本发明涉及新型配电网工程应用领域,具体涉及一种台区动态增容工程化控制方法和系统。
背景技术:
1、随着经济社会发展,用户用电需求提升,部分台区季节性过负荷明显。同时新型电力系统推动低压分布式光伏和新型负荷广泛接入低压台区,带来光伏电量倒送、电能质量等问题。这些都将造成台区变压器重过载运行,带来电网安全稳定运行问题,影响供电保障。因此低压台区变压器增容是当前亟需解决的问题。
2、目前低压台区增容方法主要有物理扩容和动态增容两种方式。物理增容就是扩大台变的物理容量,包括新增配电变压器或扩容改造等。物理增容一般需要提前规划申报,且资金时间成本较高。动态增容也称虚拟增容,通过配置台区储能,低压柔直互联设施等,扩大台区可调资源规模,通过储能或可调负荷的控制,降低配电变压器负载率及线路电压损耗,缓解短时过载等问题。与物理增容相比,动态增容工程量较少、建设周期短,还可以作为后备电源和无功源,为配电网提供功率支撑。然而当前动态增容措施也存在与存量输配电设备的协调配合难度大,其适用性受限于调控成本以及设备使用寿命等因素。同时纯经济补贴对用户侧资源参与电网调控的吸引力逐渐下降,因此在高峰时段仍有可能出现台区变压器重过载现象,如分布式光伏功率长期倒送,台区功率剧烈波动,以及低电压等。
技术实现思路
1、为了解决现有动态增容措施不够适用,导致部分时段台区变压器短时重过载的问题,本发明提出了一种台区动态增容工程化控制方法,包括:
2、分别在各台区,根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型;
3、分别在各台区,在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力;
4、以各台区的各可调资源动态调控潜力和用户心理为输入,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案;
5、基于所述台区柔直互联功率交互方案调控各台区的各可调资源的出力;
6、其中,所述用户心理包括下述的一种或多种:计及从众效应的参与动态调控意愿或计及有限理性的功率调整。
7、优选的,所述根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型,包括:
8、根据分布式电源短期预测出力结果,在已有台区协同控制方案下,预计在未来控制时长内,判别台区变压器负载率是否均大于或等于正向负载率阈值:若是,则台区有动态增容场景产生,且动态增容场景的类型为正向重过载场景;
9、预计在未来控制时长内,判别台区变压器负载率是否均小于反向负载率阈值:若是,则台区有动态增容场景产生,且动态增容场景的类型为反向重过载场景;
10、预计在未来控制时长内,判断台区并网点功率在调控时间间隔内变化率是否超过变化率阈值:若是,则台区有动态增容场景产生,且动态增容场景的类型为功率剧烈波动场景。
11、优选的,所述可调资源包括:自动需求响应用户和非自动需求响应用户;所述在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力,包括:
12、分别在正向重过载场景、反向重过载场景和功率剧烈波动场景,基于台区当前的运行数据计算台区内的自动需求响应用户和非自动需求响应用户的动态调控潜力;
13、其中,所述自动需求响应用户包括非储能自动需求响应用户和客户侧储能;所述非自动需求响应用户包括户用电动汽车充电设施和非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户;所述基于台区当前的运行数据包括:控制时长内各时刻的非储能自动需求响应用户、客户侧储能、户用电动汽车充电设施和非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的功率预测值。
14、优选的,所述正向重过载场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
15、
16、式中,表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第i个非储能自动需求响应用户签署需求响应合约所申报的削减容量;表示第i个非储能自动需求响应用户在正向重过载场景下申请削减电力的比例;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;
17、客户侧储能的动态调控潜力的计算式如下:
18、
19、式中,表示第k个客户侧储能时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能最大放电功率;k表示本台区客户侧储能设施数量;δt表示调控时间间隔;表示第k个客户侧储能的荷电状态下限;表示第k个客户侧储能的时刻t的荷电状态;
20、户用电动汽车充电设施的动态调控潜力的计算式如下:
21、
22、式中,表示第l个户用电动汽车充电设施时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第l个户用电动汽车充电设施在正向重过载场景下参与动态调控意愿;表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的功率预测值;l表示本台区户用电动汽车充电设施数量;
23、非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
24、
25、式中,表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在正向重过载场景下的参与动态调控意愿;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在时刻t功率预测值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的本日负荷预测最小值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在正向重过载场景下的最低用电负荷系数;j表示本台区非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户数量。
26、优选的,所述反向重过载场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
27、
28、式中,表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t的功率预测值;表示第i个非储能自动需求响应用户的申报反向重过载场景下调控负荷比例;表示第i个非储能自动需求响应用户当月负荷最大值;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;
29、客户侧储能的动态调控潜力的计算式如下:
30、
31、式中,表示第k个客户侧储能时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能最大充电功率;k表示本台区客户侧储能设施数量;δt表示调控时间间隔;表示第k个客户侧储能的荷电状态上限;表示第k个客户侧储能的时刻t的荷电状态;
32、户用电动汽车充电设施的动态调控潜力的计算式如下:
33、
34、式中,表示第l个户用电动汽车充电设施时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第l个户用电动汽车充电设施在反向重过载场景下参与动态调控意愿;表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的功率预测值;表示第l个户用电动汽车充电设施的最大充电功率;l表示本台区户用电动汽车充电设施数量;tx,l表示第l个户用电动汽车充电设施单次充电时间;
35、非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
36、
37、式中,表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在反向重过载场景下的参与动态调控意愿;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t的功率预测值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户日用电负荷预测最大值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在反向重过载场景下的最大用电负荷系数;j表示本台区非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户数量;tx,j表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户设置日数内平均日负荷曲线中超过的持续时间。
38、优选的,所述功率剧烈波动场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
39、
40、式中,表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在功率剧烈波动场景下的动态调控潜力;表示第i个非储能自动需求响应用户当月负荷最大值;表示第i个非储能自动需求响应用户签署需求响应合约所申报的削减容量;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在功率剧烈波动场景下的向上动态调控意愿;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在功率剧烈波动场景下的向下动态调控意愿;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;
41、客户侧储能的动态调控潜力的计算式如下:
42、
43、
44、
45、式中,表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的动态调控潜力;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向上调整意愿;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向上调整极限;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向下调整意愿;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向下调整极限;k表示本台区客户侧储能设施数量;表示第k个客户侧储能最大充电功率;表示第k个客户侧储能的荷电状态上限;表示第k个客户侧储能的时刻t的荷电状态;δt表示调控时间间隔;表示第k个客户侧储能最大放电功率;表示第k个客户侧储能的荷电状态下限;
46、户用电动汽车充电设施的动态调控潜力为0;
47、户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的动态调控潜力为0。
48、优选的,所述以各台区的各可调资源动态调控潜力和用户心理为输入,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案,包括:
49、分别在各台区,以各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标对台区内各可调资源的出力进行优化求解,得到台区可调资源调控方案;
50、基于各台区可调资源调控方案,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案。
51、优选的,所述以各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标对台区内各可调资源的出力进行优化求解,得到台区可调资源调控方案,包括:
52、获取台区各可调资源对应用户的装机信息、历史用电数据和实时运行信息,并依据分布式电源短期预测出力结果生成台区动态增容控制目标;
53、以所述台区动态增容控制目标、各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标构建第一目标函数;
54、采用遗传求解所述第一目标函数并进行约束校验,得到台区内各可调资源的出力作为台区可调资源调控方案。
55、优选的,所述第一目标函数的计算式如下:
56、
57、式中,maxf表示整体效用和成本最优的优化目标;表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示客户侧储能在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示台区用户在动态增容场景oc下动态增容控制成本归一化值;oc表示动态增容场景,1表示正向重过载场景,2表示反向重过载场景,3表示功率剧烈波动场景;
58、非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
59、
60、
61、式中,表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下用电转移比的归一化值;表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下经济补贴的归一化值;b4表示归一化系数;表示第i个非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t的功率预测值;表示第i个非储能自动需求响应用户在有限理性决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;表示动态增容场景oc下非储能自动需求响应用户参与动态增容控制获得经济补贴单价;
62、客户侧储能在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
63、
64、
65、式中,表示客户侧储能在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示客户侧储能在动态增容场景oc下用电转移比的归一化值;表示客户侧储能在动态增容场景oc下经济补贴的归一化值;表示第k个客户侧储能在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能在有限理性决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第k个客户侧储能时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;k表示本台区客户侧储能设施数量;表示动态增容场景oc下客户侧储能参与动态增容控制获得经济补贴单价;
66、非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
67、
68、
69、式中,表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下相互影响产生促进效用;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc经济补贴的归一化值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在时刻t功率预测值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;j表示本台区非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户数量;表示动态增容场景oc下非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户参与动态增容控制获得经济补贴单价;
70、户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
71、
72、
73、式中,表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下相互影响产生促进效用;表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下经济补贴的归一化值;表示第l个户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的功率预测值;表示第l个户用电动汽车充电设施决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第l个户用电动汽车充电设施时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;l表示本台区户用电动汽车充电设施数量;表示动态增容场景oc下户用电动汽车充电设施参与动态增容控制获得经济补贴单价;
74、台区用户在动态增容场景oc下动态增容控制成本归一化值的计算式如下:
75、
76、δpt1,goal=a1c-ptest
77、δpt2,goal=-a2c-ptest
78、
79、式中,表示台区可调资源参与动态增容控制在动态增容场景oc下增加的成本;fe,adri,t第i个非储能自动需求响应用户在时刻t的用电单价;fe,essk,t表示第k个客户侧储能在时刻t的充放电单价;fe,nadrj,t表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在时刻t的用电单价;fe,evl,t表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的用电单价;δptoc,goal表示时刻t动态增容场景oc下动态增容控制目标;δpt1,goal表示时刻t正向重过载场景下动态增容控制目标;δpt2,goal表示时刻t反向重过载场景下动态增容控制目标;δpt3,goal表示时刻t功率剧烈波动场景下动态增容控制目标;ptest表示台区并网点时刻t的功率预测值;表示台区并网点时刻t-1的功率预测值;c表示台区变压器容量;a1表示正向负载率阈值;a2表示反向负载率阈值;a3表示变化率阈值;fpeak表示参与动态增容控制未达标的罚金。
80、优选的,所述基于各台区可调资源调控方案,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案,包括:
81、针对每个台区,基于台区可调资源调控方案,确定动态增容场景下台区各可调资源功率调整结果;
82、针对每个台区,计算所有可调资源总的功率调整结果与动态增容控制目标间的差值,构成插值时间序列;
83、针对每个台区,提取所述差值时间序列中大于判别阈值的差值,构成与邻近台区功率互济的需求序列;
84、基于各台区的需求序列,以线损最小和控制偏差最低为优化目标构建第二目标函数,并在约束条件下采用遗传算法求解所述第二目标函数,得到各台区的各可调资源的出力作为所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案;
85、其中,所述约束条件包括下述的一种或多种:台区变压器容量约束或柔直互联设施运行约束。
86、优选的,所述第二目标函数的计算式如下:
87、
88、式中,minffid表示线损最小和控制偏差最低的优化目标;kc表示控制目标偏差权重系数;δpm,t表示第m个台区时刻t的有功净负荷;δsfid,m,t表示第m个台区时刻t的接受柔直互联设施转移来功率;表示时刻t与邻近台区功率互济的需求;kloss表示柔直设施线损的权重系数;closs,t表示配电网柔直设施t时刻产生的线损;t表示控制时长;m表示台区总个数;
89、配电网柔直设施t时刻产生的线损closs,t的计算式如下:
90、
91、式中,ccov,m,t表示第m个台区的柔直互联设施在时刻t其变流器的功率损耗;cdc_bus,m,t表示第m个台区的柔直互联设施的变流器在时刻t其直流母线的功率损耗;表示第m个台区的柔直互联设施的端口变流器的转换效率;udc,m,t表示时刻t第m个台区的柔直互联设施输出直流电压;zdc,m表示第m个台区的柔直互联设施的阻抗。
92、基于同一发明构思,本技术还公开一种台区动态增容工程化控制系统,包括:场景识别模块、潜力计算模块、方案计算模块和调控模块;
93、所述场景识别模块,用于分别在各台区,根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型;
94、所述潜力计算模块,用于分别在各台区,在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力;
95、所述方案计算模块,用于以各台区的各可调资源动态调控潜力和用户心理为输入,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案;
96、所述调控模块,用于基于所述台区柔直互联功率交互方案调控各台区的各可调资源的出力;
97、其中,所述用户心理包括下述的一种或多种:计及从众效应的参与动态调控意愿或计及有限理性的功率调整。
98、优选的,所述场景识别模块中根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型,包括:
99、根据分布式电源短期预测出力结果,在已有台区协同控制方案下,预计在未来控制时长内,判别台区变压器负载率是否均大于或等于正向负载率阈值:若是,则台区有动态增容场景产生,且动态增容场景的类型为正向重过载场景;
100、预计在未来控制时长内,判别台区变压器负载率是否均小于反向负载率阈值:若是,则台区有动态增容场景产生,且动态增容场景的类型为反向重过载场景;
101、预计在未来控制时长内,判断台区并网点功率在调控时间间隔内变化率是否超过变化率阈值:若是,则台区有动态增容场景产生,且动态增容场景的类型为功率剧烈波动场景。
102、优选的,所述可调资源包括:自动需求响应用户和非自动需求响应用户;所述潜力计算模块中在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力,包括:
103、分别在正向重过载场景、反向重过载场景和功率剧烈波动场景,基于台区当前的运行数据计算台区内自动需求响应用户和非自动需求响应用户的动态调控潜力;
104、其中,所述自动需求响应用户包括非储能自动需求响应用户和客户侧储能;所述非自动需求响应用户包括户用电动汽车充电设施和非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户;所述基于台区当前的运行数据包括:控制时长内各时刻的非储能自动需求响应用户、客户侧储能、户用电动汽车充电设施和非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的功率预测值。
105、优选的,所述正向重过载场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
106、
107、式中,表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第i个非储能自动需求响应用户签署需求响应合约所申报的削减容量;表示第i个非储能自动需求响应用户在正向重过载场景下申请削减电力的比例;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;
108、客户侧储能的动态调控潜力的计算式如下:
109、
110、式中,表示第k个客户侧储能时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能最大放电功率;k表示本台区客户侧储能设施数量;δt表示调控时间间隔;表示第k个客户侧储能的荷电状态下限;表示第k个客户侧储能的时刻t的荷电状态;
111、户用电动汽车充电设施的动态调控潜力的计算式如下:
112、
113、式中,表示第l个户用电动汽车充电设施时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第l个户用电动汽车充电设施在正向重过载场景下参与动态调控意愿;表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的功率预测值;l表示本台区户用电动汽车充电设施数量;
114、非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
115、
116、式中,表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t在正向重过载场景下的动态调控潜力;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在正向重过载场景下的参与动态调控意愿;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在时刻t功率预测值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的本日负荷预测最小值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在正向重过载场景下的最低用电负荷系数;j表示本台区非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户数量。
117、优选的,所述反向重过载场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
118、
119、式中,表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t的功率预测值;表示第i个非储能自动需求响应用户的申报反向重过载场景下调控负荷比例;表示第i个非储能自动需求响应用户当月负荷最大值;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;
120、客户侧储能的动态调控潜力的计算式如下:
121、
122、
123、
124、式中,表示第k个客户侧储能时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能最大充电功率;k表示本台区客户侧储能设施数量;δt表示调控时间间隔;表示第k个客户侧储能的荷电状态上限;表示第k个客户侧储能的时刻t的荷电状态;
125、户用电动汽车充电设施的动态调控潜力的计算式如下:
126、
127、
128、式中,表示第l个户用电动汽车充电设施时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第l个户用电动汽车充电设施在反向重过载场景下参与动态调控意愿;表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的功率预测值;表示第l个户用电动汽车充电设施的最大充电功率;l表示本台区户用电动汽车充电设施数量;tx,l表示第l个户用电动汽车充电设施单次充电时间;
129、非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
130、
131、式中,表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t在反向重过载场景下的动态调控潜力;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在反向重过载场景下的参与动态调控意愿;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t的功率预测值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户日用电负荷预测最大值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在反向重过载场景下的最大用电负荷系数;j表示本台区非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户数量;tx,j表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户设置日数内平均日负荷曲线中超过的持续时间。
132、优选的,所述功率剧烈波动场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
133、
134、式中,表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在功率剧烈波动场景下的动态调控潜力;表示第i个非储能自动需求响应用户当月负荷最大值;表示第i个非储能自动需求响应用户签署需求响应合约所申报的削减容量;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在功率剧烈波动场景下的向上动态调控意愿;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在功率剧烈波动场景下的向下动态调控意愿;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;
135、客户侧储能的动态调控潜力的计算式如下:
136、
137、
138、式中,表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的动态调控潜力;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向上调整意愿;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向上调整极限;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向下调整意愿;表示第k个客户侧储能时刻t在功率剧烈波动场景下的功率向下调整极限;k表示本台区客户侧储能设施数量;表示第k个客户侧储能最大充电功率;表示第k个客户侧储能的荷电状态上限;表示第k个客户侧储能的时刻t的荷电状态;δt表示调控时间间隔;表示第k个客户侧储能最大放电功率;表示第k个客户侧储能的荷电状态下限;
139、户用电动汽车充电设施的动态调控潜力为0;
140、户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户的动态调控潜力为0。
141、优选的,所述方案计算模块具体用于:
142、分别在各台区,以各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标对台区内各可调资源的出力进行优化求解,得到台区可调资源调控方案;
143、基于各台区可调资源调控方案,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案。
144、优选的,所述方案计算模块中以各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标对台区内各可调资源的出力进行优化求解,得到台区可调资源调控方案,包括:
145、获取台区各可调资源对应用户的装机信息、历史用电数据和实时运行信息,并依据分布式电源短期预测出力结果生成台区动态增容控制目标;
146、以所述台区动态增容控制目标、各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标构建第一目标函数;
147、采用遗传求解所述第一目标函数并进行约束校验,得到台区内各可调资源的出力作为台区可调资源调控方案。
148、优选的,所述第一目标函数的计算式如下:
149、
150、式中,maxf表示整体效用和成本最优的优化目标;表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示客户侧储能在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值;表示台区用户在动态增容场景oc下动态增容控制成本归一化值;oc表示动态增容场景,1表示正向重过载场景,2表示反向重过载场景,3表示功率剧烈波动场景;
151、非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
152、
153、
154、式中,表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下用电转移比的归一化值;表示非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下经济补贴的归一化值;b4表示归一化系数;表示第i个非储能自动需求响应用户在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t的功率预测值;表示第i个非储能自动需求响应用户在有限理性决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第i个非储能自动需求响应用户时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;t表示控制时长;i表示本台区非储能自动需求响应用户数量;表示动态增容场景oc下非储能自动需求响应用户参与动态增容控制获得经济补贴单价;
155、客户侧储能在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
156、
157、
158、式中,表示客户侧储能在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示客户侧储能在动态增容场景oc下用电转移比的归一化值;表示客户侧储能在动态增容场景oc下经济补贴的归一化值;表示第k个客户侧储能在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第k个客户侧储能时刻t的功率预测值;表示第k个客户侧储能在有限理性决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第k个客户侧储能时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;k表示本台区客户侧储能设施数量;表示动态增容场景oc下客户侧储能参与动态增容控制获得经济补贴单价;
159、非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
160、
161、
162、式中,表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下相互影响产生促进效用;表示非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc经济补贴的归一化值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在时刻t功率预测值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;j表示本台区非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户数量;表示动态增容场景oc下非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户参与动态增容控制获得经济补贴单价;
163、户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下的整体效用的归一化值的计算式如下:
164、
165、
166、式中,表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下用电效用综合的归一化值;表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下相互影响产生促进效用;表示户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下经济补贴的归一化值;表示第l个户用电动汽车充电设施在动态增容场景oc下功率调整的偏好系数;表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的功率预测值;表示第l个户用电动汽车充电设施决策后时刻t动态增容场景oc下的功率调整值;表示第l个户用电动汽车充电设施时刻t在动态增容场景oc下的动态调控潜力;l表示本台区户用电动汽车充电设施数量;表示动态增容场景oc下户用电动汽车充电设施参与动态增容控制获得经济补贴单价;
167、台区用户在动态增容场景oc下动态增容控制成本归一化值的计算式如下:
168、
169、δpt1,goal=a1c-ptest
170、δpt2,goal=-a2c-ptest
171、
172、式中,表示台区可调资源参与动态增容控制在动态增容场景oc下增加的成本;fe,adri,t第i个非储能自动需求响应用户在时刻t的用电单价;fe,essk,t表示第k个客户侧储能在时刻t的充放电单价;fe,nadrj,t表示第j个非户用电动汽车充电设施的非自动需求响应用户在时刻t的用电单价;fe,evl,t表示第l个户用电动汽车充电设施在时刻t的用电单价;δptoc,goal表示时刻t动态增容场景oc下动态增容控制目标;δpt1,goal表示时刻t正向重过载场景下动态增容控制目标;δpt2,goal表示时刻t反向重过载场景下动态增容控制目标;δpt3,goal表示时刻t功率剧烈波动场景下动态增容控制目标;ptest表示台区并网点时刻t的功率预测值;表示台区并网点时刻t-1的功率预测值;c表示台区变压器容量;a1表示正向负载率阈值;a2表示反向负载率阈值;a3表示变化率阈值;fpeak表示参与动态增容控制未达标的罚金。
173、优选的,所述方案计算模块中基于各台区可调资源调控方案,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案,包括:
174、针对每个台区,基于台区可调资源调控方案,确定动态增容场景下台区各可调资源功率调整结果;
175、针对每个台区,计算所有可调资源总的功率调整结果与动态增容控制目标间的差值,构成插值时间序列;
176、针对每个台区,提取所述差值时间序列中大于判别阈值的差值,构成与邻近台区功率互济的需求序列;
177、基于各台区的需求序列,以线损最小和控制偏差最低为优化目标构建第二目标函数,并在约束条件下采用遗传算法求解所述第二目标函数,得到各台区的各可调资源的出力作为所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案;
178、其中,所述约束条件包括下述的一种或多种:台区变压器容量约束或柔直互联设施运行约束。
179、优选的,所述第二目标函数的计算式如下:
180、
181、式中,minffid表示线损最小和控制偏差最低的优化目标;kc表示控制目标偏差权重系数,δpm,t表示第m个台区时刻t的有功净负荷;δsfid,m,t表示第m个台区时刻t的接受柔直互联设施转移来功率;表示时刻t与邻近台区功率互济的需求;kloss表示柔直设施线损的权重系数;closs,t表示配电网柔直设施t时刻产生的线损;t表示控制时长;m表示台区总个数;
182、配电网柔直设施t时刻产生的线损closs,t的计算式如下:
183、
184、
185、式中,ccov,m,t表示第m个台区的柔直互联设施在时刻t其变流器的功率损耗;cdc_bus,m,t表示第m个台区的柔直互联设施的变流器在时刻t其直流母线的功率损耗;表示第m个台区的柔直互联设施的端口变流器的转换效率;udc,m,t表示时刻t第m个台区的柔直互联设施输出直流电压;zdc,m表示第m个台区的柔直互联设施的阻抗。
186、再一方面,本技术还提供了一种计算设备,包括:至少一个处理器和存储器;
187、所述存储器,用于存储一个或多个程序;
188、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,实现如上述所述的台区动态增容工程化控制方法。
189、再一方面,本技术还提供了一种计算机可读存储介质,其上存有计算机程序,所述计算机程序被执行时,实现如上述所述的台区动态增容工程化控制方法。
190、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
191、本发明提供了一种台区动态增容工程化控制方法和系统,包括:分别在各台区,根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型;分别在各台区,在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力;以各台区的各可调资源动态调控潜力和用户心理以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案;基于所述台区柔直互联功率交互方案调控各台区的各可调资源的出力;其中,所述用户心理包括下述的一种或多种:计及从众效应的参与动态调控意愿或计及有限理性的功率调整;本发明针对现有动态增容措施不够适用,导致台区变压器短时重过载的问题,通过基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力;基于各台区的各可调资源动态调控潜力和用户心理以线损最小和控制偏差最低为目标进行优化求解,得到整个控制时长内台区柔直互联功率交互方案,通过台区柔直互联功率交互方案协同控制降低台区变压器负载率,以较小的成本保证设备安全稳定,提升电网供电能力;本发明提出的动态增容工程化控制方法是在已有的低压台区协同控制的基础上,突破部署储能和更新设施这些已有方案,以充分调用台区用户侧调控潜力和台区功率互济的技术手段,以较小成本实现问题就地化解决台区动态增容的问题,延缓电网投资的同时,保障电网安全运行,适用性强。
1.一种台区动态增容工程化控制方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型,包括:
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述可调资源包括:自动需求响应用户和非自动需求响应用户;所述在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力,包括:
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述正向重过载场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述反向重过载场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
6.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述功率剧烈波动场景下,非储能自动需求响应用户的动态调控潜力的计算式如下:
7.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述以各台区的各可调资源动态调控潜力和用户心理为输入,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案,包括:
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述以各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标对台区内各可调资源的出力进行优化求解,得到台区可调资源调控方案,包括:
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一目标函数的计算式如下:
10.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述基于各台区可调资源调控方案,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案,包括:
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述第二目标函数的计算式如下:
12.一种台区动态增容工程化控制系统,其特征在于,包括:场景识别模块、潜力计算模块、方案计算模块和调控模块;
13.如权利要求12所述的系统,其特征在于,所述场景识别模块中根据分布式电源短期预测出力结果和台区协同控制方案,判断是否台区有动态增容场景产生,并在产生时识别出动态增容场景的类型,包括:
14.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述可调资源包括:自动需求响应用户和非自动需求响应用户;所述潜力计算模块中在各台区对应的动态增容场景的类型下,基于台区当前的运行数据和用户心理计算台区各可调资源动态调控潜力,包括:
15.如权利要求14所述的系统,其特征在于,所述方案计算模块具体用于:
16.如权利要求15所述的系统,其特征在于,所述方案计算模块中以各可调资源动态调控潜力和非储能自动需求响应用户在有限理性决策后的功率调整值为输入,以各可调资源对应用户的整体效用和成本最优化为目标对台区内各可调资源的出力进行优化求解,得到台区可调资源调控方案,包括:
17.如权利要求15所述的系统,其特征在于,所述方案计算模块中基于各台区可调资源调控方案,以线损最小和控制偏差最低为目标对各台区的各可调资源的出力进行优化求解,得到所有台区一起的台区柔直互联功率交互方案,包括:
18.一种计算机设备,其特征在于,包括:至少一个处理器和存储器;所述存储器和处理器通过总线相连;
19.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存有执行程序,所述执行程序被执行时,实现如权利要求1至11中任一项所述的台区动态增容工程化控制方法。