[發(fā)明專利]一種計(jì)及儲(chǔ)能快充電站的配電網(wǎng)兩階段魯棒優(yōu)化調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010421534.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN111654036B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡代豪;吳國誠;劉一欣;郭力;倪籌帷
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué);國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;H02J3/32;H02J3/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張建中

1.一種計(jì)及儲(chǔ)能快充電站的配電網(wǎng)兩階段魯棒優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，以儲(chǔ)能電動(dòng)汽車充電站所屬的配電網(wǎng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立兩階段魯棒優(yōu)化調(diào)度模型，將兩階段魯棒優(yōu)化調(diào)度模型解耦為主問題模型和子問題模型；其中，在主問題模型中，設(shè)置一組待優(yōu)化的調(diào)度策略參數(shù)，主問題約束包括：配電網(wǎng)潮流運(yùn)行約束，儲(chǔ)能最大充放電功率約束，儲(chǔ)能在運(yùn)行過程中允許的最大和最小剩余容量，靜止無功補(bǔ)償裝置的最大補(bǔ)償容量；在子問題模型中，子問題約束包括：電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和配電網(wǎng)潮流約束；將子問題模型轉(zhuǎn)化為子問題對(duì)偶模型，設(shè)定待優(yōu)化的調(diào)度策略參數(shù)的初值并代入至子問題對(duì)偶模型，對(duì)子問題進(jìn)行求解；然后將子問題模型求解得到的一組子問題優(yōu)化參數(shù)代入主問題模型中，求解得到一組更新后的調(diào)度策略參數(shù)，將更新后的調(diào)度策略參數(shù)再次代入子問題模型中，經(jīng)過反復(fù)迭代，最終得到一組優(yōu)化的調(diào)度策略參數(shù)；

具體包括如下步驟：

步驟1，建立儲(chǔ)能快充電站充電負(fù)荷模型；

步驟2，由儲(chǔ)能快充電站充電負(fù)荷模型，以配電網(wǎng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立計(jì)及儲(chǔ)能快充電站所屬配電網(wǎng)的確定性優(yōu)化調(diào)度模型；

步驟3，將確定性優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)換為主問題模型和子問題模型，求解得到一組優(yōu)化的魯棒調(diào)度策略參數(shù)；

步驟2中，建立計(jì)及儲(chǔ)能快充電站所屬配電網(wǎng)的確定性優(yōu)化調(diào)度模型的方法包括：

步驟2-1，設(shè)立目標(biāo)函數(shù)，假設(shè)儲(chǔ)能充電站由配電網(wǎng)運(yùn)營商經(jīng)營，以儲(chǔ)能充電站所在的配電網(wǎng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)，用C_grid表示配電網(wǎng)購電成本；用C_loss表示線路網(wǎng)損成本；用C_storage表示儲(chǔ)能運(yùn)行成本，則目標(biāo)函數(shù)表示如下：

其中，

步驟2-2，確定約束條件，約束條件包括潮流約束、儲(chǔ)能約束及靜止無功補(bǔ)償裝置約束，其中，

潮流約束包括：

u_min≤u_i≤u_max； (11)；

0≤i_ij≤i_max； (12)；

儲(chǔ)能約束包括：

靜止無功補(bǔ)償裝置約束包括：

式(3)～式(17)中，C_grid為配電網(wǎng)購電成本；C_loss為線路網(wǎng)損成本；C_storage為儲(chǔ)能運(yùn)行成本；K_storage為折算后的儲(chǔ)能單位充放電成本；表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)j的儲(chǔ)能變流器交流側(cè)輸入的有功功率；表示t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)j的儲(chǔ)能變流器交流側(cè)輸出的有功功率；η為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率；K_loss為單位網(wǎng)損成本；I_ij為電網(wǎng)支路ij的電流；R_ij為支路ij的電阻；Ω表示配電網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)的集合；N_t表示調(diào)度時(shí)段總數(shù)；K_price(t)為t時(shí)刻的分時(shí)電價(jià)；P_grid(t)表示t時(shí)刻流入配電網(wǎng)的有功功率；P_ij表示從節(jié)點(diǎn)i向節(jié)點(diǎn)j流出的有功功率；P_jk表示從節(jié)點(diǎn)j向節(jié)點(diǎn)k流出的有功功率；Q_ij表示從節(jié)點(diǎn)i向節(jié)點(diǎn)j流出的無功功率；Q_jk表示從節(jié)點(diǎn)j向節(jié)點(diǎn)k流出的無功功率；P_j為節(jié)點(diǎn)j凈負(fù)荷有功功率；Q_j為節(jié)點(diǎn)j凈負(fù)荷無功功率；R_ij表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j間線路的電阻值；X_ij表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j間線路的電抗值；P_Lj為節(jié)點(diǎn)j原始負(fù)荷的有功功率；Q_Lj為節(jié)點(diǎn)j原始負(fù)荷的無功功率；為節(jié)點(diǎn)j的電動(dòng)汽車充電負(fù)荷；為節(jié)點(diǎn)j的靜止無功補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率；表示節(jié)點(diǎn)j儲(chǔ)能裝置的充電功率；表示節(jié)點(diǎn)j儲(chǔ)能裝置的放電功率；i_ij表示支路i→j的電流幅值的平方項(xiàng)；u_i表示節(jié)點(diǎn)i電壓幅值的平方項(xiàng)；u_min為節(jié)點(diǎn)電壓下限的平方值；u_max為節(jié)點(diǎn)電壓上限的平方值；i_max是支路電流上限的平方值；表示節(jié)點(diǎn)j儲(chǔ)能變流器允許的最大充放電功率；λ_j表示節(jié)點(diǎn)j儲(chǔ)能裝置的充放電狀態(tài)，取1時(shí)表示放電，取0時(shí)表示充電；E_storage(0)為儲(chǔ)能在調(diào)度初始時(shí)刻的容量，和為儲(chǔ)能在運(yùn)行過程中允許的最大和最小剩余容量；為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)j的靜止無功補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率；表示靜止無功補(bǔ)償裝置的最大補(bǔ)償容量；

步驟3中，將確定性優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)換為主問題模型和子問題模型的方法包括：

步驟3-1，設(shè)x＝[λ，P_disj，P_chj，Q_svcj]為第一階段優(yōu)化變量，其中，λ為節(jié)點(diǎn)j儲(chǔ)能各時(shí)段充放電狀態(tài)列向量；P_chj為儲(chǔ)能各時(shí)段充電功率列向量；P_disj為儲(chǔ)能各時(shí)段放電功率列向量；Q_svcj為靜止無功補(bǔ)償裝置輸出無功功率列向量；設(shè)y＝[P_ij，Q_ij，u_i，i_ij]以及為第二階段優(yōu)化變量，其中，P_ij表示從節(jié)點(diǎn)i向節(jié)點(diǎn)j流出的有功功率；Q_ij表示從節(jié)點(diǎn)i向節(jié)點(diǎn)j流出的無功功率；u_i為節(jié)點(diǎn)i電壓幅值的平方項(xiàng)；i_ij為支路i→j的電流幅值的平方項(xiàng)；為節(jié)點(diǎn)j的電動(dòng)汽車充電負(fù)荷；設(shè)Δ(x,v)表示給定一組x和v后第二階段優(yōu)化變量y的可行域；設(shè)v位于箱型不確定集V內(nèi)；將確定性優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)換為如下緊縮形式：

s.t.Rx≥r

箱型不確定集V表示如下：

式中：

N為式(4)中儲(chǔ)能運(yùn)行成本對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)矩陣；K為式(4)中網(wǎng)損成本和購電成本對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)矩陣；R為式(13)～式(17)中的對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)矩陣，r為常數(shù)列向量；A和C分別為式(5)、式(6)、式(7)、式(11)、式(12)中的等式兩邊對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)矩陣，a為常數(shù)列向量；D和E分別為式(9)、式(10)中的等式兩邊對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)矩陣；G和g分別表示式(8)中的不等式兩邊對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)矩陣；

為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)j的電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測值；為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)j電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的偏差；

步驟3-2，將確定性優(yōu)化調(diào)度模型的緊縮形式解耦為主問題模型和子問題模型；采用列約束生成算法對(duì)模型進(jìn)行求解。