[发明专利]一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立配电网有功-无功协调调度模型；

2)对配电网有功-无功协调调度模型中含有非线性项的约束进行线性化，得到便于求解的混合整数线性规划模型；

3)对混合整数线性规划模型中的光伏出力建模，基于动态条件相关模型，引入时变椭球不确定集来表示光伏出力的不确定性，得到考虑光伏出力时变空间相关性的配电网鲁棒优化模型。

2.根据权利要求1所述的光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于：步骤1)在配电网有功-无功协调调度模型中，建立目标函数，表达式如下：

F^ESS＝(π^rep-π^res)DP^cy      (4)

式中，F^buy(t)和F^CL(t)分别表示t时刻配电网向上级电网购电的总成本和可削减负荷的调度成本；F^ESS表示ESS的寿命损耗成本；m^buy(t)表示t时刻向上级电网购电的电价；表示第i个节点在t时刻的实际有功功率；Δt表示t时段内；表示第i个节点的需求侧响应补偿成本；表示t时刻第i个节点的需求侧响应电量；π^rep和π^res分别表示ESS的置换成本和残值；DP^cy表示ESS的寿命衰减率。

3.根据权利要求1所述的光伏出力空间相关性配电网鲁棒优化方法，其特征在于：步骤1)的配电网有功-无功协调调度模型包括以下约束条件：

(1)潮流约束

配电网系统中各设备的有功和无功功率满足支路潮流方程如下：

式(5)为支路潮流方程，式中，v_j，t表示t时刻第j个节点的节点电压；B^Node表示所有节点集合；P_ij,t和Q_ij，t表示支路ij的有功功率和无功功率；v_i，t表示t时刻第i个节点的节点电压；θ_ij，t表示节点i、j之间的电压相位差；g_ij和b_ij分别表示支路ij的电导和电纳；

式(6)为节点功率平衡方程，式中，P_i,t和Q_i，t分别表示节点i在t时刻的注入有功功率和无功功率；G_ij和B_ij分别表示节点对地的电导和电纳；分别表示节点i在t时刻的PV输出有功功率、ESS的充电功率和放电功率、负荷消耗的有功功率和可削减负荷功率；分别表示节点i在t时刻的光伏逆变器发出的无功功率、ESS逆变器发出的无功功率、CB和SVG的无功功率以及负荷消耗的无功功率；φ表示功率因数角；

式(7)为支路容量限制方程，S_ij,max表示支路ij的最大视在功率；

(2)ESS运行约束

ESS的运行约束如下：

式(8)为限制ESS的充电功率方程，式(9)为限制ESS的放电功率方程，式中，和分别表示t时刻节点i接入的ESS充放电状态；B^ESS为ESS接入的节点集合，T表示调度时间总集；和P_i^ESSchar分别表示ESS充电功率上下限；和P_i^ESSdis分别表示ESS放电功率上下限；

式(10)为ESS荷电状态的约束方程，式中，SOC_i,0、SOC_i,t、SOC_i，end分别表示SOC的初始状态、t时刻状态以及调度周期结束最终状态；SOC_i,set表示设定的SOC状态；和分别表示充放电效率；表示第i个ESS的额定容量；为保证ESS在每个调度周期都有同样的运行特征，假定本调度周期SOC初始值与下一周期SOC的初始值相同；SOC_i代表了第i个ESS的荷电状态，SOC_i和分别为第i个ESS荷电状态的上下限；

(3)ESS循环寿命损耗约束

假设充、放电过程对循环寿命衰减的影响相同，将一个完整的充放电循环拆解为两个独立的充电和放电过程，并将ESS的每日寿命衰减量看作各时段衰减量之和，如式(11)所示，

那么对于每个时段，其循环寿命衰减量通过两个完整的循环寿命衰减量相减得到：

式中，DP^cy表示调度周期内ESS循环寿命衰减量；表示t时刻SOC对应的循环损耗百分数；deg_t、deg_t-1分别表示t时刻与t-1时刻的循环寿命衰减量；

式(12)中含有绝对值，且deg变量均小于1，通过引入两个O-1辅助变量d₁、d₂将其转化成线性不对等式约束如式(13)：

(4)OLTC运行约束

在包含OLTC的支路中增加一个虚拟节点m₀，将变压器支路分离为理想变压器部分和损耗部分，理想变压器两侧的电压表示为：

式中，B^OLTC表示接入OLTC的节点集合；U_j，t表示t时刻j节点的电压；δ_ij，t表示在t时刻变压器的变比，将其描述为最小变比与当前档位变比增量的线性叠加，如下所示：

0≤T_ij，t≤K_ij          (17)

式中，和表示OLTC变比的最大和最小值；T_ij，t表示t时刻变压器分接头的实际档位，是一个非负的整数变量；Δδ_ij表示每一档变比的步长；K_ij表示变压器最大档位数；

(5)CB和SVG约束

CB的运行约束线性化表示如下：

式中，B^ＣB表示接入CB的节点集合；表示t时刻节点i处每一档位的无功补偿容量；为整数变量，表示t时刻节点i处的电容器投运组数；表示节点i处挂接的电容器总组数；

对CB的操作次数进行限制，表示为：

式中，表示相邻时刻CB投入组数的状态变化；表示调度周期内的CB操作次数上限；

连续无功补偿装置SVG模型表达如下：

式中，和分别表示SVG能够补偿的无功功率最小值和最大值；表示t时刻节点i处SVG的无功补偿容量，B^SVG表示接入SVG的节点集合；

(6)PV运行约束

PV运行约束表达如下：

式(21)和(22)表示光伏出力约束，式(21)限制了PV输出的有功功率和无功功率上下限，其中，和φ分别表示功率因数角的最大和最小值；表示t时刻PV有功功率最大值；同时PV的逆变器能够进相运行以吸收电网中多余的无功；式(22)中，表示t时刻i节点接入的光伏最大视在功率；

(7)需求侧响应约束

考虑DR中的可削减负荷，需求侧响应约束表达式如下：

式中，B^CL表示可削减负荷节点集合；表示t-1时刻节点i可削减负荷的状态；表示每个可削减负荷在t时刻的最大削减量；表示t时刻节点i可削减负荷的状态，是一个0-1变量；t’表示负荷单次削减时间的开始时刻；表示t’时刻节点i可削减负荷的状态；和分别表示t时刻节点i开始削减负荷和结束削减负荷，均为0-1变量；表示t’时刻节点i结束削减负荷；和分别表示负荷单次削减时间的最小值和最大值；Num^CL表示调度周期内参与需求侧响应的最大负荷数量。