本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)優(yōu)化運行，尤其涉及一種主配一體化多層級互動優(yōu)化運行方法、裝置、設備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，能源需求量不斷攀升，這導致能源供應面臨前所未有的挑戰(zhàn)，分布式發(fā)電減輕了配電網(wǎng)對主網(wǎng)集中式供電的依賴程度，使配電網(wǎng)不再僅僅是電能的傳輸和分配者，而是成為了電力系統(tǒng)中一個具有自主調(diào)節(jié)和支撐能力的關(guān)鍵部分。

2、隨著大規(guī)模分布式電源接入配電網(wǎng)，其出力的不確定性導致了配網(wǎng)凈負荷波動性增強，這給主配網(wǎng)之間邊界功率的匹配帶來了額外負擔，此時若無法有效地協(xié)調(diào)主配網(wǎng)內(nèi)的資源，將導致局部電網(wǎng)出現(xiàn)功率不平衡、電壓越限等系統(tǒng)安全風險。

3、如何使主配網(wǎng)能夠更全面地協(xié)調(diào)電力需求、供應和系統(tǒng)約束，保證主配網(wǎng)安全可靠優(yōu)質(zhì)運行，值得深入研究，近年來，主網(wǎng)與配網(wǎng)之間運行模式的轉(zhuǎn)變成為了研究的焦點。為適應新時代電網(wǎng)的需求，提高可再生能源利用率，保障電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、可靠運行，一種更為合理且高效的模式——主配一體化運行應運而生，而主配一體化的模式下，如何對各無功資源出力進行協(xié)調(diào)分配，在保證電壓穩(wěn)定的同時實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行仍亟待解決。

4、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種主配一體化多層級互動優(yōu)化運行方法、裝置、設備及介質(zhì)，從而有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種主配一體化多層級互動優(yōu)化運行方法，包括如下步驟：

3、搭建主配網(wǎng)多層級協(xié)同優(yōu)化框架，所述多層級協(xié)同優(yōu)化框架包括主網(wǎng)調(diào)度層和配網(wǎng)調(diào)度層；

4、根據(jù)所述多層級協(xié)同優(yōu)化框架構(gòu)建上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型，并設計對應的目標函數(shù)和約束條件；

5、通過同步型交替方向乘子法求解主配網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化問題，將整體問題拆解為若干局部子問題，對上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型進行求解，得到優(yōu)化運行方法。

6、進一步地，所述搭建主配網(wǎng)多層級協(xié)同優(yōu)化框架中，

7、獲取系統(tǒng)整體需求，對主網(wǎng)的電力負荷平衡與功率分配以確保主網(wǎng)在面臨負荷波動或外部擾動時的穩(wěn)定性，搭建所述主網(wǎng)調(diào)度層；

8、獲取主網(wǎng)的調(diào)度指令，結(jié)合配網(wǎng)的負荷需求和資源情況進行功率分配與優(yōu)化調(diào)度，搭建所述配網(wǎng)調(diào)度層。

9、進一步地，所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型以主網(wǎng)總運行成本最小為目標函數(shù)，以功率平衡方程、輸電線路傳輸容量約束、發(fā)電機組出力約束為約束條件；

10、所述下層配網(wǎng)調(diào)度模型以配網(wǎng)的總運行成本最小為目標函數(shù)，以功率約束、輸電線路傳輸容量約束、發(fā)電機組出力約束為約束條件。

11、進一步地，所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型的目標函數(shù)包括：

12、

13、式中：ωt代表總調(diào)度時長；ωg代表主網(wǎng)中的發(fā)電機組；代表發(fā)電機組i在t時段內(nèi)輸出的有功功率；ci(·)代表發(fā)電機組i的電力生產(chǎn)成本；

14、所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型的約束條件包括：

15、功率平衡方程：

16、

17、式中：ωtdg代表傳統(tǒng)配電網(wǎng)，ωadg代表主動配電網(wǎng)；代表t時段內(nèi)所有配網(wǎng)與主網(wǎng)間的傳輸功率總和；

18、輸電線路傳輸容量約束：

19、

20、式中：ωb和ωl代表主網(wǎng)內(nèi)的母線和線路；分別代表發(fā)電機組、傳統(tǒng)配電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)；sbl代表線路l的有功潮流與母線b的注入有功功率間的轉(zhuǎn)移分布因子；pll,max代表線路l的傳輸容量；

21、發(fā)電機組出力約束：

22、

23、式中：pig,max和pig,min分別代表發(fā)電機組i的出力上、下限。

24、進一步地，所述下層配網(wǎng)調(diào)度模型的目標函數(shù)包括：

25、

26、式中：為配網(wǎng)k中的發(fā)電機組，ci(·)代表發(fā)電機組i的電力生產(chǎn)成本，ωadg代表主動配電網(wǎng)，ωt代表總調(diào)度時長，代表發(fā)電機組i在t時段內(nèi)輸出的有功功率；

27、所述下層配網(wǎng)調(diào)度模型的約束條件包括：

28、功率約束：

29、

30、式中：和為配網(wǎng)k中的發(fā)電機組和供電負荷；為在時段t內(nèi)的負荷功率；

31、輸電線路傳輸容量約束：

32、

33、式中：和為配網(wǎng)k的節(jié)點和線路；為線路供電負荷；

34、發(fā)電機組出力約束：

35、

36、式中：pig,max和pig,min為發(fā)電機出力上下限。

37、進一步地，所述通過同步型交替方向乘子法求解主配網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化問題，包括如下步驟：

38、采用同步型交替方向乘子算法，對所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型的目標函數(shù)分別對應構(gòu)建拉格朗日函數(shù)；

39、通過迭代計算，主配網(wǎng)內(nèi)的控制器并行求解所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型、拉格朗日函數(shù)，并更新主配網(wǎng)內(nèi)的對偶變量；

40、當邊界殘差小于等于收斂參數(shù)或迭代次數(shù)達到上限時，結(jié)束迭代，并輸出求解結(jié)果。

41、進一步地，所述對所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型的目標函數(shù)分別對應構(gòu)建拉格朗日函數(shù)，包括：

42、將主網(wǎng)、配網(wǎng)的目標函數(shù)對應的拉格朗日函數(shù)設為和可得：

43、

44、式中，t為迭代次數(shù)；λi和λj分別為主網(wǎng)和配網(wǎng)的對偶變量；ρ為罰參數(shù)；

45、設主網(wǎng)與配網(wǎng)相耦合，和分別為主網(wǎng)和配網(wǎng)第t+1次迭代的參考值，并將其設定為：

46、

47、進一步地，所述通過迭代計算，主配網(wǎng)內(nèi)的控制器并行求解所述上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型、拉格朗日函數(shù)，包括：

48、在t+1次迭代，主配網(wǎng)內(nèi)的控制器并行求解上下層模型、以及決策變量，得到耦合支路狀態(tài)和

49、

50、所述更新主配網(wǎng)內(nèi)的對偶變量，包括：

51、

52、進一步地，所述當邊界殘差小于等于收斂參數(shù)或迭代次數(shù)達到上限，當滿足如下公式時，結(jié)束迭代；

53、

54、式中，δ為收斂參數(shù)。

55、本發(fā)明還包括一種主配一體化多層級互動優(yōu)化運行裝置，使用如上述的方法，所述裝置包括：

56、框架構(gòu)建單元，用于搭建主配網(wǎng)多層級協(xié)同優(yōu)化框架，所述多層級協(xié)同優(yōu)化框架包括主網(wǎng)調(diào)度層和配網(wǎng)調(diào)度層；

57、建模單元，用于根據(jù)所述多層級協(xié)同優(yōu)化框架構(gòu)建上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型，并設計對應的目標函數(shù)和約束條件；

58、求解單元，用于通過同步型交替方向乘子法求解主配網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化問題，將整體問題拆解為若干局部子問題，對上層主網(wǎng)調(diào)度模型及下層配網(wǎng)調(diào)度模型進行求解，得到優(yōu)化運行方法。

59、本發(fā)明還包括一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如上述的方法。

60、本發(fā)明還包括一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的方法。

61、本發(fā)明的有益效果為：通過構(gòu)建包含主電網(wǎng)調(diào)度層和配電網(wǎng)調(diào)度層的多層級主配網(wǎng)分層分布調(diào)度框架，基于上層主網(wǎng)模型和下層配網(wǎng)模型，提出了一種基于同步型交替方向乘子法的主配網(wǎng)多層級優(yōu)化模型求解方法，在配電網(wǎng)控制層對各無功資源出力進行協(xié)調(diào)分配，在保證電壓穩(wěn)定的同時實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行。