基于分区聚合的主配微一体化分层时序生产模拟方法与流程

本发明涉及主配微网，尤其是涉及一种基于分区聚合的主配微网分层时序生产模拟方法。

背景技术：

1、传统的主配微网在面对不断增长的新能源比例和复杂的负荷需求时，面临严峻挑战。随着风电、太阳能等新能源的快速发展以及电动汽车、电热等新型负荷的广泛普及，电网结构愈加复杂，传统的生产模拟和电力调度方法难以适应这一动态、波动和分散的能源格局。现有的生产模拟方法在大型电力系统的调度优化方面存在局限，无法准确反映主配微网中各区域的电力平衡与功率流动特性。

2、一方面，新能源具有波动性、间歇性和反调峰等特性，导致电网供需平衡难以维持，新能源在主配微网的稳定性方面带来较大挑战。另一方面，传统主配微网主要依赖于大型集中式发电厂，但高比例的分布式电源分布在各地，为电力调度带来了更多复杂性。主配微网的技术约束(如电力损耗、电压支持、线路拥塞和机组启停等)与新能源并网特性相互耦合，进一步加剧了对传统调度方式的冲击。

3、现有技术中，如申请号为“202310820841.6”提出了一种用于含多微网的主动配电网的双层优化调度方法，通过顶层与底层模型的交互，优化系统运行成本并提高电网效率。但对于风光发电的不确定性建模，采用的启发式矩匹配法难以精确捕捉风光能源的高度随机性和波动性，这限制了模型在实际电网操作中的精确性和可靠性。

4、申请号为“201510208209.1”提出了一种基于晴空指数的光伏电站出力时序模拟方法，通过获取地理信息和晴空指数相关参数，计算直射辐照，考虑光伏阵列的跟踪模式，生成晴空指数的时空相关性正态分布序列，并利用这些数据计算光伏电站的实际出力，以提高出力预测的准确性。虽然该方法可以模拟光伏电站的理论最大输出，但它不足以处理光伏输出的波动性和不确定性，尤其是在多能源综合系统中对电网稳定性和可靠性的影响。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于分区聚合的主配微一体化分层时序生产模拟方法，通过建立双层优化模型提高主配微网的电力电量平衡分析能力，优化新能源的消纳和系统的供电可靠性。

2、本发明采用的技术方案是：

3、基于分区聚合的主配微一体化分层时序生产模拟方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：定义主配微网的聚合分区；

5、步骤s2：建立上层时序生产模型，主要优化各分区内的常规机组启停状态和出力曲线，促进新能源的消纳和降低供电缺额；

6、步骤s3：在上层时序生产模型的基础上，构建下层时序生产模型，主要优化各聚合分区内的常规机组经济调度，以最小化系统的运行成本；

7、步骤s4：设定上、下层时序生产模型的技术和经济约束条件，包括区域负荷平衡、断面联络线传输功率、常规机组启停和储能调度等。

8、步骤s1中，定义主配微网的聚合分区，将主配微网划分为多个电网结构区域，根据电网的实际地理特征和结构复杂度进行分区聚合。在每个聚合分区中忽略详细的电网拓扑结构和潮流分布，每个分区处理其内部的电源和负荷。

9、步骤s2中，建立上层时序生产模型，主要优化各分区内的常规机组启停状态和出力曲线，促进新能源的消纳和降低供电缺额。上层时序生产模型目标函数：

10、

11、式中：n为系统所包含的聚合分区总数；n表示为某一聚合分区；t表示仿真总时长(单位：h)；α是切负荷量权重系数比；t为仿真时间步长；为聚合分区n在时段t的新能源切机量；为聚合分区n在时段t的供电缺额。

12、步骤s3中，建立下层时序生产模型，在上层时序生产模型的基础上，构建下层时序生产模型，下层时序生产模型优化各分区内常规机组运行成本，对个分区进行独立优化求解，针对聚合分区n。下层时序生产模型目标函数：

13、

14、式中：d表示仿真总时长(单位：天)；j(n)为系统聚合分区n所包含的常规机组总数；为系统聚合分区n所包含的常规机组j的出力；d(t)表示时段t对应的天数；yn,j(d)和zn,j(d)均为二进制变量，分别表示机组启动和停机动作，yn,j(d)取1表示机组j在d天由停机状态启动为运行状态，否则取0；zn,j(d)取1时表示机组j在d天由运行状态转为停机状态，否则取0；为各常规机组的日单位发电成本；和为各常规机组的启停费用。

15、步骤s4中，设定约束条件，设定上层和下层时序生产模型的技术和经济约束条件，包括区域负荷平衡、断面联络线传输功率、常规机组启停和储能调度等。上层时序生产模型约束条件：

16、(1)区域负荷平衡约束：

17、

18、式中：为聚合分区n第t时段的电力负荷；为聚合分区n第t时段的所有常规机组的总功率之和；lk,n(t)为聚合分区k流向聚合分区n的输电功率，若聚合分区k与n之间没有联络传输线，则lk,n(t)取0；为聚合分区n第t时段的区外来电功率；为聚合分区n第t时段的储能充电功率；为聚合分区n第t时段的储能放电功率。为聚合分区n时段t的总新能源出力。

19、(2)断面联络线传输功率约束：

20、

21、lk,n(t)＝-ln,k(t)                         (5)

22、式中：为聚合分区k流向聚合分区n的输电功率上限；设定电流参考方向为:流入聚合分区n为正方向，流出聚合分区n为负方向。

23、(3)常规机组总出力约束：

24、

25、式中：为常规机组j最大出力功率；为常规机组j最小出力功率；xn,j(d)为二进制变量，表示聚合分区n内机组j在d天的运行状态，取0表示机组已停机，取1表示机组正在运行。

26、(4)新能源出力约束：

27、

28、

29、

30、

31、式中,和分别为聚合分区n时段t的总风电理论最大出力和总光伏理论最大出力；和分别为聚合分区n时段t的总风电出力和总光伏出力。

32、(5)系统备用约束：

33、

34、

35、式中：rup为正旋转备用；rdown为负旋转备用。

36、(6)机组最小启停机时间约束：

37、

38、式中：ton和toff分别为机组的最小持续运行时间和最小持续停机时间。

39、(7)储能约束：

40、

41、

42、

43、

44、

45、

46、

47、式中：和均为二进制变量，分别表示聚合分区n内聚合储能在时段t的运行状态，取1表示聚合储能处于充电状态，否则取0；取1表示聚合储能处于放电状态，否则取0；ηch和ηdis分别表示聚合储能充电效率和放电效率；socn(t)表示聚合分区n内聚合储能在时段t的荷电状态；和分别表示荷电状态上下限。

48、下层时序生产模型约束条件：

49、(1)常规机组出力约束：

50、

51、

52、(2)机组利用小时数约束：

53、

54、式中：和分别表示聚合分区n内机组j利用小时数上限和下限。

55、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

56、1.本发明的双层模型通过分区聚合的方式优化各区域的电力生产与调度，使常规机组的启停计划与新能源的出力更协调。上层时序优化模型促进了新能源的最大化消纳，并降低了供电缺额；下层时序生产模型在降低运行成本的同时，优化常规机组的经济调度，提高了主配微网的供电可靠性。

57、2.本发明采用的双层优化策略不仅考虑技术约束，如电力损耗、电压支持和线路拥塞，还通过分区聚合和精确的时序调度优化，减少了因电网过载或资源分配不均导致的额外运营成本。