一种基于机会成本损失值用电决策优化方法与流程

1.本发明涉及供电领域，尤其是涉及一种基于机会成本损失值用电决策优化方法。


背景技术：

2.随着越来越多的逆变型电源与电力电子设备接入电网，在配电网的终端形成越来越多的电网并网运行或是独立运行，给配电网的运营管理带来深远的影响。电网形式的供电模式最大的优势在于对电网内的运行设备进行独立的精细化的控制，实现电能分配的最优化。随着的能源互联网的提出，电网也朝着综合能源系统的方向发展，其最大的区别在于对能量的控制不再局限于电力能源，还包括热力能源，然气能源等，综合能源系统也给电力优化配置乃至能源优化配置提出更高的要求。目前大部分的电网运行控制方法大多是以电力负荷预测数据为基础，辅以少量的分布式电源预测数据，因此预测数据的准确性以及多个预测数据之间耦合关系的不确定性，大大影响了运行控制策略的有效性。
3.为了克服预测误差对用电方案的影响，将经济策略方案中机会损失最小准则引入电网的用电决策方案中。综合考虑电网运营商经济效益和电网需求侧响应的要求，以机会损失最小为目标，以避免较大的策略失误风险。
4.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于用电行为偏好的居民用电分配决策方案及系统”，其公开号为cn112365174a，包括无法针对不同事件效益值进行机会损失成本期望值的计算，进行最大最小准则选择机会成本损失最小值所对应的策略作为最优策略，系统方法的鲁棒性较低。


技术实现要素：

5.本发明是为了克服现有技术中，传统用电方法无法针对不同事件效益值的机会损失成本期望值，从而增加供电系统的不确定性，导致对用电策略和用电分配鲁棒性造成影响，增加供电公司成本，降低用电效率的问题，提供一种基于机会成本损失值的用电决策优化方法，计算同一策略针对不同事件效益值的机会损失成本期望值，按最大最小准则选择机会成本损失最小值所对应的策略作为最优策略。该方法通过计算机会成本损失值期望值，有效的减小事件的不确定性对用电策略鲁棒性的影响。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于机会成本损失值的用电决策优化方法，其特征是，包括以下步骤：步骤s1：建立t时刻的策略集合和t时刻的事件集合；步骤s2：建立目标电网综合能源系统模型；步骤s3：对目标电网综合能源系统用能模型在t时刻起的t个时间段内进行数据计算，得到t个时间点的策略序列；步骤s4：验证t个时间点的方案是否能够满足电网稳定性要求；若满足，则将该策略序列的第一个策略方案作为下一个时间点的用电策略方法；若不满足，修改模型约束条件，重新计算；
步骤s5：在t＝t 1时刻重复上述步骤直至控制循环结束。
7.进一步的，步骤s1中，所述t时刻的策略集合包括联络开关位置、储能荷电状态、柴油发电机工作状态、逆变器控制模式；所述t时刻事件集合包括负荷变化、可再生能源可用性波动。
8.进一步的，所述t时刻策略集合可以表示为d：d＝[d1,d2,
…
,dm]di＝[k,m
con
,soc,p
die
]其中，di表示由联络开关集合k，换流器控制模式集合m
con
，储能荷电状态soc，柴油发电机功率p
die
组成的第i种策略。
[0009]
t时刻事件集合可以表示为s：sj＝[p
load
,p
dg
]其中表示第j个事件sj且该事件发生的概率为p(sj)；p
load
、p
dg
分别表示负荷和分布式电源的功率。
[0010]
进一步的，所述t时刻的策略集合和所述t时刻的时间集合中，不同策略对应与不同时间的效应值e
ij
可表示为关于di，sj的函数：e
ij
＝f(di,sj)收益矩阵e可以表示为：效应值e
ij
表示在事件sj下，策略di的收益，该收益可以表示为：其中p
bat
、p
die
、p
dg
、δp表示蓄电池、柴油发电机、分布式电源、电网和外电网交换功率，α
bat
、α
die
、α
dg
、δ表示蓄电池、柴油发电机、分布式电源和交换功率的单位功率收益值，η表示罚系数。
[0011]
效益值对应的机会损失值可表示为：l(e
ij
)＝max(b(e
1j
),b(e
2j
),
…
,b(e
mj
))-b(e
ij
)采用最大最小准则得到的最优用电策略可以表示为：进一步的，步骤s2所述目标电网综合能源系统模型，包括电力系功率平衡、电源出力约束、网架电压、电流约束、热力网能量平衡、用电经济函数、机会损失矩阵，具体数学模型可表示为：
其中，分别表示储能、柴油机、分布式电源、交换功率和电加热泵的最大功率；μ
die
表示柴油机电热比。
[0012]
为保证电网运行的经济性，该系统模型的优化目标可以表示为：max f＝η(α
bat
p
bat
α
die
p
die
α
dg
p
dg
δδp) α
blhbl
其中，α
bl
表示电加热泵单位热功率的效益值。
[0013]
进一步的，步骤s3基于步骤s1所建立的t时刻的策略合集和t时刻的事件合集，从t时刻起的t个时间段内的目标函数可表示为：其中，表示在策略集{k,m
con
}下，事件sj所对应的t时刻目标收益值。
[0014]
进一步的，步骤s4中所述验证方法的参考数据目标为电压稳定性、频率稳定性和最大断路电流；验证t个时间点的方案是否能够满足电网稳定性要求，若满足，将该策略序列的第一个策略方案作为下个时间点的用电策略方法；若不满足，修改模型约束，重新计算。
[0015]
因此，本发明具有如下有益效果：通过建立t时刻的策略集合和t时刻的事件集合，建立电网综合用能模型，计算同一策略针对不同事件效益值的机会损失成本期望值，按最大最小准则选择机会成本损失最小值所对应的策略作为最优策略；通过计算机会成本损失值期望值，有效的减小事件的不确定性对用电策略鲁棒性的影响。
附图说明
[0016]
图1是本发明的逻辑原理图；图2是本发明不同策略对应与不同时间的效应值e
ij
可表示为关于di，sj的函数表格示意图；图3是本发明按最大最小准则选择机会成本损失最小值所对应的策略作为最优策略的函数表格示意图。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步的描述。
[0018]
如图1所示，本方案的逻辑流程为：1)建立t时刻策略集合和t时刻事件集合；2)建立目标微电网综合能源系统模型；3)通过前面两步的数学模型和数据求解t时刻起的t时间
段内最优决策序列；4)判断任意时刻的决策方案是否满足安全约束，若满足，则输出t时刻的决策方案作为最优决策；若不满足，则修改模型约束，重新建立新的目标微电网综合能源系统模型，进行新一轮的循环并重复2)——4)步骤；5)输出t时刻的决策方案，判断t是否大于等于t
max
，若满足，则输出该次决策方案作最优决策；若不满足，则在t＝t 1时刻重复上述1)——5)步骤控制循环直至控制循环结束。
[0019]
如图2和图3所示，t时刻策略集合可以表示为d：d＝[d1,d2,
…
,dm]di＝[k,m
con
,soc,p
die
]其中，di表示由联络开关集合k，换流器控制模式集合m
con
，储能荷电状态soc，柴油发电机功率p
die
组成的第i种策略。
[0020]
t时刻事件集合可以表示为s：sj＝[p
load
,p
dg
]其中表示第j个事件sj且该事件发生的概率为p(sj)；p
load
、p
dg
分别表示负荷和分布式电源的功率。
[0021]
不同策略对应于不同事件的效应值e
ij
可表示为关于di，sj的函数：e
ij
＝f(di,sj)收益矩阵e可以表示为：效应值e
ij
表示在事件sj下，策略di的收益，该收益可以表示为：其中p
bat
、p
die
、p
dg
、δp表示蓄电池、柴油发电机、分布式电源、电网和外电网交换功率，α
bat
、α
die
、α
dg
、δ表示蓄电池、柴油发电机、分布式电源和交换功率的单位功率收益值，η表示罚系数。
[0022]
效益值对应的机会损失值可表示为：l(e
ij
)＝max(b(e
1j
),b(e
2j
),
…
,b(e
mj
))-b(e
ij
)采用最大最小准则得到的最优用电策略可以表示为：建立目标电网综合能源系统模型，包括：电力系功率平衡，电源出力约束，网架电压、电流约束，热力网能量平衡，用电经济函数，机会损失矩阵。
[0023]
建立目标电网综合能源系统模型，可表示为：
其中，分别表示储能、柴油机、分布式电源、交换功率和电加热泵的最大功率；μ
die
表示柴油机电热比。
[0024]
为保证电网运行的经济性，该系统模型的优化目标可以表示为：max f＝η(α
bat
p
bat
α
die
p
die
α
dg
p
dg
δδp) α
blhbl
其中，α
bl
表示电加热泵单位热功率的效益值。
[0025]
步骤3，对目标电网综合能源系统用能模型在从t时刻起的t个时间段内进行求解，得到t个时间点的策略序列。
[0026]
基于步骤1所建立的事件集和策略集，从t时刻起的t个时间段内的目标函数可表示为：其中，表示在策略集{k,m
con
}下，事件sj所对应的t时刻目标收益值。
[0027]
验证t个时间点的方案是否能够满足电网稳定性要求，若满足，将该策略序列的第一个策略方案作为下个时间点的用电策略方法；若不满足，修改模型约束，重新计算。
[0028]
验证方案是否能够满足电网稳定性要求，具体包括电压稳定性；频率稳定性；最大短路电流。
[0029]
上述实施例所述基于机会成本损失值的用电决策优化方法，如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中进行软件代理运算运行；例如，一种计算机设备，包括：根据上述实施例所述的基于用电行为偏好的居民用电分配决策系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据上述实施例所述的基于用电行为偏好的居民用电分配决策系统的步骤。当然，所述计算机设备还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该计算机设备还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。示例性地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述计算机设备中的执行过程。所述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
[0030]
通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述计算机设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述计算机设备的各个部分。所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或单元，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或单元，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机设备的各种功能；此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0031]
本发明的一种基于机会成本损失值的用电决策优化方法，通过计算同一策略针对不同事件效益值的机会损失成本期望值，按最大最小准则选择机会成本损失最小值所对应的策略作为最优策略。该方法通过计算机会成本损失值期望值，有效的减小事件的不确定性对用电策略鲁棒性的影响。
[0032]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。