[发明专利]一种应用概率分布鲁棒优化的输电系统规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电系统规划方法，尤其是一种应用概率分布鲁棒机会约束模型的最优输电系统规划方法，主要适用于电网规划建设中。

背景技术

近年来，风力发电作为新能源发电的主力，在减轻环境污染、调整能源结构等方面发挥了重要作用。然而，风电的间歇性、随机性和部分可预测性也给输电系统规划和运行带来严峻的挑战。为提高电网的安全性，应当从输电系统规划着手，以新的思路分析风电不确定性对电网的影响，进而制定稳健而经济的规划方案，为大规模风电并网创造条件。

在假设风速或风电出力概率分布已知的前提下，国内外学者主要采用场景分析法和概率解析法等来处理风电的不确定性对输电系统规划的影响。然而，在实际电力系统中，由于风电预测技术有限，同时存在地形复杂、气候多变等因素，很难准确且有效地刻画风电的不确定性，一般只能得到风电功率概率分布的部分信息，如若干阶矩的信息。正态分布、贝塔分布、拉普拉斯分布以及柯西分布等均可用于拟合相应随机变量的概率分布，满足已知信息。因此，用以描述风电不确定性的概率分布本身也具有不确定性，上述场景分析法或概率解析法并未考虑这一不确定性，从而无法保证其规划方案的有效性。因此，如何考虑风电功率的概率特性的不确定性，制定稳定可靠的电力系统规划方案，成为十分重要的研究课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提出考虑风电功率概率分布不确定性的输电系统规划方法，采用概率分布鲁棒机会约束规划模型(Distributionally robust chance-constrained transmission system planning,简称DRCC-TSP)描述输电系统规划问题，选取出在风电功率任意一种可能的概率分布实现场景下均满足输电系统安全运行要求，同时最小化投资成本的输电网规划方案。

本发明所采用的技术方案是：一种应用概率分布鲁棒优化的输电系统规划方法，其特征在于包括以下步骤：

1)建立输电系统规划的概率分布鲁棒机会约束优化模型，

式中，c_ij为线路扩建费用，n_ij和分别为节点i-j之间已建成线路数、可扩建线路数及其上限，Ω为可规划的线路集，n包含所有n_ij值；α_ε∑_(i,j)∈Ωε_ij为线路过负荷惩罚项；S为节点-线路关联矩阵，P_L为系统有功潮流，P_W、P_D、P_G以及分别为风电功率向量、负荷向量、常规机组出力向量以及常规机组出力上限向量；p_ij为节点i-j之间形成的线路上的有功潮流，γ_ij和η_ij分别为节点i-j之间每条线路的电纳和热稳定极限，θ_i为节点i的电压相角，θ_j为节点j的电压相角；β为设定的置信水平；风电功率向量P_W的期望值向量为μ＝[μ₁,...,μ_m]^T，协方差矩阵为Γ；P_W的取值范围为其中向量P_N的每个元素为相应风电场的最大输出功率；Φ_Ξ(μ,Γ)为所有满足μ、Γ和Ξ信息的概率分布函数组成的集合；风电功率向量P_W的概率分布φ取为集合Φ_Ξ(μ,Γ)中的任一概率分布函数形式；为在所有可能的概率分布下，事件A成立的最小概率；

2)利用S-lemma和矩阵Schur补性质消去概率分布鲁棒机会约束优化模型中的随机变量，将其转化为含有矩阵不等式的确定性模型；

3)采用基于线性矩阵不等式优化的遗传算法求解步骤2)所得模型，并根据电力系统运行要求，得到最终输电系统规划方案。

所述利用S-lemma和矩阵Schur补性质消去概率分布鲁棒机会约束优化模型中的随机变量，将其转化为含有矩阵不等式的确定性模型，包括：

2.1)利用以下公式计算出有功潮流P_L，

式中，T(n)为功率传输分配系数矩阵，其各个元素为关于n的非线性函数，矩阵F(n)中的各个元素也为关于n的非线性函数；z＝[P_W^T 1]^T；