一种面向双向潮流主配边界安全灵活性域的柔性资源协同调度方法及系统

本发明涉及新型配电系统运行优化、主配协同调度、柔性互联装置控制、储能协同控制以及不确定性场景优化，具体涉及一种面向常态化双向潮流的支撑函数感知主配边界安全灵活性域协同调度方法及系统，适用于高比例分布式光伏接入、馈线间源荷分布不均以及主配边界功率频繁在正向购电和反向倒送之间切换的柔性配电网。

背景技术：

1、随着分布式光伏、用户侧储能、柔性负荷和电力电子互联装置在配电侧大量接入，传统配电网由单向受电网络逐步演变为具有源荷双重属性的新型配电系统。在光伏高出力和低负荷时段，部分馈线可能向上级电网反向送电；在负荷高峰或光伏快速下降时，同一馈线又可能恢复为正向购电。主配边界功率由相对稳定的单向功率转变为双向、随机、随时间变化的有功-无功交换功率。

2、现有技术主要存在以下不足：第一，许多调度模型仅设置单一倒送上限或正向购电上限，不能描述主配边界有功和无功联合安全裕度，难以反映软开点（soft open point，sop）无功支撑和储能系统（energy storage system，ess）跨时段备用对边界安全性的贡献。第二，安全灵活性域通常作为离线或事后评价指标，完整方向扫描结果难以直接反馈到调度优化模型中，导致优化结果可能贴近安全域薄弱方向。第三，sop和ess常被分别调度，缺少以主配边界p-q安全灵活性域为统一尺度的协同约束，容易出现空间潮流调节与时间能量备用不匹配的问题。

3、此外，主配边界双向潮流并不只是有功功率由正变负的问题。在高比例光伏接入场景下，边界有功倒送、无功支撑不足、节点电压抬升、线路电流越限以及储能soc过度消耗可能同时出现。sop虽然能够快速改变馈线间潮流分布，但其容量约束决定了有功转移和无功支撑之间存在竞争关系；ess虽然能够吸收光伏富余能量并缓解倒送，但其调节能力受到soc状态和后续时段备用需求限制。因此，若仅将倒送越限作为惩罚项，调度模型可能牺牲无功支撑或后续能量备用，从而形成新的安全薄弱点。

4、方向扫描得到的安全域边界具有明确的几何含义，但该边界通常随时段、场景、sop状态和ess能量状态变化。若在每个场景、每个优化迭代中完整重建安全域，会显著增加模型规模；若完全不把安全域信息嵌入优化，只在结果生成后再绘制安全域，又无法改变已经形成的调度计划。如何将安全域边界信息压缩为可进入优化模型的少量变量，是本领域需要解决的关键问题之一。

5、因此，需要一种既能刻画主配边界p-q联合安全调节能力，又能将安全域多方向支撑信息嵌入sop-ess调度优化的技术方案。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于克服现有技术中主配边界双向潮流安全裕度表达不充分、sop与ess协同调节缺少统一边界度量、完整安全域扫描难以直接嵌入随机调度优化等不足，提供一种面向常态化双向潮流的支撑函数感知主配边界安全灵活性域协同调度方法及系统。

2、技术方案：一种面向常态化双向潮流的支撑函数感知主配边界安全灵活性域协同调度方法，包括：获取柔性配电网运行数据；建立主配边界有功-无功交换功率模型；以场景基准运行点为基点构建增量型bsfr-pq安全灵活性域；通过方向扫描获得径向半径和边界点；由边界点构造有符号dssr安全距离和综合安全短缺分解；基于增量安全域支撑函数构造支撑函数短缺；将综合安全短缺和支撑函数短缺反馈至sop-ess两阶段随机优化模型；根据模型求解结果输出边界购电计划、sop调节指令、ess充放电指令和安全域评价结果。

3、其中，增量型bsfr-pq定义为：

4、

5、支撑函数短缺按归一化支撑函数定义为：

6、

7、综合目标函数包括运行经济性和安全域短缺代价：

8、

9、

10、

11、本发明还提供一种系统、电子设备和计算机可读存储介质，用于实现上述方法。

12、在本发明中，所述增量型bsfr-pq用于回答“相对于场景基准运行点，主配边界还能向各方向安全调节多少”；所述dssr用于回答“场景基准运行点距离安全域边界还有多少裕度，或者已经越出安全域多少”；所述综合安全短缺用于把p-q距离短缺、倒送边界短缺、正向购电边界短缺、soc备用短缺以及电压电流安全短缺统一到一个安全代价中，其中p-q距离短缺即有符号dssr安全距离不足产生的短缺；所述支撑函数短缺用于回答“在预设方向上目标支撑能力和实际可用支撑能力相差多少”。上述对象不是并列堆叠的评价指标，而是从集合构造、距离度量、短缺聚合到优化反馈的递进关系。

13、所述sop-ess协同优化模型中，sop主要提供馈线间空间潮流重分布和无功支撑，ess主要提供跨时段能量转移和安全备用。通过将支撑函数短缺项反馈至优化模型，调度器在降低经济成本的同时，会主动保留多方向边界支撑能力，避免将调度结果推至安全域某一薄弱边界附近。

14、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

15、（1）将主配边界安全性由单一有功功率越限判断扩展为p-q增量安全灵活性域，通过联合刻画主配边界有功、无功功率在不同方向上的可调节范围，能够更全面地反映双向潮流条件下主配边界的联合安全裕度，避免仅依据有功功率限值而遗漏无功支撑不足、电压约束趋紧等安全风险，从而提高主配边界运行状态识别和安全调节能力评价的完整性。

16、（2）区分方向扫描半径与支撑函数，其中方向扫描半径用于表征沿给定射线方向的最大可调节距离，支撑函数用于表征安全灵活性域在给定方向上的最大投影，从而避免在非圆形、非中心对称或局部凹陷安全域中将二者混用所造成的方向支撑能力估计偏差，使安全域边界构造和多方向支撑能力评价更加准确、严谨。

17、（3）采用有符号dssr安全距离，在同一距离指标中同时表征场景基准运行点位于安全域内部或外部的状态以及运行点与安全域边界之间的归一化裕度，避免无符号距离无法区分可行状态和不可行状态的问题，并为综合安全短缺的连续量化提供距离基础。

18、（4）将sop的馈线间空间潮流转移和无功支撑能力与ess的跨时段能量转移和备用保持能力统一纳入主配边界安全灵活性优化，使sop能够改善馈线间潮流分布和局部无功支撑，ess能够吸收光伏富余功率并保留后续时段调节备用，从而实现空间调节能力与时间调节能力的协同利用，避免sop与ess独立调度时出现局部潮流得到改善但储能备用不足，或者储能能量充足但馈线潮流分布不合理的问题，提高柔性资源整体利用效率和主配边界持续安全支撑能力。

1.一种面向双向潮流主配边界安全灵活性域的柔性资源协同调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第条馈线的主配边界功率由负荷、分布式光伏、软开点sop、储能系统ess和等效网损共同确定，并且双向潮流安全区间、边界裕度和短缺按照如下方式构造：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到扫描边界点后，基于所述扫描边界点计算时段安全灵活性面积和调度周期安全灵活性体积：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述综合安全短缺中的各短缺分量按照如下方式计算：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述sop运行约束包括端口功率平衡、端口容量约束和损耗约束，且sop向对应馈线注入功率为正。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ess运行约束包括能量状态动态、soc定义、soc上下限、备用裕度、充放电互斥约束和逆变器无功支撑约束率。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配电网潮流约束采用支路潮流二阶锥松弛形式，且所述sop-ess两阶段随机优化模型采用benders类分解方法求解。

8.一种面向常态化双向潮流的支撑函数感知主配边界安全灵活性域协同调度系统，其特征在于，包括数据获取模块、主配边界功率建模模块、增量型bsfr-pq构建模块、方向扫描模块、有符号dssr距离计算模块、综合安全短缺分解模块、支撑函数短缺反馈模块、sop-ess协同优化模块、求解和调度执行模块；各模块用于执行权利要求1至7任一项所述方法中的对应步骤。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可由所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。