基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置方法与流程

本发明涉及电力系统规划与运行优化，特别地，涉及一种基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质。

背景技术：

1、随着新能源装机规模快速增长，电力系统运行中面临的随机性、波动性和不确定性显著增强，为保障电力系统安全与新能源高比例消纳，必须合理配置储能、调峰电源、需求响应等灵活性资源。在实际工程规划中，规划人员普遍关注以下问题：1）各类灵活性资源应配置多少容量才是经济最优；2）灵活性资源应接入哪些节点，其容量如何在不同节点之间分配；3）不同灵活性资源、不同节点的系统价值如何进行统一比较。而现有的灵活性资源容量优化配置方案通常包括以投资或运行成本最小化为目标的单一成本规划模型，基于经验或情景对比的灵活性资源经济性评估方法，通过设置备用率、失负荷概率等约束间接反映灵活性需求的规划模型，但是，上述方案没有统一刻画投资成本、运行成本、可靠性成本与环境成本之间的权衡关系，灵活性资源的系统价值也缺乏清晰的物理定义和可追溯来源，难以同时刻画灵活性资源的“总量最优”和“节点分配最优”，无法支撑多节点、多容量组合方案的系统性比较，并且，现有技术通常采用联合优化求解，只能给出规划期末的最优容量结果，无法说明各节点为何被优先选择、容量收益如何随建设规模变化，也无法形成可执行的分期建设顺序。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质，其统一刻画了投资成本、运行成本、可靠性成本与环境成本在优化过程中的权衡关系，实现了灵活性资源在不同节点、不同已建设容量水平下的边际价值量化，以支撑多节点、多容量组合方案的系统性比较，可以同时刻画资源“总量最优”和“节点分配最优”，还可以清晰地展示节点选择原因、容量收益如何变化，大大提高了优化结果的可解释性，为形成可执行的分期建设顺序提供了数据基础。

2、根据本发明的一个方面，提供一种基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置方法，包括以下内容：

3、采集目标电力系统的配置数据；

4、基于所述配置数据构建节点化的联合优化模型；其中，联合优化模型的优化目标为全系统成本最小化，全系统成本包括投资成本、运行成本、可靠性成本和环境成本；

5、定义节点边际效益，并采用迭代增配算法基于节点边际效益对联合优化模型进行迭代求解，直至满足迭代终止条件，输出灵活性资源的最优总容量、节点容量最优配置矩阵以及按迭代顺序排列的容量增配向量序列。

6、进一步地，所述节点边际效益的计算公式为：

7、；

8、其中，表示节点容量配置矩阵，表示容量增配步长，表示节点边际效益，用于表征在其它条件不变时，若节点

n的灵活性资源

i的实际配置容量增加1单位，则系统运行损失最优值能够降低的金额，表示仅在分量为1、其余分量为0的容量配置单位矩阵，表示在给定的节点容量配置矩阵下，不含投资成本的系统运行损失最优值，，、、分别表示在给定的节点容量配置矩阵下的最优运行成本、最优可靠性成本、最优环境成本，表示在给定节点容量配置矩阵的基础上仅增加节点容量并重新优化运行方案后得到的系统运行损失。

9、进一步地，所述采用迭代增配算法基于节点边际效益对联合优化模型进行迭代求解的过程包括以下内容：

10、设定容量增配粒度和所有节点的容量初值，并设定迭代次数初始为0；

11、固定当前的节点容量配置矩阵，求解运行优化子问题，得到在当前的节点容量配置矩阵下的系统运行损失最优值，并计算每个候选节点的节点边际效益和净边际收益，选取净边际收益最大的候选节点作为本轮迭代的最优节点；

12、不断迭代，直至候选节点集合为空或者所有候选节点的净边际收益均小于等于0，停止迭代，得到灵活性资源的最优总容量、节点容量最优配置矩阵以及按迭代顺序排列的容量增配向量序列。

13、进一步地，基于下式计算每个候选节点的净边际收益：

14、；

15、其中，表示净边际收益，表示节点边际效益，灵活性资源

i在节点

n的单位容量年化投资成本。

16、进一步地，所述联合优化模型的目标函数为：

17、；

18、其中，

ctotal表示全系统成本，

cinv表示投资成本，，

f表示灵活性资源集合，

n

i表示候选接入节点集合，表示灵活性资源

i在节点

n的单位容量年化投资成本，表示灵活性资源

i在节点

n的配置容量，

cop表示运行成本，，表示场景集合，表示场景的场景概率，表示时间长度，

t表示时间集合，表示常规机组

g的边际发电成本，

g表示常规机组集合，

p

g,t,ω表示常规机组

g的出力，表示新能源机组

r在场景下时段的可用出力上限，

p

r,t,ω表示新能源机组

r在场景下时段的出力，表示新能源机组

r的弃电成本系数，

r表示新能源机组集合，

crel表示可靠性成本，，

n表示母线集合，表示失负荷价值，表示节点

n在场景下时段的失负荷功率，

cenv表示环境成本，，表示碳价，表示常规机组

g的排放因子。

19、进一步地，还包括以下内容：

20、根据容量增配向量序列确定灵活性资源建设的优先级序列。

21、另外，本发明还提供一种基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置系统，包括：

22、数据采集模块，用于采集目标电力系统的配置数据；

23、模型构建模块，用于基于所述配置数据构建节点化的联合优化模型；其中，联合优化模型的优化目标为全系统成本最小化，全系统成本包括投资成本、运行成本、可靠性成本和环境成本；

24、迭代求解模块，用于定义节点边际效益，并采用迭代增配算法基于节点边际效益对联合优化模型进行迭代求解，直至满足迭代终止条件，输出灵活性资源的最优总容量、节点容量最优配置矩阵以及按迭代顺序排列的容量增配向量序列。

25、进一步地，还包括：

26、优先级确定模块，用于根据容量增配向量序列确定灵活性资源建设的优先级序列。

27、另外，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。

28、另外，本发明还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储基于节点边际效益溯源进行灵活性资源容量优化配置的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。

29、本发明具有以下有益效果：

30、本发明的基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置方法，构建了节点化的联合优化模型，统一刻画了投资成本、运行成本、可靠性成本与环境成本在优化过程中的权衡关系，并且结合节点边际效益和迭代增配算法，可以实现灵活性资源在不同节点、不同已建设容量水平下的边际价值量化，以支撑多节点、多容量组合方案的系统性比较，不仅可以得到最优总容量和节点容量最优配置矩阵，可以同时刻画资源“总量最优”和“节点分配最优”，而且可以得到按迭代顺序排列的容量增配向量序列，从而可以清晰地展示节点选择原因、容量收益如何变化，大大提高了优化结果的可解释性，为形成可执行的分期建设顺序提供了数据基础。

31、另外，本发明的基于节点边际效益溯源的灵活性资源容量优化配置系统同样具有上述优点。

32、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。