[发明专利]考虑不确定光伏与负荷的牵引供电系统鲁棒能量管理方法

说明书

本发明公开了考虑不确定光伏与负荷的牵引供电系统鲁棒能量管理方法，包括以下步骤：1、获取牵引变电所负荷过程光伏出力数据，构建不确定集；2、建立鲁棒优化模型的目标函数；3、建立鲁棒优化模型的约束条件，并将优化模型的约束条件线性化；4、根据步骤2得到的目标函数和步骤3得到的约束条件，建立双阶段鲁棒优化模型；5、利用列与约束生成算法求解步骤4得到的模型，得到最恶劣场景下牵引变电所潮流控制器、混合储能装置、光伏最优运行计划，即完成牵引供电系统鲁棒能量管理；本发明克服光伏与牵引负荷不确定性对牵引供电系统运行的影响，提高了恶劣运行环境下牵引变电所运行经济性，能量管理优化方法更加贴近实际。

技术领域

本发明属于牵引供电系统能量管理优化领域，具体涉及一种考虑不确定光伏与负荷的牵引供电系统鲁棒能量管理方法。

背景技术

我国可再生能源近年来发展迅速，其中光伏发电具有无污染、无噪音和地域限制小等优点。同时，以高速铁路、重载铁路为代表的电气化铁路在我国大规模建设和运营，截止2019年底，我国高铁运营里程已超过3.5万公里。电气化铁路具有以下特征：1)地域分布广，交通网与可再生能源网存在较多地理交集，如兰(州)新(乌鲁木齐)高铁、川(成都)藏(拉萨)铁路穿越风光资源非常丰富的西南和西北地区；2)牵引负荷需求较大，具有很高的消纳潜力，尤其是在外部电源薄弱地区，可再生能源接入亦可起重要支撑作用。因此，以光伏为主的可再生能源接入牵引供电系统可以促进其本地消纳，提高可再生能源渗透率。

另一方面，我国电力部门对电气化铁路采用大工业用电两部制电价收取电费，其中基本电费是按基本容量计费或者最大需量计费。最大需量计费还设置有最低安装容量的“门槛”。从铁路运营部门统计数据来看，电费已成为主要的运营支付费用之一。若接入混合储能系统，则可以有效实现牵引负荷削峰填谷，大幅减小需量电费以及电度电费，促进牵引供电系统再生制动能量利用，提高系统运行效率。此外，还可以减少系统对供电设备容量的需求。因此，电气化铁路牵引供电系统中接入光伏以及混合储能系统愈发受到关注。

然而，以光伏为代表的分布式电源出力以及牵引负荷的随机波动特性给牵引供电系统的运行带来了挑战。如何有效应对牵引供电系统中的不确定因素，实现安全、高质和高效运行，是解决牵引供电系统能量管理问题的关键。

发明内容

为克服光伏以及负荷不确定性对牵引供电系统的影响，在最恶劣场景下减少铁路部门电费支出成本，使能量管理优化方法更加贴近实际。本发明提供了一种考虑不确定光伏与负荷的牵引供电系统鲁棒能量管理方法。

本发明的考虑不确定光伏与负荷的牵引供电系统鲁棒能量管理方法，包括以下步骤：

步骤1：获取牵引变电所负荷过程数据和光伏出力数据的预测值以及波动区间，构建牵引负荷和光伏出力的不确定集；

步骤2：根据电费参数和步骤1得到的牵引变电所负荷过程数据和光伏出力数据的区间，建立鲁棒优化模型的目标函数；

步骤3：根据混合储能系统和光伏系统的功率容量参数、三相电压不平衡度国标参数，基于步骤1得到的牵引变电所负荷过程数据和光伏出力数据区间，建立鲁棒优化模型的约束条件，并将鲁棒优化模型的约束条件线性化；

步骤4：根据步骤2得到的目标函数和步骤3得到的约束条件，建立基于双阶段鲁棒优化模型的牵引供电系统鲁棒能量管理方法；

步骤5：利用列与约束生成算法求解步骤4得到的模型，得到最恶劣场景下混合储能装置最优充放电功率，光伏最优并网功率、潮流控制器中背靠背变流器最优潮流功率，即完成牵引供电系统鲁棒能量管理优化。

进一步的，步骤1中的牵引变电所负荷过程数据，既有线路的牵引变电所可以由历史负荷数据得到，新建线路的牵引变电所可以根据高速铁路线路、列车和时刻表，通过负荷过程仿真软件计算得到，例如ELBAS/WEBANET。

进一步的，步骤1中的光伏出力与负荷不确定集为：