本發(fā)明屬于電氣工程相關(guān)，更具體地，涉及一種含多嵌入式直流的電網(wǎng)連續(xù)時(shí)間調(diào)度優(yōu)化方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著以風(fēng)電和光伏為代表的新能源在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的滲透率不斷提高，電力系統(tǒng)凈負(fù)荷在小時(shí)內(nèi)的波動(dòng)性愈加明顯，為電力系統(tǒng)的電力電量平衡帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。其具體表現(xiàn)在，電力系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)大幅度功率波動(dòng)，從而影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，隨著電力電子裝置在電力系統(tǒng)滲透率的不斷提高，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從傳統(tǒng)純交流系統(tǒng)正逐漸向含多嵌入式直流的交直流混聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展。而多嵌入式直流系統(tǒng)不僅可以促進(jìn)跨區(qū)電力系統(tǒng)的互聯(lián)，還能有效促進(jìn)新能源消納。相比于傳統(tǒng)交流輸電，嵌入式直流系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，嵌入式直流系統(tǒng)輸電損耗小；第二，嵌入式直流系統(tǒng)具有更靈活快速的功率控制；第三，嵌入式直流系統(tǒng)輸電容量大。新能源的大量并網(wǎng)對(duì)線(xiàn)路傳輸容量提出了更高要求，而嵌入式直流系統(tǒng)的傳輸容量要高于傳統(tǒng)交流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模新能源的有效轉(zhuǎn)移。

2、然而，現(xiàn)有含多嵌入式直流的電網(wǎng)調(diào)度方法往往基于離散時(shí)間模型，無(wú)法充分調(diào)用多嵌入式直流系統(tǒng)快速響應(yīng)的特性以平抑小時(shí)內(nèi)的凈負(fù)荷波動(dòng)性。在新能源滲透率不斷提高的情況下，現(xiàn)有含多嵌入式直流的電網(wǎng)調(diào)度方法將無(wú)法保障電力系統(tǒng)的電力電量平衡，危及系統(tǒng)安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種含多嵌入式直流的電網(wǎng)連續(xù)時(shí)間調(diào)度優(yōu)化方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和程序產(chǎn)品，可以建立連續(xù)時(shí)間模型，能夠充分挖掘多嵌入式直流系統(tǒng)的靈活性，促進(jìn)電力系統(tǒng)調(diào)度應(yīng)對(duì)新能源帶來(lái)的凈負(fù)荷波動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種含多嵌入式直流的電網(wǎng)連續(xù)時(shí)間調(diào)度優(yōu)化方法，其包括：

3、獲取待調(diào)度電網(wǎng)的電網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)，以調(diào)度周期內(nèi)的最小化調(diào)度成本為目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)置運(yùn)行約束條件，建立含多嵌入式直流的連續(xù)時(shí)間電網(wǎng)調(diào)度原始優(yōu)化模型；

4、對(duì)所述原始優(yōu)化模型進(jìn)行解空間變換，以將連續(xù)時(shí)間變量轉(zhuǎn)換為離散變量，得到重構(gòu)優(yōu)化模型；所述進(jìn)行解空間變換包括：將所述調(diào)度周期劃分為多個(gè)時(shí)段，將所述原始優(yōu)化模型中的連續(xù)時(shí)間變量表示為n次伯恩斯坦多項(xiàng)式并將所述原始優(yōu)化模型中的關(guān)系式按照轉(zhuǎn)換策略轉(zhuǎn)換為關(guān)于伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)的關(guān)系式；n為大于2的整數(shù)；

5、對(duì)所述重構(gòu)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到離散變量的第一求解結(jié)果，將所述第一求解結(jié)果中的伯恩斯坦多項(xiàng)式的系數(shù)代入對(duì)應(yīng)連續(xù)時(shí)間變量的伯恩斯坦多項(xiàng)式，得到對(duì)應(yīng)連續(xù)時(shí)間變量的最終調(diào)度結(jié)果；

6、其中，所述轉(zhuǎn)換策略包括：

7、將連續(xù)時(shí)間變量積分值、連續(xù)時(shí)間變量微分值以及線(xiàn)性關(guān)系式中的連續(xù)時(shí)間變量轉(zhuǎn)換為與伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)相關(guān)的變量；

8、將形式為(p1(τ))2+(p2(τ))2≤p3(τ)p4(τ)的約束轉(zhuǎn)換為將形式為(p1(τ))2+(p2(τ))2≤(c)2的約束轉(zhuǎn)換為

9、式中，τ為每個(gè)時(shí)段內(nèi)的時(shí)間變量，p1(τ)、p2(τ)、p3(τ)和p4(τ)均為連續(xù)時(shí)間變量對(duì)應(yīng)的伯恩斯坦多項(xiàng)式，分別為伯恩斯坦多項(xiàng)式pm(τ)中第p個(gè)基函數(shù)和第q個(gè)基函數(shù)的系數(shù)，m＝1，2，3，4，p＝0，1，…，n，q＝0，1，…，n，c為常數(shù)。

10、優(yōu)選地，所述原始優(yōu)化模型中的目標(biāo)函數(shù)為：

11、

12、csu，i(τ′)＝csu，isu，i(τ′)，csd，i(τ′)＝csd，isd，i(τ′)，cf，i(τ′)＝cf，ipg，i(τ′)

13、式中，h為調(diào)度周期的總時(shí)長(zhǎng)，τ′為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)間變量，τ′∈區(qū)間[0，h]，(·)(τ′)表示τ′時(shí)刻的相應(yīng)變量，i為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，csu、csd分別表示火電機(jī)組單次開(kāi)機(jī)成本和單次停機(jī)成本，cf表示燃料成本系數(shù)，su表示指示開(kāi)機(jī)動(dòng)作的變量，取1表示執(zhí)行開(kāi)機(jī)動(dòng)作，否則取0，sd表示指示關(guān)機(jī)動(dòng)作的變量，取1表示執(zhí)行關(guān)機(jī)動(dòng)作，非則取0，每個(gè)時(shí)段最多在時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻執(zhí)行一次開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)動(dòng)作，su和sd為離散變量，pg表示火電機(jī)組出力的有功功率；

14、經(jīng)重構(gòu)后的目標(biāo)函數(shù)為：

15、

16、式中，t為時(shí)段編號(hào)，(·)t表示時(shí)段t的變量，是(·)t的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)組成的向量。

17、優(yōu)選地，所述原始優(yōu)化模型中的運(yùn)行約束條件包括如下火電機(jī)組約束：

18、火電機(jī)組啟停變量關(guān)聯(lián)約束：

19、su，i(τ′)-sd，i(τ′)＝ig，i(τ′+)-ig，i(τ′-)

20、su，i(τ′)+sd，i(τ′)≤1

21、火電機(jī)組最小啟停時(shí)間約束：

22、

23、

24、火電機(jī)組有功出力約束：

25、

26、火電機(jī)組無(wú)功出力約束：

27、

28、火電機(jī)組爬坡約束：

29、dpg，i(τ′)/dτ′≤ru，iig，i(τ′-)+rsu，isu，i(τ′)

30、-dpg，i(τ′)/dτ′≤rd，iig，i(τ′+)+rsd，isd，i(τ′)

31、式中，τ′為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)間變量，τ′∈區(qū)間[0，h]，(·)(τ′)表示τ′時(shí)刻的相應(yīng)變量，i為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，su表示指示開(kāi)機(jī)動(dòng)作的變量，取1表示開(kāi)機(jī)動(dòng)作，否則取0，sd表示指示關(guān)機(jī)動(dòng)作的變量，取1表示關(guān)機(jī)動(dòng)作，非則取0，設(shè)定每個(gè)時(shí)段最多在時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻執(zhí)行一次開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)動(dòng)作，ig指示火電機(jī)組狀態(tài)，取1時(shí)表示處于在線(xiàn)狀態(tài)，取0時(shí)表示處于離線(xiàn)狀態(tài)，su、sd、ig為離散變量，τ′+和τ′-分別代表時(shí)刻τ′的后一瞬間和前一瞬間，ton和toff分別為最小在線(xiàn)和離線(xiàn)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，pg表示火電機(jī)組出力的有功功率，和pg分別為火電機(jī)組的最大和最小有功出力，qg表示火電機(jī)組出力的無(wú)功功率，和qg分別為火電機(jī)組的最大和最小無(wú)功出力，ru和rd分別為火電機(jī)組向上和向下爬坡速度限制，rsu和rsd分別為火電機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程和關(guān)機(jī)過(guò)程中的爬坡限制；

32、所述重構(gòu)優(yōu)化模型中包括如下經(jīng)重構(gòu)后的火電機(jī)組約束：

33、經(jīng)重構(gòu)后的火電機(jī)組啟停變量關(guān)聯(lián)約束：

34、su，i，t-sd，i，t＝ig，i，(t+1)-ig，i，t

35、su，i，t+sd，i，t≤1

36、經(jīng)重構(gòu)后機(jī)組最小啟停時(shí)間約束：

37、

38、經(jīng)重構(gòu)后的火電機(jī)組有功出力約束：

39、

40、經(jīng)重構(gòu)后的火電機(jī)組無(wú)功出力約束：

41、

42、經(jīng)重構(gòu)后的火電機(jī)組爬坡約束：

43、

44、式中，t為時(shí)段編號(hào)，(·)t表示時(shí)段t的變量，是(·)t的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)組成的向量，wn為pg對(duì)應(yīng)的伯恩斯坦多項(xiàng)式的n階bp插值時(shí)微分項(xiàng)的實(shí)際系數(shù)矩陣；

45、包含有n+1個(gè)元素：當(dāng)t不是最后時(shí)段時(shí)：若n為偶數(shù)，前個(gè)元素為ig，i，t，后個(gè)元素為為ig，i，(t+1)，若n為奇數(shù)時(shí)，ig，i，t和ig，i，(t+1)的數(shù)量均為當(dāng)t為最后時(shí)段時(shí)，包含有n+1個(gè)ig，i，t。

46、優(yōu)選地，所述原始優(yōu)化模型中的運(yùn)行約束條件包括如下交流電網(wǎng)約束：

47、有功功率平衡約束：

48、

49、無(wú)功功率平衡約束：

50、

51、交流有功網(wǎng)損約束：

52、rlac，j((prac，j(τ′))2+(qrac，j(τ′))2)≤plsac，j(τ′)wrac，j(τ′)

53、有功網(wǎng)損和無(wú)功網(wǎng)損關(guān)聯(lián)約束：

54、xl，jplsac，j(τ′)＝rlac，jqlsac，j(τ′)

55、交流電壓幅值約束：

56、wsac，j(τ′)-wrac，j(τ′)

57、＝2rlac，jprac，j(τ′)+2xl，jqrac，j(τ′)+rlac，jplsac，j(τ′)

58、+xl，jqlsac，j(τ′)

59、交流電壓相角約束：

60、θsac，j(τ′)-θrac，j(τ′)＝xl，jprac，j(τ′)-rlac，jqrac，j(τ′)

61、式中，τ′為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)間變量，τ′∈區(qū)間[0，h]，(·)(τ′)表示τ′時(shí)刻的相應(yīng)變量，i為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，j為線(xiàn)路編號(hào)，nlac為交流線(xiàn)路數(shù)量，pg表示火電機(jī)組出力的有功功率，qg表示火電機(jī)組出力的無(wú)功功率，pwd表示預(yù)測(cè)新能源有功功率，pld和qld分別表示預(yù)測(cè)負(fù)荷有功功率和無(wú)功功率，pcv和qcv分別表示換流站有功功率和無(wú)功功率，prac和qrac分別表示交流線(xiàn)路受端的有功功率和無(wú)功功率，plsac和qlsac分別表示交流線(xiàn)路損失的有功功率和無(wú)功功率，b表示交流線(xiàn)路并聯(lián)電納參數(shù)，wac表示交流節(jié)點(diǎn)電壓的平方，wrac和wsac表示交流線(xiàn)路受端電壓和送端電壓的平方，rlac和x1分別表示交流線(xiàn)路電阻和電抗參數(shù)，θsac和θrac表示交流線(xiàn)路送端相角和受端相角，mpqac和mlac分別為交流線(xiàn)路潮流的關(guān)聯(lián)矩陣和交流線(xiàn)路損耗的關(guān)聯(lián)矩陣，具體計(jì)算表達(dá)式為：

62、

63、

64、所述重構(gòu)優(yōu)化模型中包括如下經(jīng)重構(gòu)后的交流電網(wǎng)約束：

65、經(jīng)重構(gòu)后的有功功率平衡約束：

66、

67、經(jīng)重構(gòu)后的無(wú)功功率平衡約束：

68、

69、經(jīng)重構(gòu)后的交流有功網(wǎng)損約束：

70、

71、經(jīng)重構(gòu)后的有功網(wǎng)損和無(wú)功網(wǎng)損關(guān)聯(lián)約束：

72、

73、經(jīng)重構(gòu)后的交流電壓幅值約束：

74、

75、經(jīng)重構(gòu)后的交流電壓相角約束：

76、

77、式中，t為時(shí)段編號(hào)，(·)t表示時(shí)段t的變量，是(·)t的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)組成的向量，包含元素或和分別表示伯恩斯坦多項(xiàng)式中的第p次項(xiàng)系數(shù)和第q次項(xiàng)系數(shù)。

78、優(yōu)選地，所述原始優(yōu)化模型中的運(yùn)行約束條件包括如下直流電網(wǎng)約束：

79、直流功率平衡約束：

80、

81、直流有功損耗約束：

82、rldc，j(prdc，j(τ′))2≤plsdc，j(τ′)wrdc，j(τ′)

83、直流電壓幅值約束：

84、wsdc，j(τ′)-wrdc，j(τ′)＝2rldc，jprdc，j(τ′)+rldc，jplsdc，j(τ′)

85、式中，τ′為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)間變量，τ′∈區(qū)間[0，h]，(·)(τ′)表示τ′時(shí)刻的相應(yīng)變量，i為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，j為線(xiàn)路編號(hào)，nldc表示直流線(xiàn)路數(shù)量，pdc表示直流節(jié)點(diǎn)注入功率，prdc表示直流線(xiàn)路受端的有功功率，plsdc表示直流線(xiàn)路損失的有功功率，wrdc和wsdc分別表示直流線(xiàn)路受端電壓的平方和送端電壓的平方，rldc表示直流線(xiàn)路電阻參數(shù)，mpqdc和mldc分別為直流線(xiàn)路潮流的關(guān)聯(lián)矩陣和直流線(xiàn)路損耗的關(guān)聯(lián)矩陣，具體表達(dá)式計(jì)算為：

86、

87、所述重構(gòu)優(yōu)化模型中包括如下經(jīng)重構(gòu)后的直流電網(wǎng)約束：

88、經(jīng)重構(gòu)后的直流功率平衡約束：

89、

90、經(jīng)重構(gòu)后的直流有功損耗約束：

91、

92、經(jīng)重構(gòu)后的直流電壓幅值約束：

93、

94、式中，t為時(shí)段編號(hào)，(·)t表示時(shí)段t的變量，是(·)t的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)組成的向量，包含元素或和分別表示伯恩斯坦多項(xiàng)式中的第p次項(xiàng)系數(shù)和第q次項(xiàng)系數(shù)。

95、優(yōu)選地，所述原始優(yōu)化模型中的運(yùn)行約束條件包括如下?lián)Q流站約束：

96、換流站功率平衡約束：

97、pcv，i(τ′)＝pdc，i(τ′)-plscv，i(τ′)

98、換流站有功損耗約束：

99、plscv，i(τ′)＝β|pcv，i(τ′)|

100、換流站功率容量約束：

101、(pcv，i(τ′))2+(qcv，i(τ′))2≤(scv，i)2

102、式中，τ′為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)間變量，τ′∈區(qū)間[0，h]，(·)(τ′)表示τ′時(shí)刻的相應(yīng)變量，i為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，pcv和qcv分別表示換流站有功功率和無(wú)功功率，pdc表示直流節(jié)點(diǎn)注入功率，β表示換流站損耗系數(shù)，plscv表示換流站有功功率損耗，scv表示換流站功率容量；

103、所述重構(gòu)優(yōu)化模型中包括如下經(jīng)重構(gòu)后的換流站約束：

104、經(jīng)重構(gòu)后的換流站功率平衡約束：

105、

106、經(jīng)重構(gòu)后的換流站有功損耗約束：

107、

108、經(jīng)重構(gòu)后的換流站功率容量約束：

109、

110、式中，t為時(shí)段編號(hào)，(·)t表示時(shí)段t的變量，是(·)t的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)組成的向量，包含元素表示伯恩斯坦多項(xiàng)式中的第p次項(xiàng)系數(shù)。

111、優(yōu)選地，所述原始優(yōu)化模型中的運(yùn)行約束條件包括如下變量上下限約束：

112、

113、|prac，j(τ′)+plsac，j(τ′)|≤fac，j

114、|prac，j(τ′)|≤fac，j

115、|qrac，j(τ′)+qlsac，j(τ′)|≤fac，j

116、|qrac，j(τ′)|≤fac，j

117、

118、|prdc，j(τ′)+plsdc，j(τ′)|≤fdc，j

119、|prdc，j(τ′)|≤fdc，j

120、式中，τ′為調(diào)度周期內(nèi)的時(shí)間變量，τ′∈區(qū)間[0，h]，(·)(τ′)表示τ′時(shí)刻的相應(yīng)變量，i為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，j為線(xiàn)路編號(hào)，wac表示交流節(jié)點(diǎn)電壓的平方，和wac分別表示交流節(jié)點(diǎn)電壓平方的上限和下限，θac表示交流節(jié)點(diǎn)相角，和θac分別表示交流節(jié)點(diǎn)相角的上限和下限，，prac和qrac分別表示交流線(xiàn)路受端的有功功率和無(wú)功功率，plsac和qlsac分別表示交流線(xiàn)路損失的有功功率和無(wú)功功率，fac表示交流支路傳輸容量，wdc表示直流節(jié)點(diǎn)電壓平方，和wdc分別表示直流節(jié)點(diǎn)電壓平方的上限和下限，prdc表示直流線(xiàn)路受端的有功功率，plsdc表示直流線(xiàn)路損失的有功功率，fdc表示直流支路傳輸容量；

121、所述重構(gòu)優(yōu)化模型中包括如下經(jīng)重構(gòu)后的如下變量上下限約束：

122、

123、

124、式中，t為時(shí)段編號(hào)，(·)t表示時(shí)段t的變量，是(·)t的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)組成的向量。

125、優(yōu)選地，將所述原始優(yōu)化模型中的連續(xù)時(shí)間變量表示為三次伯恩斯坦多項(xiàng)式，n＝3。

126、按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

127、按照本發(fā)明的又一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序或指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

128、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下有益效果：

129、由于含多嵌入式直流的連續(xù)時(shí)間電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化模型中的約束條件中往往包含二階錐規(guī)劃關(guān)系式，即具有二次非線(xiàn)性項(xiàng)，常規(guī)方法很難進(jìn)行模型求解。在本發(fā)明中，通過(guò)利用伯恩斯坦多項(xiàng)式逼近連續(xù)時(shí)間變量，并對(duì)伯恩斯坦多項(xiàng)式的性質(zhì)進(jìn)行分析，得到伯恩斯坦多項(xiàng)式的非線(xiàn)性關(guān)系式的轉(zhuǎn)換策略，利用該轉(zhuǎn)換策略將包含連續(xù)時(shí)間變量的一次和二次關(guān)系式均轉(zhuǎn)換為關(guān)于伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)的關(guān)系式，從而實(shí)現(xiàn)解空間變換，將求解連續(xù)時(shí)間變量的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為求解離散變量的問(wèn)題，得到重構(gòu)后的優(yōu)化模型，從而降低求解難度。對(duì)重構(gòu)后的優(yōu)化模型進(jìn)行求解后，再次將求解所得的伯恩斯坦多項(xiàng)式系數(shù)代入對(duì)應(yīng)時(shí)間變量的伯恩斯坦多項(xiàng)式，得到其連續(xù)時(shí)間形式的最終調(diào)度結(jié)果，從而指導(dǎo)電網(wǎng)調(diào)度員根據(jù)調(diào)度結(jié)果對(duì)電力資源進(jìn)行調(diào)度。本發(fā)明通過(guò)建立連續(xù)時(shí)間調(diào)度優(yōu)化模型對(duì)含多嵌入式直流的電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，由于最終輸出的是連續(xù)時(shí)間調(diào)度曲線(xiàn)，能夠充分挖掘多嵌入式直流系統(tǒng)的小時(shí)內(nèi)靈活性，促進(jìn)電力系統(tǒng)調(diào)度應(yīng)對(duì)新能源帶來(lái)的凈負(fù)荷波動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。