本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制，涉及一種新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，尤其是一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

1、高比例新能源發(fā)電具有強(qiáng)間歇性、隨機(jī)性，大規(guī)模新能源交易空間尺度的擴(kuò)大，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡的難度和重要性。

2、傳統(tǒng)的計(jì)劃調(diào)度模式正在向更加市場(chǎng)化的模式過渡，平衡機(jī)制的建立和完善是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的平衡服務(wù)對(duì)電力系統(tǒng)平衡的促進(jìn)作用有限。因此，亟需發(fā)展一種新型的一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，以平衡單元為核心，更好地適應(yīng)新型分散式微平衡交易的特點(diǎn)，提高電力系統(tǒng)對(duì)新能源波動(dòng)性的適應(yīng)能力，促進(jìn)新能源的有效消納。

3、經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同或相近似的現(xiàn)有技術(shù)的公開文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，能夠在提高電力系統(tǒng)平衡能力的同時(shí)促進(jìn)新能源的有效消納，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供有效的技術(shù)支持。

2、本發(fā)明解決其現(xiàn)實(shí)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，包括以下步驟：

4、步驟1、平衡單元向存在偏差調(diào)節(jié)需求的主體發(fā)布初始服務(wù)價(jià)格，以平衡單元促進(jìn)新型電力系統(tǒng)平衡為優(yōu)化目標(biāo)，以電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和新能源的有效消納為約束，建立上層平衡單元新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型；

5、步驟2、下層發(fā)用電主體根據(jù)定價(jià)決定自身上報(bào)的偏差需求量，基于系統(tǒng)不平衡風(fēng)險(xiǎn)最小化為優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，以確保發(fā)用電主體合理參與偏差調(diào)節(jié)服務(wù)為約束條件，建立下層發(fā)用電主體新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型。

6、步驟3、采用改進(jìn)后的粒子群算法，對(duì)步驟1建立的上層模型和步驟2構(gòu)建的下層模型進(jìn)行聯(lián)合求解，最終達(dá)到新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化均衡解。

7、而且，所述步驟1的具體步驟包括：

8、(1)確定目標(biāo)函數(shù)

9、平衡單元作為聚合多種新型獨(dú)立平衡調(diào)節(jié)資源的市場(chǎng)主體在為傳統(tǒng)發(fā)、用電等主體提供偏差服務(wù)時(shí)將以收益最大化為目標(biāo)，即以促進(jìn)新型電力系統(tǒng)平衡為優(yōu)化目標(biāo)：

10、maxribsp＝rservice+rgrid-cpunish-closs-cconstruction

11、式中，ribsp為平衡單元獲取的總收益，rservice為平衡單元賺取發(fā)用電主體的偏差服務(wù)使用費(fèi)，平衡單元通過制定動(dòng)態(tài)的偏差服務(wù)價(jià)，并根據(jù)區(qū)域發(fā)用電主體的正負(fù)偏差情況調(diào)度調(diào)節(jié)資源為其提供相應(yīng)的偏差下調(diào)和上調(diào)服務(wù)，并收取服務(wù)費(fèi)用以獲得服務(wù)收益，rgrid為平衡單元參與電力市場(chǎng)交易的收益，平衡單元內(nèi)部的調(diào)節(jié)資源不僅可以提供偏差服務(wù)，還可參與電力市場(chǎng)交易，在電價(jià)低谷時(shí)段購(gòu)電并在電價(jià)高峰時(shí)段售出以賺取套利收益，cpunish、closs、cconstruction分別為平衡單元的偏差懲罰承擔(dān)成本、內(nèi)部調(diào)節(jié)資源使用的損耗成本以及內(nèi)部調(diào)節(jié)資源建設(shè)的投資成本；

12、其中，

13、

14、

15、

16、其中：

17、

18、

19、

20、

21、式中，分別為t時(shí)段平衡單元制定的偏差上調(diào)、下調(diào)服務(wù)價(jià)格，分別為t時(shí)段平衡單元分配給調(diào)節(jié)資源n的偏差上調(diào)、下調(diào)功率；分別為t時(shí)段市場(chǎng)的售電、購(gòu)電電價(jià)，分別為t時(shí)段調(diào)節(jié)資源n向市場(chǎng)售電、購(gòu)電的功率；θt為t時(shí)段的偏差懲罰系數(shù)，分別為t時(shí)段因平衡單元無法滿足上調(diào)、下調(diào)需求而需要承擔(dān)的偏差懲罰項(xiàng)，max(a,b)表示取變量a和b中的最大值，分別為t時(shí)段發(fā)/用電主體m上報(bào)的偏差上調(diào)、下調(diào)服務(wù)的功率需求；cp和ce分別為功率成本和容量成本，pmax和vmax分別為內(nèi)部所有調(diào)節(jié)資源最大調(diào)節(jié)功率和最大容量；μ為內(nèi)部可調(diào)資源的單位功率損耗成本。

22、(2)明確約束條件

23、1)最大調(diào)節(jié)功率約束

24、任意調(diào)節(jié)資源提供的偏差調(diào)節(jié)功率，不能超過其最大功率上限，即：

25、

26、

27、式中，pup_max、pup_min和pdown_max、pdown_min分別是偏差上調(diào)、下調(diào)服務(wù)功率的上界和下界。

28、2)偏差調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)格約束

29、平衡單元所制定的偏差調(diào)節(jié)服務(wù)的價(jià)格，不能在最低和最高限價(jià)范圍之外，避免出現(xiàn)超額利潤(rùn)或虧損的情況，即：

30、

31、

32、式中，λup-max、λup-min和λdown-max、λdown-min分別是偏差上調(diào)、下調(diào)服務(wù)價(jià)格的上界和下界。

33、3)調(diào)節(jié)資源功率互斥約束

34、任意調(diào)節(jié)資源不能同時(shí)提供偏差上調(diào)和下調(diào)服務(wù)，也不能同時(shí)向市場(chǎng)進(jìn)行售電和購(gòu)電。

35、

36、

37、4)功率平衡約束

38、任意時(shí)段所有調(diào)節(jié)資源和所有發(fā)用電主體之間，應(yīng)滿足如下功率平衡關(guān)系：

39、

40、而且，所述步驟2的具體步驟包括：

41、(1)確定目標(biāo)函數(shù)

42、以發(fā)用電主體總偏差成本最小為目標(biāo)，旨在最小化由于偏差導(dǎo)致的系統(tǒng)不平衡風(fēng)險(xiǎn)：

43、

44、(2)明確約束條件

45、1)上報(bào)功率約束

46、任意發(fā)、用電主體向平衡單元上報(bào)的偏差調(diào)節(jié)服務(wù)需求功率，是不超過該時(shí)刻最大偏差的非負(fù)值。

47、

48、

49、2)功率需求互斥約束

50、任意主體不能同時(shí)上報(bào)偏差上調(diào)需求和偏差下調(diào)需求。

51、

52、而且，所述步驟3的具體步驟包括：

53、(1)采用改進(jìn)后的粒子群算法，對(duì)步驟1建立的上層模型和步驟2構(gòu)建的下層模型進(jìn)行聯(lián)合求解，通過迭代過程，上層模型提供初始服務(wù)價(jià)格，下層模型基于此價(jià)格確定偏差需求量；

54、(2)平衡單元根據(jù)下層主體上報(bào)的偏差需求反饋，更新服務(wù)定價(jià)，再次發(fā)布給各主體，這一動(dòng)態(tài)調(diào)整過程循環(huán)進(jìn)行，直至上下層模型的價(jià)格和需求策略均達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最終達(dá)到新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化均衡解。

55、而且，所述采用改進(jìn)后的粒子群優(yōu)化算法對(duì)步驟1建立的上層平衡單元新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型和步驟2構(gòu)建的下層發(fā)用電主體新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型進(jìn)行聯(lián)合求解的具體步驟包括：

56、1)定義模型和算法的相關(guān)基本參數(shù)，并根據(jù)上層平衡單元新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型和下層發(fā)用電主體新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型的特點(diǎn)，由隨機(jī)函數(shù)初始化粒子群的決策變量，包括各時(shí)段的偏差服務(wù)功率、價(jià)格，購(gòu)售電功率，以及所有主體上報(bào)的偏差需求量；

57、2)針對(duì)本發(fā)明的雙層優(yōu)化模型，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度，即上層模型的收益和下層模型的偏差成本；利用粒子群算法的社交行為特性，更新粒子的速度和位置，以尋找最優(yōu)解；同時(shí)，根據(jù)新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和新能源有效消納的約束條件，檢查和處理粒子速度越界，確保更新后的位置和速度值滿足電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行要求；

58、3)在每次迭代中，更新每個(gè)粒子的局部最優(yōu)解和粒子群的全局最優(yōu)解，并保存相應(yīng)的決策變量策略和目標(biāo)函數(shù)值；上述更新考慮到新型電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡的需求和新能源消納的目標(biāo)；

59、4)判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否小于等于算法設(shè)定的最大迭代次數(shù)。若是，則返回步驟2繼續(xù)迭代；若否，則求解結(jié)束，輸出上層和下層模型的最優(yōu)策略及目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值，得到新型電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的均衡解。

60、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

61、1、本發(fā)明提出一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，通過上層模型優(yōu)化平衡單元的調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。通過制定各時(shí)段的偏差調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)格，進(jìn)行峰谷需求差異化定價(jià)，有效促進(jìn)了新型電力系統(tǒng)對(duì)新能源波動(dòng)性的適應(yīng)能力，提升了系統(tǒng)整體的實(shí)時(shí)平衡性能，確保大規(guī)模新能源接入下的穩(wěn)定供電。

62、2、本發(fā)明提出一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，通過下層模型確保發(fā)用電主體合理參與偏差調(diào)節(jié)服務(wù)，構(gòu)建了一個(gè)以系統(tǒng)不平衡風(fēng)險(xiǎn)最小化為優(yōu)化目標(biāo)的模型。通過這種方式，發(fā)用電主體能夠根據(jù)自身出力和負(fù)荷預(yù)測(cè)的偏差情況，合理上報(bào)偏差需求量，從而最小化系統(tǒng)不平衡風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而優(yōu)化新能源的并網(wǎng)過程，促進(jìn)新能源的有效消納，為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供有力支持。

63、3、本發(fā)明提出一種基于平衡單元雙層優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法，采用改進(jìn)后的粒子群優(yōu)化算法對(duì)步驟1建立的上層平衡單元新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型和步驟2構(gòu)建的下層發(fā)用電主體新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型進(jìn)行聯(lián)合求解，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整偏差調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)了新型電力系統(tǒng)內(nèi)部的供需平衡。此步驟的循環(huán)迭代過程直至上下層的價(jià)格和需求策略均不再變化，求得均衡解，通過實(shí)時(shí)更新定價(jià)策略，智能響應(yīng)電網(wǎng)需求變化，優(yōu)化了新型電力資源配置，為系統(tǒng)帶來了更高的靈活性和響應(yīng)速度。