本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體涉及一種分布式電源智能補(bǔ)電方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、為了滿足日益增長(zhǎng)的電力需求，發(fā)展新的電力架構(gòu)和新型電力系統(tǒng)成為必然選擇。分布式電源通常部署在用戶側(cè)，可以減少遠(yuǎn)距離輸電造成的損耗，提高能源利用效率。同時(shí)，其可以在用電高峰等場(chǎng)景下一定程度上緩解電力供需矛盾。此外，在發(fā)生自然災(zāi)害或電網(wǎng)故障時(shí)，分布式電源可以作為備用電源，提高系統(tǒng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

2、雖然分布式電源可在資源和抗風(fēng)險(xiǎn)等方面能發(fā)揮重要作用，但是分布式電源靈活性、異構(gòu)性和分布不均特性等特點(diǎn)給其補(bǔ)電這一重要流程帶來了較大挑戰(zhàn)。靈活性意味著需要快速響應(yīng)需求變化，這增加了對(duì)補(bǔ)電控制算法復(fù)雜度的要求。分布式電源包括多種類型，如光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)能等，每種技術(shù)都有其特定的性能特點(diǎn)和補(bǔ)電需求，這對(duì)電網(wǎng)資源的編排帶了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的方法往往計(jì)算復(fù)雜度過高且考慮電網(wǎng)特征不全面，在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境中決策時(shí)間過長(zhǎng)，無法滿足未來大規(guī)模分布式電源補(bǔ)電快速響應(yīng)及高資源利用率的需求，造成運(yùn)營(yíng)商的成本上升且用戶的服務(wù)質(zhì)量得不到滿足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種能夠提升補(bǔ)電響應(yīng)速度和資源利用率的分布式電源智能補(bǔ)電方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提出了一種分布式電源智能補(bǔ)電方法，所述分布式電源智能補(bǔ)電方法包括：

4、s1、提取電網(wǎng)環(huán)境特征并獲取分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求，基于網(wǎng)絡(luò)嵌入策略將提取得到的電網(wǎng)環(huán)境特征轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)帶權(quán)圖以及將獲取到的分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖；

5、s2、構(gòu)建策略網(wǎng)絡(luò)，利用電網(wǎng)帶權(quán)圖與補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖通過深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法對(duì)策略網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案；

6、s3、基于分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案，使用最短路徑算法對(duì)分布式電源之間的鏈路進(jìn)行優(yōu)化，得到鏈路選擇方案；

7、s4、基于分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案與鏈路選擇方案完成分布式電源補(bǔ)電。

8、s1中，所述電網(wǎng)帶權(quán)圖的表達(dá)式為ge＝{ne,le，ane,ale}；其中ne表示電力系統(tǒng)中補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)集合，補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)是指電力系統(tǒng)中具備為分布式電源補(bǔ)電能力的節(jié)點(diǎn)；ane表示補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的屬性集合，其包括第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的總電量pi、第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)電功率wi、電力系統(tǒng)中與第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)相連的其他補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)數(shù)量le表示補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)間輸電鏈路集合；ale表示節(jié)點(diǎn)間輸電鏈路的屬性集合，其包括第i個(gè)輸電鏈路的最大承載功率zi；

9、所述補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖的表達(dá)式為gd＝{nd,ld,and,ald}，其中nd表示補(bǔ)電請(qǐng)求中分布式電源集合；and表示分布式電源的資源需求集合，其包含第k個(gè)分布式電源的需補(bǔ)電量ek、第k個(gè)分布式電源的補(bǔ)電功率需求vk；ld是分布式電源間鏈路集合；ald表示分布式電源間鏈路的需求集合，其包括第k個(gè)分布式電源間鏈路的功率占用量mk。

10、所述s2包括：s21、構(gòu)建狀態(tài)空間；具體構(gòu)建步驟包括：抽取每個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的特征組成向量

11、表示第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的剩余電量，其計(jì)算公式為：

12、

13、上式中，表示電力系統(tǒng)中第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)；表示補(bǔ)電請(qǐng)求中第k個(gè)分布式電源；表示部署在電力系統(tǒng)中第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)中的分布式電源個(gè)數(shù)；

14、表示第i個(gè)輸電鏈路的當(dāng)前可承載功率，其計(jì)算公式為：

15、

16、上式中，表示電力系統(tǒng)中第i條輸電鏈路；表示第k條分布式電源間鏈路；表示部署在電力系統(tǒng)中第i條輸電鏈路中的分布式電源間鏈路個(gè)數(shù)；

17、表示第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)與其他補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)間的平均距離，其計(jì)算公式為：

18、

19、上式中，表示第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)與第y個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)之間的距離；|ne|表示電力系統(tǒng)中補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的總數(shù)；

20、然后將所有補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的向量v聚合為以下的特征矩陣me，以形成狀態(tài)空間：

21、

22、s22、構(gòu)建策略網(wǎng)絡(luò)；所述策略網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、卷積層、概率層、過濾層、輸出層；所述輸入層用于從狀態(tài)空間接收特征矩陣me；所述卷積層用于基于特征矩陣me提取得到第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的可用資源向量

23、

24、上式中，relu為激活函數(shù)；w為權(quán)重；b為偏置；

25、所述概率層用于求解得到第k個(gè)分布式電源部署在電力系統(tǒng)中各個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的概率；第k個(gè)分布式電源部署在電力系統(tǒng)中第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的概率的計(jì)算公式為：

26、

27、所述過濾層用于剔除不滿足以下資源約束的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)：

28、當(dāng)前電量約束：

29、功率需求約束：

30、最大承載功率約束：

31、所述輸出層用于使用貪婪策略從通過過濾層的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)中選擇概率最大的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)作為第k個(gè)分布式電源的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)；

32、s23、計(jì)算損失函數(shù)并通過梯度反向傳播更新策略網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)梯度，直至策略網(wǎng)絡(luò)收斂，輸出分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案。

33、s23中，所述損失函數(shù)loss為：

34、

35、上式中，γk表示第k個(gè)分布式電源的真實(shí)標(biāo)簽向量，若第k個(gè)分布式電源部署在第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)中，則真實(shí)標(biāo)簽向量中第i維設(shè)置為1，其余維度設(shè)置為0；

36、所述策略網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)梯度更新公式為：

37、g＝lr·reward·gs；

38、

39、

40、

41、上式中，g表示更新后的參數(shù)梯度；lr表示學(xué)習(xí)率；reward表示獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)；gs表示更新前的參數(shù)梯度，通過對(duì)損失函數(shù)loss求導(dǎo)獲得；reve(gd，t)為電力系統(tǒng)提供補(bǔ)電服務(wù)所獲得的收入；cost(gd，t)表示電力系統(tǒng)提供補(bǔ)電服務(wù)所消耗的成本；表示兩個(gè)分布式電源在電力節(jié)點(diǎn)中互達(dá)的實(shí)際跳數(shù)；|ld|表示分布式電源間鏈路的個(gè)數(shù)。

42、第二方面，本發(fā)明提出了一種分布式電源智能補(bǔ)電系統(tǒng)，所述分布式電源智能補(bǔ)電系統(tǒng)包括：

43、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于提取電網(wǎng)環(huán)境特征并獲取分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求，基于網(wǎng)絡(luò)嵌入策略將提取得到的電網(wǎng)環(huán)境特征轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)帶權(quán)圖以及將獲取到的分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖；

44、補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇模塊，用于構(gòu)建策略網(wǎng)絡(luò)，將電網(wǎng)環(huán)境特征與分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求輸入策略網(wǎng)絡(luò)，使用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法對(duì)策略網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案；

45、鏈路選擇模塊，用于基于分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案，使用最短路徑算法對(duì)鏈路進(jìn)行選擇，得到鏈路選擇方案；

46、補(bǔ)電模塊，用于基于分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案與鏈路選擇方案完成分布式電源補(bǔ)電。

47、所述電網(wǎng)帶權(quán)圖的表達(dá)式為ge＝{ne,le,ane,ale}；其中ne表示電力系統(tǒng)中補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)集合，補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)是指電力系統(tǒng)中具備為分布式電源補(bǔ)電能力的節(jié)點(diǎn)；ane表示補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的屬性集合，其包括第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的總電量pi、第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)電功率wi、電力系統(tǒng)中與第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)相連的其他補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)數(shù)量le表示補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)間輸電鏈路集合；ale表示節(jié)點(diǎn)間輸電鏈路的屬性集合，其包括第i個(gè)輸電鏈路的最大承載功率zi；

48、所述補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖的表達(dá)式為：gd＝{nd,ld,and,ald}；其中nd表示補(bǔ)電請(qǐng)求中分布式電源集合；and表示分布式電源的資源需求集合，其包含第k個(gè)分布式電源的需補(bǔ)電量ek、第k個(gè)分布式電源的補(bǔ)電功率需求vk；ld是分布式電源間鏈路集合；ald表示分布式電源間鏈路的需求集合，其包括第k個(gè)分布式電源間鏈路的功率占用量mk。

49、所述補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇模塊包括狀態(tài)空間構(gòu)建模塊、策略網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與輸出模塊；所述狀態(tài)空間構(gòu)建模塊用于先抽取每個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的特征組成以下向量：

50、

51、表示第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的剩余電量，其計(jì)算公式為：

52、

53、上式中，表示電力系統(tǒng)中第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)；表示補(bǔ)電請(qǐng)求中第k個(gè)分布式電源；表示部署在電力系統(tǒng)中第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)中的分布式電源個(gè)數(shù)；

54、表示第i個(gè)輸電鏈路的當(dāng)前可承載功率，其計(jì)算公式為：

55、

56、上式中，表示電力系統(tǒng)中第i條輸電鏈路；表示第k條分布式電源間鏈路；表示部署在電力系統(tǒng)中第i條輸電鏈路中的分布式電源間鏈路個(gè)數(shù)；

57、表示第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)與其他補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)間的平均距離，其計(jì)算公式為：

58、

59、上式中，表示第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)與第y個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)之間的距離；|ne|表示電力系統(tǒng)中補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的總數(shù)；

60、然后將所有補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的向量v聚合為以下的特征矩陣me，以形成狀態(tài)空間：

61、

62、所述策略網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊用于構(gòu)建策略網(wǎng)絡(luò)；

63、所述策略網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、卷積層、概率層、過濾層、輸出層；

64、所述輸入層用于從狀態(tài)空間接收特征矩陣me；

65、所述卷積層用于基于特征矩陣me提取得到第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的可用資源向量

66、上式中，relu為激活函數(shù)；w為權(quán)重；b為偏置；

67、所述概率層用于求解得到第k個(gè)分布式電源部署在電力系統(tǒng)中各個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的概率；第k個(gè)分布式電源部署在電力系統(tǒng)中第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)的概率的計(jì)算公式為：

68、

69、所述過濾層用于剔除不滿足以下資源約束的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)：

70、當(dāng)前電量約束：

71、

72、功率需求約束：

73、

74、最大承載功率約束：

75、

76、所述輸出層用于使用貪婪策略從通過過濾層的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)中選擇概率最大的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)作為第k個(gè)分布式電源的補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)；

77、所述網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與輸出模塊用于計(jì)算損失函數(shù)并通過梯度反向傳播更新策略網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)梯度，直至策略網(wǎng)絡(luò)收斂；

78、最后輸出分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案。

79、所述損失函數(shù)loss為：

80、

81、上式中，γk表示第k個(gè)分布式電源的真實(shí)標(biāo)簽向量；

82、若第k個(gè)分布式電源部署在第i個(gè)補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)中，則真實(shí)標(biāo)簽向量中第i維設(shè)置為1，其余維度設(shè)置為0；

83、所述策略網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)梯度更新公式為：

84、g＝lr·rreward·gs；

85、

86、

87、

88、上式中，g表示更新后的參數(shù)梯度；lr表示學(xué)習(xí)率；reward表示獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)；gs表示更新前的參數(shù)梯度，通過對(duì)損失函數(shù)loss求導(dǎo)獲得；reve(gd，t)為電力系統(tǒng)提供補(bǔ)電服務(wù)所獲得的收入；cost(gd，t)表示電力系統(tǒng)提供補(bǔ)電服務(wù)所消耗的成本；表示兩個(gè)分布式電源在電力節(jié)點(diǎn)中互達(dá)的實(shí)際跳數(shù)；|ld|表示分布式電源間鏈路的個(gè)數(shù)。

89、第三方面，本發(fā)明提出了一種分布式電源智能補(bǔ)電設(shè)備，所述分布式電源智能補(bǔ)電設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序代碼，并將所述計(jì)算機(jī)程序代碼傳輸給所述處理器；所述處理器用于根據(jù)所述計(jì)算機(jī)程序代碼中的指令執(zhí)行前述的分布式電源智能補(bǔ)電方法。

90、第四方面，本發(fā)明提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述的分布式電源智能補(bǔ)電方法。

91、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

92、1、本發(fā)明所述一種分布式電源智能補(bǔ)電方法，先提取電網(wǎng)環(huán)境特征并獲取分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求，基于網(wǎng)絡(luò)嵌入策略將提取得到的電網(wǎng)環(huán)境特征轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)帶權(quán)圖以及將獲取到的分布式電源的補(bǔ)電請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖，再構(gòu)建策略網(wǎng)絡(luò)，利用電網(wǎng)帶權(quán)圖與補(bǔ)電請(qǐng)求帶權(quán)圖通過深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法對(duì)策略網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案，然后基于分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案，使用最短路徑算法對(duì)分布式電源之間的鏈路進(jìn)行優(yōu)化，得到鏈路選擇方案，最后基于分布式電源對(duì)于補(bǔ)電節(jié)點(diǎn)選擇方案與鏈路選擇方案完成分布式電源補(bǔ)電；上述設(shè)計(jì)將分布式電源補(bǔ)電問題建模為經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)嵌入問題，并利用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法充分捕獲電網(wǎng)能源特征間的非線性關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)了分布式電源在電網(wǎng)環(huán)境中的智能補(bǔ)電，能夠在不斷變化的電力需求以及高分布式電源靈活性環(huán)境下自我學(xué)習(xí)并優(yōu)化補(bǔ)電策略，從而提升響應(yīng)速度以及電網(wǎng)資源利用率，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。因此，本發(fā)明能夠提升響應(yīng)速度以及電網(wǎng)資源利用率，適合于大規(guī)模分布式電源補(bǔ)電場(chǎng)景下應(yīng)用。

93、2、本發(fā)明所述一種分布式電源智能補(bǔ)電方法，使用收益支出比這一指標(biāo)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，能夠同時(shí)考慮分布式電源補(bǔ)電操作中的收益與支出成本，還能反映出電力系統(tǒng)資源的使用效率，策略網(wǎng)絡(luò)根據(jù)獎(jiǎng)勵(lì)值來決定其后續(xù)部署動(dòng)作，從而提升分布式電源補(bǔ)電請(qǐng)求成功率并進(jìn)一步提高電網(wǎng)資源利用率。因此，本發(fā)明能夠提升分布式電源補(bǔ)電請(qǐng)求成功率并進(jìn)一步提高電網(wǎng)資源利用率。