一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法与流程

1.本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法。


背景技术：

2.在能源互联网技术和我国新能源政策的推动下，大量柔性资源集群后作为多元化利益主体接入配电网，随之而来的是对配电网柔性资源集群的调配需求，相应的，配电网柔性资源集群可调节潜力的评估也对后续的配电网柔性资源集群的调配起到参考作用，具有很大的参考价值。目前，对配电网柔性资源集群可调节潜力的评估多是人为经验性评估，缺少数据支撑，受人为主观性影响较大，且也并未结合柔性资源集群的时间和空间尺度的可调节潜力进行量化评估，评估结果准确性不高。


技术实现要素：

3.本发明所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.s1：获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据；
6.s2：以各节点在同一时间段内净负荷峰谷差之和最小为目标函数，建立配电网柔性资源时间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源时间可调节潜力指标；
7.s3：以在系统中同一时间段内馈线负荷转移量之和最大为目标函数，建立配电网柔性资源空间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源空间可调节潜力指标；
8.s4：将两个指标归一化处理后按权相加，得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果。
9.优选的，所述步骤s1中，获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据具体包括：第i小时风速vi、第i小时辐射照度wi、线路(i,j)的电阻电抗r
ij
、x
ij
、t时刻节点i的负荷值p
l,i,t
、第i个柔性资源的调节功率上限p
fr,i,max
和第i个柔性资源的调节功率下限p
fr,i,max
。
10.优选的，所述步骤s2中的所述柔性资源时间可调节潜力的目标函数如下：
[0011][0012]
其中，l
i,t
为t时刻节点i的净负荷；[t1,t2]为待评估时间段，其中t1为起始时刻，t2为结束时刻。该目标函数的约束条件包括distflow支路潮流法建立系统潮流约束、系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束。其中，所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：
[0013]
[0014][0015][0016][0017][0018]
其中，u(j)为以j为末端节点的支路的首端节点集合；w(j)为以j为首端节点的支路的末端节点的集合；p
ij,t
、p
jk,t
和q
ij,t
、q
jk,t
分别为t时段流经馈线(i,j)及(j,k)的有功和无功功率；u
i,t
为节点i的电压r
ij
幅值；p
j,t
和q
j,t
分别为节点j注入的有功和无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；为ess注入节点j的功率；和x
ij
分别为线路(i,j)的电阻和电抗；表示网格j内的风电、光伏、储能是否建设，为0-1变量。
[0019]
所述系统运行安全约束具体如下：
[0020][0021]
其中，u
i,s,t
、u
min
、u
max
分别为s季度t时段节点i处的电压、电压下限、电压上限；i
ij,s,t
和i
ij,max
分别为s季度t时段线路(i,j)的载流量和安全电流。
[0022]
系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束具体如下：
[0023][0024][0025][0026][0027]
其中，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的最大输出功率，分别为t时段节点i处风电、光伏的无功出力，分别为pvg和wtg的功率因数，为定值。
[0028]
优选的，所述步骤s3中的所述柔性资源空间可调节潜力的目标函数如下：
[0029][0030]
其中，δli为t时刻第i条馈线的负荷转移量；[t1,t2]为待评估时间段，其中t1为起始时刻，t2为结束时刻。该目标函数的约束条件包括distflow支路潮流法建立系统潮流约束、系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束。其中，所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：
[0031]
[0032][0033][0034][0035][0036]
其中，u(j)为以j为末端节点的支路的首端节点集合；w(j)为以j为首端节点的支路的末端节点的集合；p
ij,t
、p
jk,t
和q
ij,t
、q
jk,t
分别为t时段流经馈线(i,j)及(j,k)的有功和无功功率；u
i,t
为节点i的电压r
ij
幅值；p
j,t
和q
j,t
分别为节点j注入的有功和无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；为ess注入节点j的功率；和x
ij
分别为线路(i,j)的电阻和电抗；表示网格j内的风电、光伏、储能是否建设，为0-1变量。
[0037]
所述系统运行安全约束具体如下：
[0038][0039]
其中，u
i,s,t
、u
min
、u
max
分别为s季度t时段节点i处的电压、电压下限、电压上限；i
ij,s,t
和i
ij,max
分别为s季度t时段线路(i,j)的载流量和安全电流。
[0040]
系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束具体如下：
[0041][0042][0043][0044][0045]
其中，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的最大输出功率，分别为t时段节点i处风电、光伏的无功出力，分别为pvg和wtg的功率因数，为定值。
[0046]
优选的，所述步骤s4具体如下：
[0047]
s401：设柔性资源时间可调节潜力指标为ia，空间可调节潜力指标为ib，采用以下公式计算归一化后的相应指标i
′a和i
′b：
[0048][0049]
[0050]
其中，li为第i个节点的最大负荷量，s
fr,i
为第i个柔性资源的容量，n为柔性资源的总数量；
[0051]
s402：给定时间可调节潜力指标权重ωa和空间可调节潜力指标权重ωb，是权重ωa和权重ωb满足以下关系：
[0052][0053]
s403：通过以下公式计算得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果z：
[0054][0055]
本发明的有益效果为：
[0056]
本发明通过步骤s1：获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据；s2：以各节点在同一时间段内净负荷峰谷差之和最小为目标函数，建立配电网柔性资源时间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源时间可调节潜力指标；s3：以在系统中同一时间段内馈线负荷转移量之和最大为目标函数，建立配电网柔性资源空间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源空间可调节潜力指标；s4：将两个指标归一化处理后按权相加，得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果。对结合柔性资源集群的时间和空间尺度的可调节潜力进行量化评估，且考虑到目标函数的约束条件包括distflow支路潮流法建立系统潮流约束、系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束，综合下来使得评估结果准确性高。
附图说明
[0057]
图1本发明实施例一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法的流程示意图。
[0058]
图2本发明实施例portugal 54节点公开测试系统的拓扑结构。
具体实施方式
[0059]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0060]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0061]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0062]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0063]
本发明实施例提供的提供一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，解决多类型柔性资源集群大规模接入配电网时其时间和空间尺度可调节潜力难以量化评估的问
题。包括以下步骤：
[0064]
步骤s1，获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据；
[0065]
步骤s2，以各节点在同一时间段内净负荷峰谷差之和最小为目标函数，建立配电网柔性资源时间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源时间可调节潜力指标；
[0066]
步骤s3，以在系统中同一时间段内馈线负荷转移量之和最大为目标函数，建立配电网柔性资源空间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源空间可调节潜力指标；
[0067]
步骤s4，将两个指标归一化处理后按权相加，得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果。
[0068]
目标函数包括：
[0069]
(1)时间尺度可调节能力
[0070]
柔性资源集群的时间尺度可调节能力定义为：各节点在同一时间段[t1,t2]内净负荷峰谷差之和，该指标越小，则柔性资源可调节能力越强。为进行柔性资源时间尺度可调节能力评估，则设置相应的目标函数为：
[0071][0072]
式中：l
i,t
为t时刻节点i的净负荷；[t1,t2]为待评估时间段，其中t1为起始时刻，t2为结束时刻。
[0073]
约束条件包括：
[0074]
(1)distflow支路潮流法建立系统潮流约束：
[0075][0076][0077][0078][0079][0080]
式中：u(j)为以j为末端节点的支路的首端节点集合；w(j)为以j为首端节点的支路的末端节点的集合；p
ij,t
、p
jk,t
和q
ij,t
、q
jk,t
分别为t时段流经馈线(i,j)及(j,k)的有功和无功功率；u
i,t
为节点i的电压r
ij
幅值；p
j,t
和q
j,t
分别为节点j注入的有功和无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；为ess注入节点j的功率；和x
ij
分别为线路(i,j)的电阻和电抗；表示网格j内的风电、光伏、储能是否建设，为0-1变量。
[0081]
(2)系统运行安全约束：
[0082][0083]
式中：u
i,s,t
、u
min
、u
max
分别为s季度t时段节点i处的电压、电压下限、电压上限；i
ij,s,t
和i
ij,max
分别为s季度t时段线路(i,j)的载流量和安全电流。
[0084]
(3)pvg、wtg运行约束：
[0085][0086][0087][0088][0089]
式中：分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的最大输出功率，分别为t时段节点i处风电、光伏的无功出力，分别为pvg和wtg的功率因数，为定值。
[0090]
(2)空间尺度可调节能力
[0091]
柔性资源集群的空间尺度可调节能力定义为：在某一时间段[t1,t2]内馈线负荷转移量，该指标越大，则柔性资源空间可调节能力越强。为进行柔性资源空间尺度可调节能力评估，则设置相应的目标函数为：
[0092][0093]
式中：δli为t时刻第i条馈线的负荷转移量；[t1,t2]为待评估时间段，其中t1为起始时刻，t2为结束时刻。
[0094]
约束条件包括：
[0095]
(1)distflow支路潮流法建立系统潮流约束：
[0096][0097][0098][0099][0100][0101]
式中：u(j)为以j为末端节点的支路的首端节点集合；w(j)为以j为首端节点的支路的末端节点的集合；p
ij,t
、p
jk,t
和q
ij,t
、q
jk,t
分别为t时段流经馈线(i,j)及(j,k)的有功和
无功功率；u
i,t
为节点i的电压r
ij
幅值；p
j,t
和q
j,t
分别为节点j注入的有功和无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；为ess注入节点j的功率；和x
ij
分别为线路(i,j)的电阻和电抗；表示网格j内的风电、光伏、储能是否建设，为0-1变量。
[0102]
(2)系统运行安全约束：
[0103][0104]
式中：u
i,s,t
、u
min
、u
max
分别为s季度t时段节点i处的电压、电压下限、电压上限；i
ij,s,t
和i
ij,max
分别为s季度t时段线路(i,j)的载流量和安全电流。
[0105]
(3)pvg、wtg运行约束：
[0106][0107][0108][0109][0110]
式中：分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的最大输出功率，分别为t时段节点i处风电、光伏的无功出力，分别为pvg和wtg的功率因数，为定值。
[0111]
设柔性资源时间可调节潜力指标为ia，空间可调节潜力指标为ib，采用以下公式计算归一化后的相应指标i
′a和i
′b：
[0112][0113][0114]
式中：li为第i个节点的最大负荷量，s
fr,i
为第i个柔性资源的容量，n为柔性资源的总数量。
[0115]
给定时间可调节潜力指标权重ωa和空间可调节潜力指标权重ωb，其应满足以下关系：
[0116]
[0117]
如无特殊要求，可设
[0118]
通过以下公式计算得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果z：
[0119][0120]
考虑到i
′a越小，柔性资源时间可调节潜力越大，i
′b越大，柔性资源空间可调节潜力越大，故z越大，柔性资源集群可调节潜力的评估结果越优。
[0121]
为验证本发明所提一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法的有效性，设置以下算例情景：
[0122]
基于portugal 54节点公开测试系统进行算例设置，portugal 54节点公开测试系统的拓扑结构如图2所示。
[0123]
节点9、节点21和节点41分别接入a类柔性资源集群，节点7、节点17、节点25和节点48分别接入b类柔性资源集群，设置以下情景进行对比研究：
[0124]
情景1：仅a类柔性资源参与电网调节；
[0125]
情景2：所有柔性资源均参与电网调节。
[0126]
其中，两类柔性资源的调节参数如下所示：
[0127]
表1柔性资源调节参数
[0128][0129]
采用本发明所提模型对以上算例设置中的各情景开展时间尺度的可调节能力和空间尺度的可调节能力评估，结果如下所示。
[0130]
表2柔性资源可调节潜力评估结果
[0131][0132]
由表2可以看出，更多的柔性资源参与电网调节，其可调节潜力评估结果数值也越大，本发明可有效量化柔性资源可调节潜力。
[0133]
综上所述，本发明通过步骤s1：获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据；s2：以各节点在同一时间段内净负荷峰谷差之和最小为目标函数，建立配电网柔性资源时间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源时间可调节潜力指标；
[0134]
s3：以在系统中同一时间段内馈线负荷转移量之和最大为目标函数，建立配电网柔性资源空间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源空间可调节潜力指标；s4：将两个指标
归一化处理后按权相加，得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果。对结合柔性资源集群的时间和空间尺度的可调节潜力进行量化评估，且考虑到目标函数的约束条件包括distflow支路潮流法建立系统潮流约束、系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束，综合下来使得评估结果准确性高，解决了背景技术中提出的问题。
[0135]
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据；s2：以各节点在同一时间段内净负荷峰谷差之和最小为目标函数，建立配电网柔性资源时间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源时间可调节潜力指标；s3：以在系统中同一时间段内馈线负荷转移量之和最大为目标函数，建立配电网柔性资源空间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源空间可调节潜力指标；s4：将两个指标归一化处理后按权相加，得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果。2.根据权利要求1所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述步骤s1中，获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据具体包括：第i小时风速v
i
、第i小时辐射照度w
i
、线路(i,j)的电阻电抗r
ij
、x
ij
、t时刻节点i的负荷值p
l,i,t
、第i个柔性资源的调节功率上限p
fr,i,max
和第i个柔性资源的调节功率下限p
fr,i,max
。3.根据权利要求1所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述步骤s2中的所述柔性资源时间可调节潜力的目标函数如下：其中，l
i,t
为t时刻节点i的净负荷；[t1,t2]为待评估时间段，其中t1为起始时刻，t2为结束时刻。4.根据权利要求3所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述步骤s3中的所述柔性资源空间可调节潜力的目标函数如下：其中，δl
i
为t时刻第i条馈线的负荷转移量；[t1,t2]为待评估时间段，其中t1为起始时刻，t2为结束时刻。5.根据权利要求4所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述目标函数的约束条件包括distflow支路潮流法建立系统潮流约束、系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束。6.根据权利要求5所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：所述distflow支路潮流法建立系统潮流约束具体如下：其中，u(j)为以j为末端节点的支路的首端节点集合；w(j)为以j为首端节点的支路的
末端节点的集合；p
ij,t
、p
jk,t
和q
ij,t
、q
jk,t
分别为t时段流经馈线(i,j)及(j,k)的有功和无功功率；u
i,t
为节点i的电压r
ij
幅值；p
j,t
和q
j,t
分别为节点j注入的有功和无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；分别为t时段pvg、wtg在节点i注入的无功功率；为ess注入节点j的功率；和x
ij
分别为线路(i,j)的电阻和电抗；表示网格j内的风电、光伏、储能是否建设，为0-1变量。7.根据权利要求5所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述系统运行安全约束具体如下：其中，u
i,s,t
、u
min
、u
max
分别为s季度t时段节点i处的电压、电压下限、电压上限；i
ij,s,t
和i
ij,max
分别为s季度t时段线路(i,j)的载流量和安全电流。8.根据权利要求5所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束具体如下：所述系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束具体如下：所述系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束具体如下：所述系统运行安全约束和pvg、wtg运行约束具体如下：其中，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的有功出力，分别为t时段节点i处风电、光伏的最大输出功率，分别为t时段节点i处风电、光伏的无功出力，分别为pvg和wtg的功率因数，为定值。9.根据权利要求4所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，所述步骤s4具体如下：s401：设柔性资源时间可调节潜力指标为i
a
，空间可调节潜力指标为i
b
，采用以下公式计算归一化后的相应指标i
′
a
和i
′
b
：：其中，l
i
为第i个节点的最大负荷量，s
fr,i
为第i个柔性资源的容量，n为柔性资源的总数量；s402：给定时间可调节潜力指标权重ω
a
和空间可调节潜力指标权重ω
b
，是权重ω
a
和权重ω
b
满足以下关系：
s403：通过以下公式计算得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果z：10.根据权利要求9所述的一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，其特征在于，权重ω
a
和权重ω
b
满足以下关系：

技术总结
本发明公开了一种配电网柔性资源集群可调节潜力评估方法，本发明通过步骤S1：获取配电网中风电、光伏及负荷的相关数据；S2：以各节点在同一时间段内净负荷峰谷差之和最小为目标函数，建立配电网柔性资源时间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源时间可调节潜力指标；S3：以在系统中同一时间段内馈线负荷转移量之和最大为目标函数，建立配电网柔性资源空间可调节潜力优化模型，计算出柔性资源空间可调节潜力指标；S4：将两个指标归一化处理后按权相加，得到配电网柔性资源集群可调节潜力评估结果。对结合柔性资源集群的时间和空间尺度的可调节潜力进行量化评估，使得评估结果得以量化，且准确性高。且准确性高。且准确性高。


技术研发人员：谭靖 张俊成 张启炬 陶毅刚 黎敏
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25