计及电源组网恢复风险的电力系统恢复策略生成方法及系统与流程

本发明涉及电力信息系统，尤其涉及一种计及电源组网恢复风险的电力系统恢复策略生成方法及系统。

背景技术：

1、目前，随着新能源装机容量逐年增加，部分地区新能源已成为主要电量来源，但新能源存在耐受低频、低压能力不足以及低惯量等问题，遭遇极端天气时易造成新能源脱网而大规模停电，且按常规约束对电力系统进行恢复可能导致二次停电。传统电力系统恢复过程中，由于新能源占比低且出力具有波动性，通常不考虑新能源电源参与电源间的组网供电恢复，而是看作负荷在决策后期进行恢复，但随着大量新能源的接入以及控制能力的改进，为了充分发挥新能源电源的作用，亟需研究新能源高占比电力系统恢复策略。

2、新能源高占比电力系统恢复问题本质上是一个高维电源组合优化问题，通常以最大化负荷恢复量或持续供电量、最小化开关操作代价以及最小化恢复时间等为优化目标，以上研究目标分别从恢复能力、安全性以及恢复速度三个层面进行新能源高占比电力系统恢复策略研究，具有一定的局限性。因此，有的研究者提出了一种基于新能源快速调节的主从组网恢复策略，以负荷恢复价值量最大为目标分别制定电源充足、电源不足以及极端情况下的组网运行控制策略，可以显著提升组网孤岛的运行弹性和供电恢复能力。有的研究者提出了一种基于博弈思想的主动配电网故障灵活分层恢复策略，综合了网损、开关操作次数等经济性目标和负荷失电量、恢复可能性等可靠性目标，实现基于不同故障失电场景灵活调用相关参与层进行电源主从组网恢复方案的制定，降低恢复方案的冗余。以上策略都未考虑电源组网恢复风险。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种计及电源组网恢复风险的电力系统恢复策略生成方法及系统，可以有效筛选出净恢复收益最大的电源组网方案。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种计及电源组网恢复风险的电力系统恢复策略生成方法，包括如下步骤：

3、计算由于电源组网造成的组网恢复风险，包括新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险以及因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险；

4、建立新能源高占比电力系统恢复优化模型，所述模型以恢复净收益最大为目标，所述恢复净收益具体为负荷恢复收益减去组网供电成本和组网恢复风险，所述模型的约束条件包括分区约束、功率平衡约束、电源容量约束、支路传输容量约束以及拓扑结构约束；

5、求解所述新能源高占比电力系统恢复优化模型，得到新能源高占比电力系统恢复策略。

6、进一步的，所述新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险具体表达式如下：

7、

8、式中，ren为子方案n中新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险，tn为子方案n恢复方案的总步数；tn,m为子方案n第m时步的负荷恢复时刻；ωpe(m)为子方案n中新能源电源第m时步的出力预测误差子区间集合；pr,m(t)为子方案n中新能源电源第m时步t时刻出力预测误差位于出力预测误差子区间r的概率；αn,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位负荷恢复收益；为子方案n中新能源电源第m时步t时刻出力预测误差子区间r的预测误差，取值为出力预测误差子区间r内若干个预测误差值的中位数。

9、进一步的，所述因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险具体表达式如下：

10、

11、式中，rfn为子方案n中因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险，tn为子方案n恢复方案的总步数；tn,m为子方案n第m时步的负荷恢复时刻；ps(k)为组网子方案n第k时步的组网失败概率；αn,m(t)、δpln,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位负荷恢复收益及负荷恢复量。

12、进一步的，所述新能源高占比电力系统恢复优化模型的目标函数如下：

13、

14、

15、

16、rn＝rfn+ren

17、式中，nf为组网方案中子方案个数，也是子方案分区数和v/f电源个数；in、cn、rn分别为子方案n的负荷恢复收益、供电恢复成本和组网恢复风险；tn为子方案n恢复方案的总步数；te为预设的评估结束时刻；tn,m为子方案n第m时步的负荷恢复时刻；αn,m(t)、δpln,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位负荷恢复收益及负荷恢复量；βn,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位发电成本；rfn为子方案n中因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险；ren为子方案n中新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险。

18、进一步的，所述新能源高占比电力系统恢复优化模型约束条件如下：

19、分区约束：

20、式中，un,i、un,ij均为二元决策变量，分别表示系统中节点i与线路ij在分区n的划分状态；

21、功率平衡约束：

22、式中，ωn为组网子方案n分区内供电区域的带电节点集合；pgi(t)、qgi(t)分别为t时刻电源在节点i注入的有功和无功功率；pli(t)、qli(t)分别为t时刻节点i处负荷的有功和无功功率；ui(t)、uj(t)分别为t时刻节点i、j的电压值；gij、bij分别为线路ij导纳的实部和虚部；θij(t)为t时刻节点i、j电压的相位差；

23、电源容量约束：sgi,min≤sgi(t)≤sgi,max,i∈ωn，

24、式中，sgi,max、sgi,min分别为节点i处电源容量的上、下限；

25、支路传输容量约束：sij(t)≤sij,max,i,j∈ωb，

26、式中，sij(t)、sij,max分别为t时刻支路ij的传输容量及其上限；

27、拓扑结构约束：gn∈g，

28、式中，gn为子方案n分区恢复后的网络拓扑；g为所允许的辐射状网络结构。

29、本发明还提供了一种计及电源组网恢复风险的电力系统恢复策略生成系统，包括：

30、组网恢复风险计算模块，用于计算由于电源组网造成的组网恢复风险，包括新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险以及因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险；

31、模型建立模块，用于建立新能源高占比电力系统恢复优化模型，所述模型以恢复净收益最大为目标，所述恢复净收益具体为负荷恢复收益减去组网供电成本和组网恢复风险，所述模型的约束条件包括分区约束、功率平衡约束、电源容量约束、支路传输容量约束以及拓扑结构约束；

32、策略生成模块，用于求解所述新能源高占比电力系统恢复优化模型，得到新能源高占比电力系统恢复策略。

33、进一步的，所述新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险具体表达式如下：

34、

35、式中，ren为子方案n中新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险，tn为子方案n恢复方案的总步数；tn,m为子方案n第m时步的负荷恢复时刻；ωpe(m)为子方案n中新能源电源第m时步的出力预测误差子区间集合；pr,m(t)为子方案n中新能源电源第m时步t时刻出力预测误差位于出力预测误差子区间r的概率；αn,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位负荷恢复收益；为子方案n中新能源电源第m时步t时刻出力预测误差子区间r的预测误差，取值为出力预测误差子区间r内若干个预测误差值的中位数。

36、进一步的，所述因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险具体表达式如下：

37、

38、式中，rfn为子方案n中因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险，tn为子方案n恢复方案的总步数；tn,m为子方案n第m时步的负荷恢复时刻；ps(k)为组网子方案n第k时步的组网失败概率；αn,m(t)、δpln,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位负荷恢复收益及负荷恢复量。

39、进一步的，所述新能源高占比电力系统恢复优化模型的目标函数如下：

40、

41、

42、

43、rn＝rfn+ren

44、式中，nf为组网方案中子方案个数，也是子方案分区数和v/f电源个数；in、cn、rn分别为子方案n的负荷恢复收益、供电恢复成本和组网恢复风险；tn为子方案n恢复方案的总步数；te为预设的评估结束时刻；tn,m为子方案n第m时步的负荷恢复时刻；αn,m(t)、δpln,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位负荷恢复收益及负荷恢复量；βn,m(t)为子方案n在第m时步t时刻的单位发电成本；rfn为子方案n中因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险；ren为子方案n中新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险。

45、进一步的，所述新能源高占比电力系统恢复优化模型约束条件如下：

46、分区约束：

47、式中，un,i、un,ij均为二元决策变量，分别表示系统中节点i与线路ij在分区n的划分状态；

48、功率平衡约束：

49、式中，ωn为组网子方案n分区内供电区域的带电节点集合；pgi(t)、qgi(t)分别为t时刻电源在节点i注入的有功和无功功率；pli(t)、qli(t)分别为t时刻节点i处负荷的有功和无功功率；ui(t)、uj(t)分别为t时刻节点i、j的电压值；gij、bij分别为线路ij导纳的实部和虚部；θij(t)为t时刻节点i、j电压的相位差；

50、电源容量约束：sgi,min≤sgi(t)≤sgi,max,i∈ωn，

51、式中，sgi,max、sgi,min分别为节点i处电源容量的上、下限；

52、支路传输容量约束：sij(t)≤sij,max,i,j∈ωb，

53、式中，sij(t)、sij,max分别为t时刻支路ij的传输容量及其上限；

54、拓扑结构约束：gn∈g，

55、式中，gn为子方案n分区恢复后的网络拓扑；g为所允许的辐射状网络结构。

56、本发明与现有技术相比，其有益效果是：针对新能源高占比的电力系统在大停电场景下的恢复问题，综合考虑新能源电源出力不确定性造成的失负荷风险以及因不同场景下的线路故障概率导致电源组网失败而无法获得预期收益造成的风险，建立新能源高占比电力系统恢复优化模型，有效筛选出净恢复收益最大的电源组网方案及各方案下分区恢复方案的同时，还保证整体系统恢复的快速性以及可靠性。