本發明涉及電力系統調度，尤其涉及基于信息間隙決策理論的受端電網多源協同優化方法。

背景技術：

1、隨著“雙碳”目標的持續推進，全國范圍內清潔能源裝機容量不斷提升，給電網的安全運行與新能源的消納帶來重大挑戰。同時，新能源和大型水電基地通常遠離負荷中心，直流輸電設備和新能源系統比例的不斷增加，通過直流線路輸入能源，容易在受端電網引起“空心化”問題，使得受端系統的電壓穩定性問題日趨嚴峻。

2、要提高受電系統的受電能力，關鍵在于實現受端電網內的多源協同優化調度，需綜合考慮受端電網內的火電機組、梯級水電機組、風電機組、儲能設備與直流輸入線路對于受端電網優化調度運行的積極作用。然而風電出力和負荷存在諸多不確定性因素，這些因素影響系統的正常穩定運行。

3、因此，如何考慮受端網絡系統內新能源出力與負荷需求的不確定性，實現多能協同，提高受電系統的受電能力，促進新能源的消納，是受端網絡亟須解決的問題。

技術實現思路

1、本發明提供一種基于信息間隙決策理論的受端電網多源協同優化方法，以解決受端網絡在多源協同作用下，以及新能源和負荷不確定性環境下，如何提高受電能力的問題。

2、本發明通過下述技術方案實現：

3、本發明的第一方面，提供了一種基于信息間隙決策理論的受端電網多源協同優化方法，包括：

4、以受端電網的最小化運行成本為目標函數，建立所述受端電網的多源協同優化調度模型；

5、以風電出力和負荷需求的不確定參數的最大化不利擾動為目標，建立信息間隙決策理論的不確定度模型；

6、以所述不確定度模型作為上層目標函數、所述多源協同優化調度模型作為下層目標函數，建立考慮風電出力和負荷不確定性的信息間隙決策理論模型；

7、求解所述信息間隙決策理論模型，得到所述受端電網的多源協同調度方案。

8、本發明考慮風電出力與負荷需求不確定性的極限情況，以保證受端網絡的運行總成本小于期望值并規避不確定性帶來的風險為決策目標，建立基于信息間隙決策理論的雙層優化模型，以風電出力和負荷不確定性約束運行成本模型，從而保證決策兼顧經濟性與魯棒性，提高了受端電網的受電能力，對于實現多能協同、提高新能源消納能力具有積極作用。

9、進一步地，所述受端電網的最小化運行成本的目標函數為：

10、

11、其中，min是最小化函數，t為時段編號，g表示火電機組，w表示風電機組，e為煤耗成本曲線分段編號，cge表示火電機組g在第e段的增量煤耗，pget表示t時段火電機組g在第e段的發電量，分別表示火電機組g在t時段的啟、停燃料消耗，cfuel表示燃料單位價格，cw表示單位棄風懲罰成本，表示t時段風電機組w的棄風量。

12、進一步地，所述多源協同優化調度模型的約束條件包括：支路潮流約束、節點平衡約束、火電機組運行約束、梯級水電機組運行約束、風電機組運行約束、儲能設備約束、直流輸電線路約束和svc運行約束。

13、進一步地，在求解所述信息間隙決策理論模型之前，將所述梯級水電機組運行約束進行線性化處理，方法為：將發電流量和庫容分別劃分為多個連續的發電流量區間和庫容區間，將發電容量和庫容組成的平面投影劃分為(m-1)×(n-1)維的網格，其中m-1為發電流量區間個數，n-1為庫容區間的個數，m、n為大于等于2的整數，將每個網格沿對角線分為左上三角形和右下三角形，通過所述電流量區間、庫容區間和三角形網格對所述梯級水電機組運行約束進行表示，得到線性化梯級水電機組運行約束，表示如下：

14、p＝ηl(h0+αe)

15、

16、φij≤λi,j+1+λi-1,j+λij+μi+1,j+μi,j-1+μij

17、

18、

19、其中，p表示水電站的發電功率，pij表示li與ej下水電站發電功率的取值；

20、η表示水電站的水電轉換效率，l表示發電流量，e表示庫容，li表示第i個流量區間的下限值，ej表示第j個庫容區間的下限值，h0表示水電站初始水頭，α表示水電站水頭系數；

21、λij為0-1變量，表示是否取到發電流量和庫容組成的平面投影的編號為(i,j+1)網格的右下三角，類似地，λi-1,j表示是否取到編號為(i-1,j)網格的左下三角，λi,j+1表示是否取到編號為(i,j+1)網格的右上三角；μij為0-1變量，表示是否取到編號為(i,j+1)網格的左上三角，類似地，μi+1,j表示是否取到編號為(i+1,j)網格的右上三角，μi,j-1表示是否取到編號為(i,j-1)網格的左下三角；φij為引入的連續輔助變量。

22、進一步地，在求解所述信息間隙決策理論模型之前，將所述支路潮流約束約束進行線性化，方法為：根據輸電網實際情況，令節點之間的相角差θij,t取值滿足sinθij,t≈θij,t，各個節點電壓接近額定電壓，并定義vij,t＝vit-vjt，將和視為獨立變量，得到有功潮流和無功潮流的線性化約束形式，表示為：

23、

24、其中，pij,t表示t時段輸電線路(i,j)上的有功潮流，qij,t表示t時段輸電線路(i,j)上的無功潮流；

25、vit表示t時段節點i電壓幅值，vjt表示t時段節點j的電壓幅值，vij,t表示t時段節點i和節點j之間的電壓差；

26、gij表示導納矩陣中對應線路(i,j)的實部，bij表示導納矩陣中對應線路(i,j)的虛部，θij,t表示為t時段節點i、j之間的相角差；

27、根據在基準運行狀態下的節點電壓幅值和電壓相角，對有功功率損耗和無功功率損耗進行一階泰勒級數展開，得到有功功率損耗和無功功率損耗的線性化約束形式，表示為：

28、

29、

30、其中，表示t時段線路(i,j)上的有功功率損耗，表示t時段線路(i,j)上的無功功率損耗；

31、gij表示導納矩陣中對應線路(i,j)的實部，bij表示導納矩陣中對應線路(i,j)的虛部，θij,t表示t時段節點i、j之間的相角差，vit表示t時段節點i電壓幅值，vjt表示t時段節點j的電壓幅值；

32、表示基準運行狀態下t時段輸電線路(i,j)上的無功潮流，表示基準運行狀態下t時段節點i電壓幅值，表示基準運行狀態下t時段節點j的電壓幅值。

33、進一步地，確定性模型的抽象形式表示為：

34、min?atx+bty+ctz

35、s.t.x∈{0,1}

36、ax+by+dz≤d

37、其中，a、b、c、d、a、b、d為抽象矩陣形式和向量，代表目標函數和約束條件的系數，x為二進制變量，指代機組啟停、直流線路功率調整、水電轉換約束線性化輔助變量、儲能設備充放電策略，y為連續變量，包括機組有功與無功出力、水電站庫容、直流輸入功率、儲能充放電功率、儲能容量、svc無功支撐功率、電壓、相角、模型線性化輔助變量，z表示棄風變量；第一行約束限制變量x的取值范圍，第二行約束為系統整體運行約束，包括潮流約束、節點平衡約束、各機組出力約束、儲能設備約束、直流輸電線路約束和svc運行約束；

38、所述隱式不確定度模型表示為：

39、maxβ

40、s.t.max?atx+bty+ctz≤(1+ω)c0

41、x∈{0,1}

42、ax+by+dz≤d

43、

44、其中，β表示風電出力和負荷需求的不確定度，s.t.之后的公式為約束條件，a、b、c、d、a、b、d為抽象矩陣形式和向量，代表目標函數和約束條件的系數，x為二進制變量，指代機組啟停、直流線路功率調整、水電轉換約束線性化輔助變量、儲能設備充放電策略，y為連續變量，包括機組有功與無功出力、水電站庫容、直流輸入功率、儲能充放電功率、儲能容量、svc無功支撐功率、電壓、相角、模型線性化輔助變量，z表示棄風變量，c0為確定性模型下求出的系統成本，ω為系統成本的偏差系數，為部分變量預測值；第一行約束限制在不確定度下系統運行總成本不超越偏差系數限制，第二行約束條件限制變量x的取值范圍，第二行約束為系統整體運行約束，包括潮流約束、節點平衡約束、各機組出力約束、儲能設備約束、直流輸電線路約束和svc運行約束，第四行約束條件描述變量在不確定度下的隱式限制。

45、進一步地，在求解所述信息間隙決策理論模型之前，將所述上層目標函數和下層目標函數合并為單層模型，由于考慮的是負荷與風電不確定度，則可將隱式的不確定度下變量約束轉換為顯式表達，具體表示為：

46、maxβ

47、s.t.atx+bty+ctz≤(1+ω)c0

48、x∈{0,1}

49、ax+by+dz≤d

50、

51、其中，β表示風電出力和負荷需求的不確定度，s.t.之后的公式為約束條件，a、b、c、d、a、b、d為抽象矩陣形式和向量，代表目標函數和約束條件的系數，x為二進制變量，指代機組啟停、直流線路功率調整、水電轉換約束線性化輔助變量、儲能設備充放電策略，y為連續變量，包括機組有功與無功出力、水電站庫容、直流輸入功率、儲能充放電功率、儲能容量、svc無功支撐功率、電壓、相角、模型線性化輔助變量，z表示棄風變量，c0為確定性模型下求出的系統成本，ω為系統成本的偏差系數；e、f為運算矩陣；為部分變量預測值。

52、本發明的第二方面，提供了一種基于信息間隙決策理論的受端電網多源協同優化裝置，包括：

53、第一建模模塊，用于以受端電網的最小化運行成本為目標函數，建立所述受端電網的多源協同優化調度模型；

54、第二建模模塊，用于以風電出力和負荷需求的不確定參數的最大化不利擾動為目標，建立信息間隙決策理論的隱式不確定度模型；

55、第三建模模塊，用于以所述隱式不確定度模型作為上層目標函數、所述多源協同優化調度模型作為下層目標函數，建立考慮風電出力和負荷不確定性的信息間隙決策理論模型；

56、優化求解模塊，用于求解所述信息間隙決策理論模型，得到所述受端電網的多源協同調度方案。

57、本發明的第三方面，提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現本發明第一方面任意一項所述的基于信息間隙決策理論的受端電網多源協同優化方法。

58、本發明的第四方面，提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現本發明第一方面任意一項所述的基于信息間隙決策理論的受端電網多源協同優化方法。

59、本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

60、本考慮新能源出力與負荷需求不確定性的受端電網多源協同優化能夠更好的權衡經濟性與魯棒性，有效實現系統的多源協同優化，促進新能源消納。

61、綜合考慮受端電網內的火電機組、梯級水電機組、風電機組、儲能設備與直流輸入線路對于受端電網優化調度運行的積極作用，減少受端系統棄風，提高新能源的消納能力。