本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行控制領(lǐng)域，尤其涉及一種新能源電力系統(tǒng)靈活性資源的魯棒運行域構(gòu)建方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、以風(fēng)電和光伏為代表的新能源發(fā)電是實現(xiàn)電力系統(tǒng)碳減排的有效技術(shù)。與此同時，新能源發(fā)電出力的不可控性和隨機性給電力系統(tǒng)的發(fā)用電平衡帶來了巨大挑戰(zhàn)?；痣姍C組靈活性改造、大規(guī)模儲能、柔性直流輸電、需求響應(yīng)等新技術(shù)為發(fā)用電的時空互補和平衡提供了靈活性資源，是新能源消納的基礎(chǔ)保障。然而，受限于靈活性資源固有的技術(shù)約束（發(fā)電機組的功率爬坡約束、儲能系統(tǒng)的容量約束、高壓直流輸電系統(tǒng)的送電量約束等），不合理的運行控制策略會引發(fā)靈活性資源空間上失調(diào)、時間上短視的問題，制約其靈活性的高效發(fā)揮，引發(fā)系統(tǒng)電力電量失衡風(fēng)險。

2、由于新能源發(fā)電出力是一個隨機過程，電力系統(tǒng)的調(diào)度人員無法事先確定與新能源發(fā)電相匹配的靈活性資源功率時序曲線。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，為靈活性資源構(gòu)建運行域模型（即功率或能量時序區(qū)間，其形式呈帶狀），通過優(yōu)化計算得到魯棒運行域，以魯棒運行域?qū)崿F(xiàn)靈活性資源運行點和調(diào)節(jié)備用的協(xié)同控制，可以有效解決強不確定條件下新能源電力系統(tǒng)時序運行控制的時空協(xié)調(diào)難題，實現(xiàn)新能源的經(jīng)濟和可靠消納，保證電力系統(tǒng)安全運行。靈活性資源魯棒運行域為調(diào)度人員提供了“以不變應(yīng)萬變”的全局策略，即以事先（周前、日前、小時前）構(gòu)建的運行域應(yīng)對新能源發(fā)電出力海量場景。

3、現(xiàn)有的魯棒調(diào)度策略僅能給定機組啟停方案、特定新能源發(fā)電出力場景下的靈活性資源功率時序曲線（即單一運行點）、特定運行點對應(yīng)的備用容量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種新能源電力系統(tǒng)靈活性資源的魯棒運行域構(gòu)建方法及裝置能夠適應(yīng)隨機過程作用下新能源電力系統(tǒng)動態(tài)調(diào)控的非預(yù)期性要求，為靈活性資源調(diào)控和新能源消納提供簡單易執(zhí)行的策略。

2、為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種新能源電力系統(tǒng)靈活性資源的魯棒運行域構(gòu)建方法，包括以下步驟：

3、s1：獲取發(fā)電機組、儲能系統(tǒng)和hvdc輸電系統(tǒng)參數(shù)，構(gòu)建靈活性資源運行域模型；

4、s2：獲取新能源場站發(fā)電出力和變電站母線負荷的不確定性集合；

5、s3：獲取電網(wǎng)拓撲信息，構(gòu)建多時段的功率平衡和線路潮流安全約束；

6、s4：基于靈活性資源運行域模型、不確定性集合以及功率平衡和線路潮流安全約束，將功率值或能量值構(gòu)建為與運行域邊界變量相關(guān)的不確定量，借助決策相關(guān)不確定性和魯棒優(yōu)化方法計算得到靈活性資源的魯棒運行域；

7、s5：根據(jù)魯棒運行域進行發(fā)電機組、儲能系統(tǒng)和hvdc輸電系統(tǒng)的運行控制。

8、進一步地，所述s1中靈活性資源運行域模型包括：

9、對于非能量受限型發(fā)電機組，構(gòu)建逐時段發(fā)電功率區(qū)間上下邊界；

10、對于能量受限型發(fā)電機組，構(gòu)建逐時段發(fā)電量區(qū)間上下邊界；

11、對于儲能系統(tǒng)，構(gòu)建逐時段能量水平區(qū)間上下邊界；

12、對于hvdc輸電系統(tǒng)，構(gòu)建逐時段輸送電量區(qū)間上下邊界。

13、進一步地，所述s2中獲取新能源場站發(fā)電出力和變電站母線負荷的不確定性集合，包括以下任一方式：

14、基于新能源場站發(fā)電出力和變電站母線負荷概率預(yù)測系統(tǒng)獲得每個場站、母線調(diào)控時域內(nèi)給定概率置信度之下的逐時段功率區(qū)間，以功率區(qū)間作為向量對應(yīng)元素的上下限，得到不確定性集合，其中，為向量的元素的索引，為任意符號；

15、基于新能源場站發(fā)電出力和變電站母線負荷的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，構(gòu)造多面體或者橢球型的不確定性集合，得到形為的不確定性集合，其中，矩陣和向量、正定矩陣和標(biāo)量為統(tǒng)計分析得到的參數(shù)。

16、進一步地，所述s3中構(gòu)建多時段的功率平衡和線路潮流安全約束為：

17、

18、其中，和為矩陣，為向量，為靈活性資源的有功功率相關(guān)的決策變量。

19、進一步地，所述s4中包括以下分步驟：

20、s41：對于非能量受限型發(fā)電機組，在時段的有功功率相關(guān)技術(shù)約束為：

21、

22、其中，是靈活性資源的統(tǒng)一索引，是有功功率及功率邊界決策變量的統(tǒng)一符號，為靈活性資源在時段的有功功率，為靈活性資源在時段的有功功率，和是獲取的上下功率爬坡能力數(shù)據(jù)，是表征靈活性資源可用情況的二進制變量，和是獲取的功率上下限數(shù)據(jù)，和為靈活性資源在時段的有功功率的下邊界和上邊界；

23、將時段的有功功率作為不確定量，以運行域邊界變量作為參數(shù)構(gòu)建的不確定性集合：

24、

25、其中，為的不確定性集合，和為靈活性資源在時段的有功功率的下邊界和上邊界；

26、s42：對于能量受限型發(fā)電機組、儲能系統(tǒng)和hvdc輸電系統(tǒng)，在時段的有功功率相關(guān)技術(shù)約束為：

27、

28、其中，為描述能量和功率關(guān)系的線性函數(shù)，為時段的能量，為時段的能量，為時段的能量，和為能量受限型靈活性資源在時段的能量下邊界和上邊界，和為獲取的能量上下限數(shù)據(jù)；

29、將時段的能量作為不確定量，以運行域邊界變量作為參數(shù)構(gòu)建的不確定性集合：

30、

31、其中，為的不確定性集合,和為能量受限型靈活性資源在時段的能量下邊界和上邊界；

32、s43：建立三層兩階段的魯棒優(yōu)化模型為：

33、

34、其中，為魯棒運行域決策變量，、和分別為表征新能源和負荷外部不確定性及靈活性資源的決策相關(guān)不確定性參數(shù)，為靈活性資源實際調(diào)控的決策變量，為系統(tǒng)運行成本，為功率的不確定性集合，為能量的不確定性集合，、和為功率、能量和工況指示變量的向量，為能量和工況指示變量的向量，為靈活性資源發(fā)用電工況二進制指示變量，、、、、、、、、和為相關(guān)約束的系數(shù)矩陣或右側(cè)向量；

35、s44：對三層兩階段的魯棒優(yōu)化模型通過行列生成算法進行迭代求解，得到靈活性資源的魯棒運行域，其中，和為靈活性資源向量的功率下邊界和上邊界的最優(yōu)取值，和為靈活性資源向量的能量下邊界和上邊界的最優(yōu)取值。

36、進一步地，所述s5中根據(jù)魯棒運行域進行發(fā)電機組、儲能系統(tǒng)和hvdc輸電系統(tǒng)的運行控制，包括以下任一控制策略：

37、時序解耦控制策略：基于當(dāng)前時段的新能源與負荷測量值，在滿足魯棒運行域的條件下調(diào)控靈活性資源；

38、模型預(yù)測控制策略：基于當(dāng)前及未來多個時段的新能源與負荷預(yù)測數(shù)據(jù)，在滿足魯棒運行域的條件下調(diào)控靈活性資源。

39、本發(fā)明還采用的技術(shù)方案為：一種新能源電力系統(tǒng)靈活性資源的魯棒運行域構(gòu)建裝置，所述裝置包括：

40、存儲器：用于保存計算機程序；

41、處理器：用于執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)上述新能源電力系統(tǒng)靈活性資源的魯棒運行域構(gòu)建方法。

42、本發(fā)明的有益效果是：1）模型準(zhǔn)確性高，能夠同時考慮新能源發(fā)電出力隨機過程的時空相關(guān)特性和新能源電力系統(tǒng)時序運行的非預(yù)期性；2）決策信息豐富度高，能夠給出各類靈活性資源全時段運行點集合，實現(xiàn)運行點和調(diào)節(jié)備用的時空協(xié)同優(yōu)化；3）策略直觀性強，能夠顯性表征新能源發(fā)電出力不確定性集合與靈活性資源運行域的映射；4）便于工程部署，直接為靈活性資源實時調(diào)控和新能源消納提供指導(dǎo)策略；5）魯棒性和適應(yīng)性強，所提方法可為新能源電力系統(tǒng)的各類靈活性資源構(gòu)建魯棒運行域，并確保動態(tài)全額消納預(yù)期波動范圍內(nèi)新能源發(fā)電，規(guī)避電力電量失衡風(fēng)險。