[發明專利]考慮不確定光伏與負荷的牽引供電系統魯棒能量管理方法

有效

• 申請號: 202010154115.1
• 申請日: 2020-03-07
• 公開（公告）號: CN111342450B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 陳民武;劉元立;程哲;付浩純;陳迎濤;魏銘池;王夢;寇哲超;陳垠宇
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/46;H02J7/34;H02J7/35;H02J3/26
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 卓仲陽

本發明公開了考慮不確定光伏與負荷的牽引供電系統魯棒能量管理方法，包括以下步驟：1、獲取牽引變電所負荷過程光伏出力數據，構建不確定集；2、建立魯棒優化模型的目標函數；3、建立魯棒優化模型的約束條件，并將優化模型的約束條件線性化；4、根據步驟2得到的目標函數和步驟3得到的約束條件，建立雙階段魯棒優化模型；5、利用列與約束生成算法求解步驟4得到的模型，得到最惡劣場景下牽引變電所潮流控制器、混合儲能裝置、光伏最優運行計劃，即完成牽引供電系統魯棒能量管理；本發明克服光伏與牽引負荷不確定性對牽引供電系統運行的影響，提高了惡劣運行環境下牽引變電所運行經濟性，能量管理優化方法更加貼近實際。

技術領域

本發明屬于牽引供電系統能量管理優化領域，具體涉及一種考慮不確定光伏與負荷的牽引供電系統魯棒能量管理方法。

背景技術

我國可再生能源近年來發展迅速，其中光伏發電具有無污染、無噪音和地域限制小等優點。同時，以高速鐵路、重載鐵路為代表的電氣化鐵路在我國大規模建設和運營，截止2019年底，我國高鐵運營里程已超過3.5萬公里。電氣化鐵路具有以下特征：1)地域分布廣，交通網與可再生能源網存在較多地理交集，如蘭(州)新(烏魯木齊)高鐵、川(成都)藏(拉薩)鐵路穿越風光資源非常豐富的西南和西北地區；2)牽引負荷需求較大，具有很高的消納潛力，尤其是在外部電源薄弱地區，可再生能源接入亦可起重要支撐作用。因此，以光伏為主的可再生能源接入牽引供電系統可以促進其本地消納，提高可再生能源滲透率。

另一方面，我國電力部門對電氣化鐵路采用大工業用電兩部制電價收取電費，其中基本電費是按基本容量計費或者最大需量計費。最大需量計費還設置有最低安裝容量的“門檻”。從鐵路運營部門統計數據來看，電費已成為主要的運營支付費用之一。若接入混合儲能系統，則可以有效實現牽引負荷削峰填谷，大幅減小需量電費以及電度電費，促進牽引供電系統再生制動能量利用，提高系統運行效率。此外，還可以減少系統對供電設備容量的需求。因此，電氣化鐵路牽引供電系統中接入光伏以及混合儲能系統愈發受到關注。

然而，以光伏為代表的分布式電源出力以及牽引負荷的隨機波動特性給牽引供電系統的運行帶來了挑戰。如何有效應對牽引供電系統中的不確定因素，實現安全、高質和高效運行，是解決牽引供電系統能量管理問題的關鍵。

發明內容

為克服光伏以及負荷不確定性對牽引供電系統的影響，在最惡劣場景下減少鐵路部門電費支出成本，使能量管理優化方法更加貼近實際。本發明提供了一種考慮不確定光伏與負荷的牽引供電系統魯棒能量管理方法。

本發明的考慮不確定光伏與負荷的牽引供電系統魯棒能量管理方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取牽引變電所負荷過程數據和光伏出力數據的預測值以及波動區間，構建牽引負荷和光伏出力的不確定集；

步驟2：根據電費參數和步驟1得到的牽引變電所負荷過程數據和光伏出力數據的區間，建立魯棒優化模型的目標函數；

步驟3：根據混合儲能系統和光伏系統的功率容量參數、三相電壓不平衡度國標參數，基于步驟1得到的牽引變電所負荷過程數據和光伏出力數據區間，建立魯棒優化模型的約束條件，并將魯棒優化模型的約束條件線性化；

步驟4：根據步驟2得到的目標函數和步驟3得到的約束條件，建立基于雙階段魯棒優化模型的牽引供電系統魯棒能量管理方法；

步驟5：利用列與約束生成算法求解步驟4得到的模型，得到最惡劣場景下混合儲能裝置最優充放電功率，光伏最優并網功率、潮流控制器中背靠背變流器最優潮流功率，即完成牽引供電系統魯棒能量管理優化。

進一步的，步驟1中的牽引變電所負荷過程數據，既有線路的牽引變電所可以由歷史負荷數據得到，新建線路的牽引變電所可以根據高速鐵路線路、列車和時刻表，通過負荷過程仿真軟件計算得到，例如ELBAS/WEBANET。

進一步的，步驟1中的光伏出力與負荷不確定集為：