示節點i的負荷；表示節點i的負荷基態值；表示節點i的最大負荷。本專利技術的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，實現在系統初始運行點根據需求側響應和發電機組的報價經濟分配各節點的有功負荷和發電機出力，從而優化了電網的潮流分布，提高電網的輸電能力，同時還可帶來顯著的經濟效益。附圖說明圖1a是現有技術的可用輸電能力計算流程圖；圖1b是本專利技術的可用輸電能力計算流程圖；圖中：ISO是獨立系統運營商；ATC是可用輸電能力；DR是需求側響應圖2是PJM-5節點系統圖；圖3是未考慮和考慮需求側響應兩種場景下的節點邊際電價。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本專利技術的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法做出詳細說明。本專利技術的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，如圖1b所示，包括如下步驟：1)讀取需求側響應報價、發電機組報價和系統數據；2)根據需求側響應報價和發電機組報價建立有功功率分配的雙層優化模型，得到系統的初始運行狀態即現有輸電協議；所述的雙層優化模型包括上層模型和下層模型，所述的上層模型包括優化目標函數和2個約束條件，所述的下層模型包括優化目標函數和3個約束條件；3)采用基于最優潮流的可用輸電能力計算模型，為了更準確地反映出電力市場環境下可用輸電能力的定義，所述輸電能力計算模型以發電區域所有發電節點的有功出力增量的最大值為目標函數，為簡化，本模型采用直流最優潮流模型，其中系統無網損且各節點電壓幅值相等，所述的直流最優潮流模型包括目標函數和約束條件。2.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，步驟2)所述的上層模型的優化目標函數是以獨立系統運行商支付的補償費用與用戶的購電成本之和最小為優化目標函數，確定參與需求側響應的用戶，所述優化目標函數表示為：其中，目標函數的前一項乘積為需求側響應補償費用，其中的：N為所有節點的集合，ΔPDi為節點i的需求側響應量，ρi為對應節點i的需求側響應報價，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，包括如下步驟：1)讀取需求側響應報價、發電機組報價和系統數據；2)根據需求側響應報價和發電機組報價建立有功功率分配的雙層優化模型，得到系統的初始運行狀態即現有輸電協議；所述的雙層優化模型包括上層模型和下層模型，所述的上層模型包括優化目標函數和2個約束條件，所述的下層模型包括優化目標函數和3個約束條件；3)采用基于最優潮流的可用輸電能力計算模型，輸電能力計算模型以發電區域所有發電節點的有功出力增量的最大值為目標函數，采用直流最優潮流模型，其中系統無網損且各節點電壓幅值相等，所述的直流最優潮流模型包括目標函數和約束條件。

【技術特征摘要】
1.一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，包括如下步驟：1)讀取需求側響應報價、發電機組報價和系統數據；2)根據需求側響應報價和發電機組報價建立有功功率分配的雙層優化模型，得到系統的初始運行狀態即現有輸電協議；所述的雙層優化模型包括上層模型和下層模型，所述的上層模型包括優化目標函數和2個約束條件，所述的下層模型包括優化目標函數和3個約束條件；3)采用基于最優潮流的可用輸電能力計算模型，輸電能力計算模型以發電區域所有發電節點的有功出力增量的最大值為目標函數，采用直流最優潮流模型，其中系統無網損且各節點電壓幅值相等，所述的直流最優潮流模型包括目標函數和約束條件。2.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，步驟2)所述的上層模型的優化目標函數是以獨立系統運行商支付的補償費用與用戶的購電成本之和最小為優化目標函數，確定參與需求側響應的用戶，所述優化目標函數表示為：其中，目標函數的前一項乘積為需求側響應補償費用，其中的：N為所有節點的集合，ΔPDi為節點i的需求側響應量，ρi為對應節點i的需求側響應報價，Si為符號函數，當Si為1時表示競標成功，當Si為0時表示競標失敗；后一項乘積表示用戶的購電費用，其中的：πi是由下層模型確定節點i的節點邊際電價，表示節點i的負荷基態值。3.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，步驟2)所述的上層模型的約束條件包括：1)各節點響應量的上下限約束：其中，ΔPDi為節點i的需求側響應量；為節點i的需求側最大響應量；2)需求側響應后負荷平衡約束：其中，表示節點i的負荷基態值；為節點i響應前的負荷，通過負荷預測確定；ΔPDi為節點i的需求側響應量。4.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，步驟2)所述的下層模型的優化目標函數是以發電總報價最小為優化目標，按照報價經濟地分配發電機組的有功出力，優化目標函數為：其中，N為所有節點的集合；Ci為節點i的發電機的報價；表示節點i的發電機出力基態值。5.根據權利要求1所述的一種考慮需求側響應的電力系統可用輸電能力計算方法，其特征在于，步驟2)所述的下層模型的約束條件包括：1)功率平衡約束：

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳厚合，何旭，姜濤，李雪，李國慶，王長江，
申請(專利權)人：東北電力大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22