本發明屬于資源協同控制，更具體地，涉及一種物聯終端分層分區自治的分布式資源協同控制方法。

背景技術：

1、分布式資源的大量加入，傳統的配電網集中式運行管理方法不再適用，因此配電網分層分區控制與精細化能量管理成為可能。分布式電源大量滲透，一方面可以作為靈活性資源用于協調處理配電網的運行需求問題，提升配電網的韌性水平；另一方面，由于分布式資源空間分布分散，種類多，規模大，不易于管理，滲透率過高會給配電網帶來一系列運行安全問題。所以當下亟需研究一套配電網分布式資源協同控制策略解決當前調度資源種類多且分散的問題以及實現配電網經濟性、安全性等等多元化的調控需求。

2、cn117239725a的專利公開了一種分布式靈活資源聚合及分層協同調度方法及裝置，該方法包括：獲取目標區域內包含的所有分布式靈活資源的運行數據；根據運行數據對所有的分布式靈活資源進行動態集群劃分，得到分組結果；根據分組結果確定目標區域的多維度聚合信息；基于多維度聚合信息搭建分層協同控制模型；分層協同控制模型包括第一層模型、第二層模型以及第三層模型；通過資源調度優化算法迭代優化第一目標函數、第二目標函數以及第三目標函數，輸出分布式靈活資源的優化調度方案。但是，為同時考慮臺區內部自治劃分和配電網整體的運行最優，也為考慮中、長時間尺度能源調度管理的需求，難以實現分層分區協同框架下配電網調控不同控制目標的協調以及中長期調度、短期調度的協調，除此之外，未能夠考慮到分布式能源大量加入后，如何實現在全局優化+局部自治的情況下分區分層利用靈活性資源解決低概率，高嚴重度這類場景問題。

技術實現思路

1、為解決現有技術中存在的不足，本發明提供一種物聯終端分層分區自治的分布式資源協同控制方法。

2、本發明采用如下的技術方案。

3、本發明的第一方面提出了一種物聯終端分層分區自治的分布式資源協同控制方法，其特征在于，包括：

4、基于內部自治原則對臺區層建立等值模型；等值模型包括饋線-臺區層功率交換條件、臺區目標函數和臺區約束條件，以等值模型中的臺區的目標函數最低為目標，且在滿足饋線-臺區層功率交換條件和臺區約束條件下，調整臺區的分布式資源；所述分布式資源包括有功功率、無功功率；

5、對饋線層進行隨機的區域劃分，根據劃分后的饋線層區域計算模塊度指標值、有功和無功功率平衡指標值，并將三個指標值融合為綜合模塊度分區指標值，根據綜合模塊度分區指標值對饋線層進行區域劃分；

6、基于饋線層劃分出的區域建立饋線層的調度模型，調度模型包括饋線層每個區域的目標函數和饋線層約束條件；；以優化后的調度模型中的饋線層每個區域的目標函數最低為目標，且在滿足饋線-臺區層功率交換條件和饋線層約束條件下，調整饋線層區的分布式資源；

7、采用優化交替向乘子admm算法對饋線層的調度模型和饋線層區的分布式資源進行區間分布式協調優化，按照優化后的饋線層區的分布式資源對饋線層進行調整。

8、優選地，所述饋線-臺區層功率交換條件為臺區中所有的饋線層和臺區層耦合節點處的饋線區域側交換的有功和無功功率變量分別等于對應臺區層交換的有功和無功功率變量。

9、優選地，所述臺區目標函數為：

10、minf＝cdg+cess+cpgrid

11、

12、式中：其中cdg為棄光懲罰成本、cess為分布式儲能運行維護成本、cpgrid為臺區與饋線層功率交互懲罰成本，為棄光懲罰成本系數，為t時刻臺區內第l個光伏的棄光功率，ndg為臺區內部分布式光伏的數量；和分別為t時刻第s個分布式儲能的充、放電功率，為單位功率儲能的運行維護成本，ness為臺區內部分布式儲能的數量；是t時刻臺區與上級電網饋線側功率交互懲罰成本系數，ptup是t時刻臺區層與饋線層交互功率實際值；t為時間長度；

13、所述臺區約束條件包括功率平衡約束、分布式儲能約束、分布式光伏發電約束。

14、優選地，所述對饋線層進行隨機的區域劃分，根據劃分后的饋線層區域計算模塊度指標值、有功和無功功率平衡指標值，并將三個指標值融合為綜合模塊度分區指標值，根據綜合模塊度分區指標值對饋線層進行區域劃分，具體為：

15、選取光伏滲透率最高的時間場景對饋線層進行區域劃分，對饋線層進行隨機的區域劃分，劃分后分別計算該時間場景下的模塊度指標值、有功平衡度指標值和無功平衡度指標值，并將三個指標值通過設定的權重進行線性加和獲得綜合模塊度分區指標，并以綜合模塊度分區指標達到最大作為目標函數，用預訓練好的遺傳算法優化區域劃分。

16、優選地，所述計算模塊度指標值，具體為：

17、通過電氣距離計算饋線層的連接節點i和j之間的邊的權重wij：

18、

19、式中：δvi表示節點電壓i幅值變化量；δqj為節點j無功變化量；分別表示節點j無功變化對節點i、節點j電壓幅值的靈敏度；dij反映了節點j無功功率變化時，節點i電壓受影響程度的比率變化；n表示配網中的節點數量；dij表示節點i和j之間的電氣距離；diβ、djβ分別表示節點β無功功率變化時，節點i、節點j電壓受影響程度的比率變化；

20、模塊度指標值計算公式如下：

21、

22、式中：χ為模塊度指標值；ω為饋線層節點集合；wij為連接節點i和j之間的邊的權重，wi為與節點i相連的邊的權重之和，wj為與節點j相連的邊的權重之和，σ是所有節點兩兩之間的邊的權重之和；當i和j在同一個分區時，δ(i,j)為1，反之則為0。

23、優選地，所述有功和無功功率平衡度指標值，具體為：

24、隨機劃分饋線層區域，無功功率平衡度，計算公式為：

25、

26、式中：nclu表示饋線層區域數量，為第ν個饋線區域在t時刻的凈無功功率值，為第ν個饋線區域在t時刻的提供的無功功率最大值，為第ν個饋線區域在t時刻的無功功率負荷需求值；

27、有功平衡度指標值，計算公式為：

28、

29、

30、式中：為第ν個饋線區域在t時刻的凈有功功率值；為第ν個饋線區域在t時刻的提供的有功功率最大值，為第ν個饋線區域在t時刻的有功功率需求值。

31、優選地，所述建立饋線層的調度模型，具體為：

32、饋線層的調度模型包括饋線層每個區域的目標函數和饋線層約束條件；

33、第ν個饋線區域的目標函數為：

34、

35、式中：為第ν個饋線區域的新能源棄用成本；為第ν個饋線區域儲能運行維護成本；為第ν個饋線區域ν的主網購電成本；為第ν個饋線區域的網損成本；

36、所述饋線層約束條件包括distflow潮流約束、功率平衡約束、儲能電站荷電狀態約束、節點電壓約束、光伏電站發電約束、主網-饋線交互功率上下限約束；且所有饋線層區域要滿足饋線-臺區層功率交換。

37、優選地，所述采用優化交替向乘子admm算法對饋線層的調度模型和饋線層區的分布式資源進行區間分布式協調優化，具體為：

38、根據配電網的實測數據設定全局變量的初值，并設定所有饋線層區域的拉格朗日乘子初值和懲罰參數初值為0，

39、所述全局變量為饋線層輸入和輸出端的有功功率、無功功率、電壓、電流、電壓與電流的相位差；所述邊界數據為不同分區或節點之間交換的信息，包括電壓、電流、有功功率、無功功率以及控制指令、狀態信息；所述懲罰參數是饋線層區域每次迭代優化的無功補償數值；

40、建立與饋線層的調度模型中的目標函數對應的拉格朗日增廣函數，任意兩個相鄰的饋線層區域a和饋線層區域b對應的拉格朗日增廣函數如下：

41、

42、

43、式中：ψk是本次迭代的懲罰參數，xa、xb是分別為饋線層區域a、饋線層區域b內部的決策變量；所述決策變量為對應饋線層區域經過優化計算后的有功無功變化值；

44、fa、fb是饋線層區域a、饋線層區域b的目標函數；分別是饋線層區域a、饋線層區域b內部本次迭代優化計算得到上游節點i向節點j流出的功率交互結果；分別是下一次迭代的固定參考值；分別是第k次迭代對應的饋線層區域a、饋線層區域b的拉格朗日乘子。

45、更新每個饋線層區域內部的決策變量；并行優化求解每個區域內部的拉格朗日增廣函數，將求解的結果作為更新后下一次迭代的固定值

46、重復更新每個饋線層區域內部的決策變量直到判斷算法收斂，輸出最終的饋線層區域a和饋線層區域b對應的拉格朗日增廣函數的值作為優化后的饋線層區域a和饋線層區域b的分布式資源。

47、優選地，所述優化的admm算法基于根據梯度下降方法獲得的譜步長自適應更新懲罰參數；

48、基于頻譜步長更新懲罰參數，如下所示：

49、其中，ψk+1為更新的懲罰參數，ψk為本次迭代的懲罰參數，和分別表示和拉格朗日乘子的輔助變量的變化量的相關性，ak和bk分別為fa、fb的譜步長，通過混合步長規則獲得；εcor為設定的閾值，分別為為fa、fb的變化量。

50、本發明的第二方面提出了一種使用本發明第一方面所述方法的物聯終端分層分區自治的分布式資源協同控制系統，其特征在于，包括：

51、等值模型構建模塊：用于基于內部自治原則對臺區層建立等值模型；等值模型包括饋線-臺區層功率交換條件、臺區目標函數和臺區約束條件，以等值模型中的臺區的目標函數最低為目標，且在滿足饋線-臺區層功率交換條件和臺區約束條件下，調整臺區的分布式資源；所述分布式資源包括有功功率、無功功率；

52、區域劃分模塊：用于對饋線層進行隨機的區域劃分，根據劃分后的饋線層區域計算模塊度指標值、有功和無功功率平衡指標值，并將三個指標值融合為綜合模塊度分區指標值，根據綜合模塊度分區指標值對饋線層進行區域劃分；

53、調度模型構建模塊：用于基于饋線層劃分出的區域建立饋線層的調度模型，調度模型包括饋線層每個區域的目標函數和饋線層約束條件；；以優化后的調度模型中的饋線層每個區域的目標函數最低為目標，且在滿足饋線-臺區層功率交換條件和饋線層約束條件下，調整饋線層區的分布式資源；

54、優化模塊：用于采用優化交替向乘子admm算法對饋線層的調度模型和饋線層區的分布式資源進行區間分布式協調優化，按照優化后的饋線層區的分布式資源對饋線層進行調整。

55、本發明的有益效果在于，與現有技術相比，針對大規模復雜新型配電網內部高動態、高維度、高智能主體的場景特征，以及分層分區資源高效消納與協同調控困難、集中式求解效率較低等問題，本發明使用綜合指標對饋線層進行區域劃分，有利于對配電網的各種資源以及在各種場景下進行深度分析，通過構建多時間尺度下配電網分層分區協調優化的等值模型和調度模型，考慮了多類型資源互補特性，在多時間尺度下完成配電網系統的協調調控，并采用優化admm算法進行區間分布式協調優化，平抑了分布式電源的隨機功率波動，實現分布式電源的高效消納與電力系統經濟運行。