一种考虑气象因素的源网荷储协调规划方法

1.本发明涉及输电网储能规划领域，具体地，涉及一种考虑气象因素的源网荷储协调规划方法。


背景技术：

2.源网荷储协调优化，是一套包括电源、电网、负荷、储能等元素在内的整体解决方案：从规划、运行、控制等多个环节入手，以智能电网技术、先进输配电技术为技术支撑，在电源侧将可再生能源发电进行调控；通过合理的电价机制、激励机制充分调用需求侧资源，辅以成熟的储能技术，实现电源－电网、电网－用户、电源－用户之间的协调优化，引导用户负荷主动追踪可再生能源发电出力，实现系统供需双侧的协调匹配。
3.此外，随着可再生能源发电的大规模建成、投产，受到可再生能源发电的随机性、间歇性影响，电力系统的供应侧也将由可控转变为不可控，从而由以往的单侧随机系统转变为“双侧随机系统”，这将不仅严重影响电力系统的安全稳定运行，还会降低系统的整体经济效率。双侧随机系统与传统电力系统相比，在规划、运行、控制等多个环节均存在本质差异，由于可再生能源的随机性和波动性，现有的灵活性资源无法快速响应电能的缺额，从而带来一些安全性和稳定性的问题；也无法满足消纳大规模可再生能源的需求，现有的传统电源的调峰能力不足，肯能会导致“弃风”、“弃光”问题严重。因此应充分调用电力系统的各方面资源，实现电力系统“源－网－荷－储”四个环节的整体协调优化，促进可再生能源发电消纳、解决当前电力系统的双侧随机问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种考虑气象因素的源网荷储协调规划方法，在综合考虑源网荷储协调规划过程中面临的风险的前提下，合理规划并充分调动源网荷储各侧资源，缓解高比例新能源接入系统后对系统安全稳定运行造成的威胁，提高系统运行的经济性。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种考虑气象因素的源网荷储协调规划方法，包括以下步骤：
7.s1：采用场景分析法处理气象信息的不确定性；
8.s2：对潮流方程进行线性化处理；
9.s3：某确定气象场景下，考虑各时段气象因素恒定，以配电网投资运营商自身投资运行成本最小化确定规划方案及系统运行策略；
10.s4：某确定气象场景下，考虑各时段气象因素存在波动，以配电网投资运营商自身投资运行成本最小化确定规划方案及系统运行策略。
11.进一步地，在步骤s1中，权利要求1中所述的一种考虑气象因素的源网荷储协调规划方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述气象场景指温度因素，采用的场景分析法具体为：考虑不同天气下的温度的场景集，其中各场景的概率为π(ws)，将随机规划问题转变为确定
性优化问题。
12.进一步地，在步骤s2中，利用soc对潮流方程进行松弛，将非线性问题转化为混合整数二阶锥规划问题，步骤如下：
13.原潮流方程如下：
[0014][0015]
对支路潮流约束条件进行线性化处理，引入新变量有：
[0016][0017]
支路潮流约束条件可以转化为：
[0018][0019]
其中可以通过二阶锥松弛转化成如下形式；
[0020][0021]
式中：‖
·
‖2为欧几里德范数。
[0022]
进一步地，在步骤s3中，考虑各时段气象因素恒定，以配电网投资运营商自身投资运行成本最小化确定规划方案及系统运行策略的步骤如下：
[0023]
1)在某确定气象场景下，配电网投资运营商自身投资运行成本最小化的目标函数主要包括电网向主网及dg运营商买电产生的购电成本，电网向本地负荷进行供电获得的售电收益，电网因供电能力不足产生的丢失负荷成本，电网向外送电获得的外送电力收益，电网支付给参与需求侧响应用户的补偿费用，电网新建线路的投资成本，电网投入储能产生的投资运维成本，储能延缓配电网升级改造的削峰年收益；
[0024]
2)构建系统运行约束包括潮流方程约束及支路潮流约束、dg出力约束、外送容量约束、转移负荷功率约束、可中断负荷功率约束、新建线路投资约束、储能投资运行约束包括储能配置容量及功率的上下限约束、储能的充放电状态约束、充放电功率限制约束以及容量限制约束，其中潮流方程约束即各线路潮流计算满足利用soc松弛后的潮流模型，支路
潮流约束即各条支路潮流应在各支路容量允许范围内，dg出力约束即dg出力应在允许的范围内，外送容量约束即各外送通道的外送容量应在外送通道输送容量允许范围内，转移负荷功率约束即负荷转移入/出功率应在规定范围内且一天内转移入和转移出负荷要满足功率平衡，可中断负荷功率约束即界定节点负荷可中断功率下限和上限，新建线路投资约束即限制新增负荷节点处新建线路条数为1，储能配置容量及功率的上下限约束即储能配置的容量要满足允许接入的的最小和最大储能容量、储能配置的功率要满足允许接入的最小和最大储能功率，储能的充放电状态约束即限定储能的运行状态只能为充电状态、放电状态或不充放电状态中的一种，充放电功率限制约束即限定储能出力不大于储能允许的最大出力，储能容量限制约束包括soc约束及储能放电深度约束。
[0025]
进一步地，在步骤s4中，考虑各时段气象因素存在波动，以配电网投资运营商自身投资运行成本最小化确定规划方案及系统运行策略的步骤如下：
[0026]
1)在某确定气象场景下，配电网投资运营商自身投资运行成本最小的目标函数的表达式包括购电成本、售电收益、丢失负荷成本、外送电力收益、参与需求侧响应用户的补偿费用、新建线路的投资成本、储能的投资运维成本及储能削峰年收益；
[0027]
2)构建系统运行约束包括潮流方程约束及支路潮流约束、dg出力约束、外送容量约束、转移负荷功率约束、可中断负荷功率约束、新建线路投资约束、储能投资运行约束包括储能配置容量及功率的上下限约束、储能的充放电状态约束、充放电功率限制约束以及容量限制约束，其中考虑温度对储能相对容量影响是指以标准温度为基准，温度每下降1摄氏度，储能的相对容量下降0.98％。
附图说明
[0028]
图1本发明的整体流程示意图。
具体实施方式
[0029]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0030]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
如图所示，本发明提供一种考虑气象因素的源网荷储协调规划方法，包括以下步骤：
[0032]
s1：采用场景分析法处理气象信息的不确定性；
[0033]
所述气象场景指温度因素，采用的场景分析法具体为：考虑不同天气下的温度的场景集，其中各场景的概率为π(ws)，将随机规划问题转变为确定性优化问题。
[0034]
s2：对潮流方程进行线性化处理，步骤如下：
[0035]
原潮流方程如下：
[0036][0037]
对支路潮流约束条件进行线性化处理，引入新变量有：
[0038][0039]
支路潮流约束条件可以转化为：
[0040][0041]
其中可以通过松弛转化成如下soc形式；
[0042][0043]
式中：‖
·
‖2为欧几里德范数。
[0044]
s3：某确定气象场景下，考虑各时段气象因素恒定，以配电网投资运营商自身投资运行成本最小化确定规划方案及系统运行策略，步骤如下：
[0045]
1)在某确定气象场景下，配电网投资运营商自身投资运行成本最小化的目标函数主要包括电网向主网及dg运营商买电产生的购电成本，电网向本地负荷进行供电获得的售电收益，电网因供电能力不足产生的丢失负荷成本，电网向外送电获得的外送电力收益，电网支付给参与需求侧响应用户的补偿费用，电网新建线路的投资成本，电网投入储能产生的投资运维成本，储能延缓配电网升级改造的削峰年收益；
[0046]
2)构建系统运行约束包括潮流方程约束及支路潮流约束、dg出力约束、外送容量约束、转移负荷功率约束、可中断负荷功率约束、新建线路投资约束、储能投资运行约束包括储能配置容量及功率的上下限约束、储能的充放电状态约束、充放电功率限制约束以及容量限制约束，其中潮流方程约束即各线路潮流计算满足利用soc松弛后的潮流模型，支路潮流约束即各条支路潮流应在各支路容量允许范围内，dg出力约束即dg出力应在允许的范围内，外送容量约束即各外送通道的外送容量应在外送通道输送容量允许范围内，转移负荷功率约束即负荷转移入/出功率应在规定范围内且一天内转移入和转移出负荷要满足功率平衡，可中断负荷功率约束即界定节点负荷可中断功率下限和上限，新建线路投资约束
即限制新增负荷节点处新建线路条数为1，储能配置容量及功率的上下限约束即储能配置的容量要满足允许接入的的最小和最大储能容量、储能配置的功率要满足允许接入的最小和最大储能功率，储能的充放电状态约束即限定储能的运行状态只能为充电状态、放电状态或不充放电状态中的一种，充放电功率限制约束即限定储能出力不大于储能允许的最大出力，储能容量限制约束包括soc约束及储能放电深度约束。
[0047]
s4：某确定气象场景下，考虑各时段气象因素存在波动，以配电网投资运营商自身投资运行成本最小化确定规划方案及系统运行策略，步骤如下：
[0048]
1)在某确定气象场景下，配电网投资运营商自身投资运行成本最小化的目标函数主要包括电网向主网及dg运营商买电产生的购电成本，电网向本地负荷进行供电获得的售电收益，电网因供电能力不足产生的丢失负荷成本，电网向外送电获得的外送电力收益，电网支付给参与需求侧响应用户的补偿费用，电网新建线路的投资成本，电网投入储能产生的投资运维成本，储能延缓配电网升级改造的削峰年收益；
[0049]
2)构建系统运行约束包括潮流方程约束及支路潮流约束、dg出力约束、外送容量约束、转移负荷功率约束、可中断负荷功率约束、新建线路投资约束、储能投资运行约束包括储能配置容量及功率的上下限约束、储能的充放电状态约束、充放电功率限制约束以及容量限制约束，其中潮流方程约束即各线路潮流计算满足利用soc松弛后的潮流模型，支路潮流约束即各条支路潮流应在各支路容量允许范围内，dg出力约束即dg出力应在允许的范围内，外送容量约束即各外送通道的外送容量应在外送通道输送容量允许范围内，转移负荷功率约束即负荷转移入/出功率应在规定范围内且一天内转移入和转移出负荷要满足功率平衡，可中断负荷功率约束即界定节点负荷可中断功率下限和上限，新建线路投资约束即限制新增负荷节点处新建线路条数为1，储能配置容量及功率的上下限约束即储能配置的容量要满足允许接入的的最小和最大储能容量、储能配置的功率要满足允许接入的最小和最大储能功率，储能的充放电状态约束即限定储能的运行状态只能为充电状态、放电状态或不充放电状态中的一种，充放电功率限制约束即限定储能出力不大于储能允许的最大出力，储能容量限制约束包括soc约束及储能放电深度约束，考虑温度对储能相对容量影响是指以标准温度为基准，温度每下降1摄氏度，储能的相对容量下降0.98％。