考虑储能的风险可控的经济调度方法、设备及存储介质与流程

本发明属于电力系统运行控制，具体的说是一种考虑储能的风险可控的经济调度方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、从低碳与环保的角度来看，弃电代表着可用发电资源的浪费，不仅未能充分利用可再生能源，还造成了资源的极大浪费。利用储能减少弃电虽然可以提高可再生能源的消纳利用比例，但其成本高昂且技术尚不成熟。从电力系统运行角度来看，在某些特定时段与极端场景下，尤其是在关键安全约束无法满足且系统可调资源不足时，可再生能源弃电是无奈之举，但这也暴露了电力系统灵活性不足和调度能力的欠缺。因此，可再生能源的弃电在电力系统的调度中虽然不可忽视，但也反映了系统规划和管理中的诸多问题。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种考虑储能的风险可控的经济调度方法、设备及存储介质，以期能在考虑可再生能源的不确定性的条件下，满足给出调度计划与最优弃电计划以保证系统的安全风险可控，从而能提高系统运行的可靠性和稳定性。

2、本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

3、本发明一种考虑储能的风险可控的经济调度方法的特点在于，是应用于由火电机组、可再生电源、储能设备和负荷组成的系统中，并包括如下步骤：

4、步骤一、根据弃电策略，得到在t时段所有可再生电源的可用发电功率与实际发电功率；其中，表示在t时段第j个节点处可再生电源的可用发电功率，表示在t时段第j个节点处可再生电源的实际发电功率，且，表示在t时段第j个节点处可再生电源的弃电策略函数，表示在t时段第j个节点处可再生电源的弃电策略可调参数；

5、步骤二、根据可再生能源的不确定性和储能设备的特征，建立考虑储能的风险可控的概率经济调度模型，包括：目标函数、确定性约束条件和两类风险可控的机会约束；

6、步骤三、考虑系统在各个时段是否需要弃电，建立考虑储能的风险可控的弃电时段优化模型，包括：最小化分位数变化量的加权和的目标函数和带有分位数的松弛约束；

7、步骤四、考虑系统在弃电时段最优的弃电计划，建立考虑储能的风险可控的弃电计划优化模型，包括：最小化弃电惩罚函数之和的目标函数和分位数变化量约束；

8、步骤五、根据所述概率经济调度模型、弃电时段优化模型和弃电计划优化模型，使用混合整数规划求解器得到系统所有时段的最优调度计划。

9、本发明所述的一种考虑储能的风险可控的经济调度方法的特点也在于，所述步骤二包括：

10、步骤2.1、利用式(1)构建以系统的运行总资源消耗最小化为目标的目标函数：

11、(1)

12、式(1)中，表示经济调度计划的时段数目；表示系统中火电机组的数目；表示在t时段第i个节点处火电机组的发电燃料消耗，并由式(2)得到；表示在t时段第i个节点处火电机组的备用容量消耗，并由式(3)得到；表示系统中可再生电源的数目；表示在t时段第j个节点处可再生电源的弃电惩罚，并由式(4)得到；

13、(2)

14、式(2)中，、和分别表示第i个节点处火电机组的发电消耗的二次项系数、一次项系数和常数项；表示在t时段第i个节点处火电机组的计划发电功率；

15、(3)

16、式(3)中，、分别表示第i个节点处火电机组的上调备用消耗系数和下调备用消耗系数；、分别表示在t时段第i个节点处火电机组的上调备用容量和下调备用容量；

17、(4)

18、式(4)中，表示第j个节点处可再生电源的弃电惩罚系数；表示第j个节点处可再生电源的装机容量；表示在t时段第j个节点处可再生电源的可用发电功率的概率密度函数；x表示表示随机变量的取值；

19、步骤2.2、确定概率经济调度模型的确定性约束条件，包括：

20、步骤2.2.1、利用式(5)构建功率平衡约束：

21、(5)

22、式(5)中，表示在t时段第j个节点处可再生电源的计划发电功率；表示系统中储能设备的数目；表示在t时段第m个节点处储能设备的充放电功率；表示系统中负荷的数目；表示在t时段第n个节点处负荷的用电功率；

23、步骤2.2.2、利用式(6)-式(9)构建火电机组的发电出力与备用容量约束：

24、(6)

25、(7)

26、(8)

27、(9)

28、式(6)-式(9)中，、分别表示第i个节点处火电机组的最大发电功率和最小发电功率；、分别表示第i个节点处火电机组预留的最大上调备用容量和最大下调备用容量；

29、步骤2.2.3、利用式(10)-式(11)构建火电机组的爬坡约束：

30、(10)

31、(11)

32、式(10)-式(11)中，表示在时段第i个节点处火电机组的发电功率；、分别表示第i个节点处火电机组的向上爬坡速率和向下爬坡速率；表示相邻时段时间间隔；

33、步骤2.2.4、利用式(12)构建可再生电源的功率约束：

34、(12)

35、式(12)中，表示在t时段第j个节点处可再生电源的发电功率预测期望值；

36、步骤2.2.5、利用式(13)-式(16)构建储能设备的功率约束：

37、(13)

38、(14)

39、(15)

40、(16)

41、式(13)-式(16)中，、分别表示在t时段第m个节点处充电和放电的辅助二进制变量；、分别表示在t时段第m个节点处储能设备的放电功率和充电功率；、分别表示第m个节点处储能设备允许的最小充放电功率和最大充放电功率；表示在时段第m个节点处储能设备的充放电功率；表示第m个节点处储能设备规定的最大变化功率；

42、步骤2.2.6、利用式(17)-式(19)构建储能设备的能量约束：

43、(17)

44、(18)

45、(19)

46、式(17)-式(19)中，表示在时段第m个节点处储能设备的初始能量；表示在t时段第m个节点处储能设备的能量；、、分别表示第m个节点处储能设备的自放电效率、充电效率和放电效率；表示第m个节点处储能设备安装的容量；

47、步骤2.3、确定概率经济调度模型的两类风险可控的机会约束，包括：

48、步骤2.3.1、利用式(20)-式(21)构建火电机组发电功率的仿射调节策略：

49、(20)

50、(21)

51、式(20)-式(21)中，表示在t时段第i个节点处火电机组的实际发电功率；表示第i个节点处火电机组的参与系数；

52、步骤2.3.2、利用式(22)-式(23)构建仿射调节备用容量约束：

53、(22)

54、(23)

55、式(22)-式(23)中，表示安全约束成立的概率；、分别表示上调备用容量不足和下调备用容量不足预设的允许风险水平；

56、步骤2.3.3、利用式(24)-式(26)构建断面传输功率约束：

57、(24)

58、(25)

59、(26)

60、式(24)-式(26)中，表示在t时段第个断面的实际传输功率；表示第个断面的最大传输容量；表示第个断面允许的过载风险水平；、、、分别表示第个断面相对第i个节点处、第j个节点处、第m个节点处和第n个节点处母线的功率转移分布因子。

61、所述步骤三包括：

62、步骤3.1、利用式(27)-式(28)构建带有分位数的仿射调节备用容量约束的等价形式：

63、(27)

64、(28)

65、式(27)-式(28)中，表示在t时段的分位数；

66、步骤3.2、利用式(29)-式(33)构建带有分位数的断面传输功率约束的等价形式：

67、(29)

68、(30)

69、(31)

70、(32)

71、(33)

72、式(29)-式(33)中，表示在t时段第个断面的计划传输功率；表示仿射调节策略对第个断面的功率转移分布因子的修正量；表示第个断面相对第j个节点处可再生电源实际发电功率的等效功率转移分布因子；

73、步骤3.3、利用式(34)-式(39)构建带有分位数的松弛约束：

74、(34)

75、(35)

76、(36)

77、(37)

78、(38)

79、(39)

80、式(34)-式(39)中，表示在t时段下调备用约束的分位数变化量；、分别表示在t时段第个断面的正向约束和反向约束的分位数变化量；

81、步骤3.4、利用式(40)构建以分位数变化量的加权和最小化为目标的目标函数：

82、(40)

83、式(40)中，表示在t时段下调备用约束的分位数变化量的权重系数；表示系统中断面的个数；表示在t时段第l个断面约束的分位数变化量的权重系数。

84、所述步骤四包括：

85、步骤4.1、利用式(41)-式(42)构建可再生电源的发电功率上界：

86、(41)

87、(42)

88、式(41)-式(42)中，表示在t时段第j个节点处可再生电源的发电功率上界；表示在t时段内参与弃电的可再生电源的序号集合；

89、步骤4.2、利用式(43)-式(45)构建分位数变化量约束：

90、(43)

91、(44)

92、(45)

93、步骤4.3、利用式(46)-式(47)构建以弃电惩罚函数之和最小化为目标的目标函数：

94、(46)

95、(47)。

96、所述步骤五包括：

97、步骤5.1、使用混合整数线性规划求解器对步骤三的弃电时段优化模型进行优化求解，得到弃电时段以及所需的分位数变化量，若无弃电时段，则直接进入步骤5.3；

98、步骤5.2、对每个需要弃电的时段，使用混合整数非线性规划求解器对步骤四的弃电计划优化模型进行优化求解，得到所有时段的可再生能源最优弃电计划；

99、步骤5.3、根据所有弃电时段的可再生能源最优弃电计划，得到所有可再生电源实际发电概率的概率分布，并代入步骤二的概率经济调度模型的机会约束中计算分位数，从而将机会约束转化为线性约束；

100、步骤5.4、使用混合整数线性规划求解器对线性约束后的概率经济调度模型进行优化求解，得到系统所有时段的最优调度计划。

101、本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述经济调度方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

102、本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述经济调度方法的步骤。

103、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

104、1、本发明针对火电机组、可再生电源和储能设备组成的系统，综合考虑各类电源的特性及其不确定性，使得调度方法更加全面和精准。通过引入弃电策略函数和可调参数，灵活应对不同情况下的可再生能源发电变化，最大限度地减少了弃电量，提高了可再生能源的利用率，减少了能源浪费，并且详细构建了火电机组、可再生电源和储能设备的约束条件，确保了调度模型的完备性和合理性。

105、2、本发明构建了考虑储能的风险可控的概率经济调度模型，采用两类风险可控的机会约束，确保了系统运行的安全性和稳定性，通过建立弃电时段优化模型和弃电计划优化模型，最小化分位数变化量的加权和以及弃电惩罚函数之和，使弃电计划更加优化，降低了系统运行风险，并且使用混合整数线性规划求解器和非线性规划求解器分别求解弃电时段优化模型和弃电计划优化模型，提升了求解效率，确保了快速获得系统最优调度计划。