CN109274099A - 主动配电网分层分区协调调度方法及装置 - Google Patents

主动配电网分层分区协调调度方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法及装置，首先对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。本发明包括配电网、分布式电源、储能资源的优化协调调度；构建主动配电网中心调控Agent、区域配电网Agent、单元Agent三层体系，实现分层有序优化；利用Agent间的信息交互和传递，保证整个配电网能够根据实时运行状况作出快速响应，实现整体最优运行；在保证区域经济最优与安全运行基础上，通过调度可控分布式电源、储能以及参与需求侧响应的负荷等可调度单元实现对高渗透率可再生能源的最大化消纳。

Description

主动配电网分层分区协调调度方法及装置
技术领域
本发明涉及配电***自动化的技术领域，尤其涉及基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法及装置。
背景技术
随着电力需求的不断增长和化石燃料枯竭、环境污染严重的矛盾日益加剧，清洁能源的开发和利用已经成为各个国家的首要任务。
可再生能源并网发电不仅能够缓解能源和环境压力，提高资源的利用效率，还能降低线路远距离传输的损耗，提高配电网运行的灵活性。然而，大规模分布式电源并网改变了传统配电网的供电模式，为有效接纳日益增长的分布式能源，主动配电网的技术模式营运而生。主动配电网通过灵活的网络控制技术可以实现高渗透率分布式能源的接入。
与传统的电网能量调度模型相比，主动配电网不论是在调度资源和控制变量，还是优化目标和约束条件上都有了新的改变。其调度资源和控制变量由传统的网侧扩展到需求侧，构建电源侧和需求侧的协调调度模型，充分发挥主动配电网中所有资源的作用。主动配电网的优化调度为促进可再生能源的就地消纳提供了支撑，从经济性角度来看，当可再生能源出力无法被当地负荷完全消纳时，需要远距离输送可再生能源剩余的电能，导致电网运行的成本增加，若要考虑运行的经济性，则会出现可再生能源出力被削减的现象，这又与电网的环境效益相背离。源荷储协调运行模式能够使电网消纳更多的可再生能源，然而，采用源荷储协调调度，会增加常规电源、储能***以及需求侧响应负荷的运行成本。
在优化目标上，主动配电网的优化调度不仅仅考虑潮流计算中某一时间断面上的电压水平或者网络损耗最小，而是在整个调度周期内，综合考虑电能质量，电网运行的经济性以及新能源消纳的最大化。因此，需要通过制定合理的调度策略以最低的运行成本实现可再生能源的最大化就地消纳。与此同时，间歇式可再生能源出力随机性较大，概率分布也不同，其大规模并网造成配电网节点电压偏差越限，甚至出现电压失稳等问题，有必要设计有效的控制策略在保证主动配电网经济与安全稳定的运行前提下，通过调度可控分布式电源、储能以及参与需求侧响应的负荷等可调度单元实现对高渗透率可再生能源的充分消纳。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法及装置，旨在解决大规模并网造成配电网节点电压偏差越限，甚至出现电压失稳的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，包括：
自治步骤，对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；
判定步骤，根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；
调度步骤，根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。
在上述实施例的基础上，优选的，所述自治步骤中，自治优化调度的优化目标为区域配电网时运行成本最小；所述运行成本包括区域配电网的购售电成本、区域配电网内可控分布式电源的燃料费用成本和储能的运行成本；
自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的计算公式为：
其中，N为可控分布式电源的数量；M为储能的数量；为区域配电网的购售电成本；为可控分布式电源的燃料费用成本；为储能的运行成本；T为时间周期；
区域配电网的购售电成本的计算公式为：
其中，Cp(t)为区域配电网在t时刻购买单位电能的成本；Cs(t)为区域配电网在t时刻出售单位电能的成本；为区域配电网在t时刻与主动配电网交互的功率，且购电为正，售电为负；
可控分布式电源的燃料费用成本的计算公式为：
其中，为可控分布式电源在t时刻输出的有功功率；a、b、c为发电成本系数；
储能的运行成本的计算公式为：
其中，为储能在t时刻输出的有功功率；C(PESS)为储能单位容量的运行成本；Δt为储能运行时长。
在上述实施例的基础上，优选的，自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的约束包括有功功率平衡约束、可控分布式电源约束、储能约束、节点电压约束、潮流约束、区域配电网与主动配电网功率交互约束，其中，
有功功率平衡约束满足：
其中，为***中不可控风电在t时刻输出的有功功率；为***中不可控光伏在t时刻输出的有功功率；为t时刻负荷的有功功率；
可控分布式电源约束满足：
其中，为可控分布式电源n在t时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n在t-1时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n有功出力下限；为可控分布式电源n有功出力上限；Rdown,n为可控分布式电源n向下爬坡速率的最大值；Rup,n为可控分布式电源n向上爬坡速率的最大值；
储能约束满足：
其中，为储能m在t时刻输出的有功功率；为储能m充放电功率的下限值；为储能m充放电功率的上限值；为储能m在t时刻的荷电状态；SOCmin,m为储能m的最小荷电状态；SOCmax,m为储能m的最大荷电状态；EESS,m(0)为储能m的初始容量；EESS,m(T)为储能m调度结束后的容量；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
潮流约束满足：
其中，为t时刻流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网与主动配电网功率交互约束满足：
其中，为区域配电网与主动配电网交互的有功功率限值。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述判定步骤中，区域配电网Agent将自治优化调度结果上报给主动配电网中心调控Agent；
主动配电网中心调控Agent根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性；
所述支路电压稳定性指标VSI的计算公式为：
VSIk＝4[(XijPj-RijQj)2+(XijQj+RijPj)Vi 2]/Vi 4；
其中，VSIk为主动配电网支路k的VSI；Rij、Xij分别为主动配电网支路k的电阻值和电抗值；Pj、Qj分别为支路k的功率接收端点j的有功功率和无功功率；Vi为支路k的功率发送端点i的电压幅值；
并且，电压稳定性指标VSIk的值越大，该支路电压稳定性越差，VSIk小于1时，***电压稳定；VSIk等于1时，***电压处于临界稳定；VSIk大于1时，该支路电压失去稳定。
在上述实施例的基础上，优选的，根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性的安全校验模型为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}；
满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
即，整个配电***中最薄弱支路的电压稳定性指标小于1；
不满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1。
在上述实施例的基础上，优选的，所述调度步骤中，主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数满足：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数的约束包括主动配电网功率平衡约束、节点电压约束、母线功率约束、线路传输能力约束、区域配电网Agent约束，其中，
主动配电网功率平衡约束满足：
其中，Gij为电导；Bij为电纳；Pgrid为变电站母线注入主动配电网的有功功率；Qgrid为变电站母线注入主动配电网的无功功率；Pr为区域r与主动配电网交换的有功功率；Qr为区域r与主动配电网交换的无功功率；Pl为负荷有功功率；Ql为负荷无功功率；i、j为节点编号；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
母线功率约束满足：
其中，为变电站母线注入主动配电网的最大有功功率；
线路传输能力约束满足：
|Il|≤Il,max；
其中，Il为流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网Agent约束满足：
其中，Pr,t为区域配电网Agentr在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的优化功率值；为区域配电网Agent r在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的最大可调度功率。
在上述实施例的基础上，优选的，
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1成立，则执行调度步骤，进行主动配电网中心调控全局优化调度，并将全局优化调度结果返回判定步骤；
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1成立，则区域配电网、分布式电源、储能资源的自治优化调度结果为主动配电网全局优化调度。
一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度装置，包括：
自治模块，用于对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；
判定模块，用于根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；
调度模块，用于根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。
在上述实施例的基础上，优选的，对于自治模块，自治优化调度的优化目标为区域配电网时运行成本最小；所述运行成本包括区域配电网的购售电成本、区域配电网内可控分布式电源的燃料费用成本和储能的运行成本；
自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的计算公式为：
其中，N为可控分布式电源的数量；M为储能的数量；为区域配电网的购售电成本；为可控分布式电源的燃料费用成本；为储能的运行成本；T为时间周期；
区域配电网的购售电成本的计算公式为：
其中，Cp(t)为区域配电网在t时刻购买单位电能的成本；Cs(t)为区域配电网在t时刻出售单位电能的成本；为区域配电网在t时刻与主动配电网交互的功率，且购电为正，售电为负；
可控分布式电源的燃料费用成本的计算公式为：
其中，为可控分布式电源在t时刻输出的有功功率；a、b、c为发电成本系数；
储能的运行成本的计算公式为：
其中，为储能在t时刻输出的有功功率；C(PESS)为储能单位容量的运行成本；Δt为储能运行时长。
在上述实施例的基础上，优选的，自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的约束包括有功功率平衡约束、可控分布式电源约束、储能约束、节点电压约束、潮流约束、区域配电网与主动配电网功率交互约束，其中，
有功功率平衡约束满足：
其中，为***中不可控风电在t时刻输出的有功功率；为***中不可控光伏在t时刻输出的有功功率；为t时刻负荷的有功功率；
可控分布式电源约束满足：
其中，为可控分布式电源n在t时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n在t-1时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n有功出力下限；为可控分布式电源n有功出力上限；Rdown,n为可控分布式电源n向下爬坡速率的最大值；Rup,n为可控分布式电源n向上爬坡速率的最大值；
储能约束满足：
其中，为储能m在t时刻输出的有功功率；为储能m充放电功率的下限值；为储能m充放电功率的上限值；为储能m在t时刻的荷电状态；SOCmin,m为储能m的最小荷电状态；SOCmax,m为储能m的最大荷电状态；EESS,m(0)为储能m的初始容量；EESS,m(T)为储能m调度结束后的容量；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
潮流约束满足：
其中，为t时刻流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网与主动配电网功率交互约束满足：
其中，为区域配电网与主动配电网交互的有功功率限值。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法及装置，包括配电网、分布式电源、储能资源的优化协调调度；构建主动配电网中心调控Agent、区域配电网Agent、单元Agent三层体系，实现分层有序优化；利用Agent间的信息交互和传递，保证整个配电网能够根据实时运行状况作出快速响应，实现整体最优运行；在保证区域经济最优与安全运行基础上，通过调度可控分布式电源、储能以及参与需求侧响应的负荷等可调度单元实现对高渗透率可再生能源的最大化消纳。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了本发明实施例提供的一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种主动配电网分层分区协调调度方法体系结构图；
图4示出了本发明实施例提供的一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度装置的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
具体实施例一
本发明实施例将风机、光伏、柴油发电机、储能这四种分布式电源、可中断负荷作为主动配电网的运行优化手段，将含有多条馈线、多种运行优化手段的复杂主动配电网作为优化调度对象。
如图1、图3所示，本发明实施例提供了一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，包括：
自治步骤S101，对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；
判定步骤S102，根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；
调度步骤S103，根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。
区域配电网的划分可以为：馈线上从分支界定开关到馈线末端，如果包含可再生能源与储能***，可再生能源与可调度负荷，或者可再生能源与可控分布式电源，则将其视为一个独立的控制区域，称为区域配电网,并构成区域配电网Agent。
基于风机、光伏等不可控分布式电源出力不确定性的影响，考虑配电公司的经济效益以及储能对电网削峰填谷的作用，对于储能、可控分布式电源的有功出力进行优化调度。以配电网的运行成本最小为优化目标，运行成本主要括区域配电网从大电网的购售电成本、可控分布式电源的燃料费用成本以及储能的运行成本，对可控分布式电源和储能的有功出力进行优化。
优选的，所述自治步骤S101中，自治优化调度的优化目标为区域配电网时运行成本最小；所述运行成本包括区域配电网的购售电成本、区域配电网内可控分布式电源的燃料费用成本和储能的运行成本；
自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的计算公式为：
其中，N为可控分布式电源的数量，主要指柴油发电机、微型燃气轮机；M为储能的数量；为区域配电网的购售电成本；为可控分布式电源的燃料费用成本；为储能的运行成本；T为时间周期；
区域配电网的购售电成本的计算公式为：
其中，Cp(t)为区域配电网在t时刻购买单位电能的成本；Cs(t)为区域配电网在t时刻出售单位电能的成本；为区域配电网在t时刻与主动配电网交互的功率(单位可以为kW)，且购电为正，售电为负；
可控分布式电源的燃料费用成本的计算公式为：
其中，为可控分布式电源在t时刻输出的有功功率；a、b、c为发电成本系数；
储能的运行成本的计算公式为：
其中，为储能在t时刻输出的有功功率；C(PESS)为储能单位容量的运行成本；Δt为储能运行时长。
优选的，自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的约束可以包括有功功率平衡约束、可控分布式电源约束、储能约束、节点电压约束、潮流约束、区域配电网与主动配电网功率交互约束，其中，
有功功率平衡约束满足：
其中，为***中不可控风电在t时刻输出的有功功率；为***中不可控光伏在t时刻输出的有功功率；为t时刻负荷的有功功率；
可控分布式电源约束满足：
其中，为可控分布式电源n在t时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n在t-1时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n有功出力下限；为可控分布式电源n有功出力上限；Rdown,n为可控分布式电源n向下爬坡速率的最大值；Rup,n为可控分布式电源n向上爬坡速率的最大值；
储能约束满足：
其中，为储能m在t时刻输出的有功功率；为储能m充放电功率的下限值；为储能m充放电功率的上限值；为储能m在t时刻的荷电状态；SOCmin,m为储能m的最小荷电状态；SOCmax,m为储能m的最大荷电状态；EESS,m(0)为储能m的初始容量；EESS,m(T)为储能m调度结束后的容量；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
潮流约束满足：
其中，为t时刻流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网与主动配电网功率交互约束满足：
其中，为区域配电网与主动配电网交互的有功功率限值。
采用混合粒子群算法对目标函数进行求解，获得区域配电网内可控分布式电源以及储能的出力值。
优选的，所述判定步骤S102中，区域配电网Agent可以将自治优化调度结果上报给主动配电网中心调控Agent；
主动配电网中心调控Agent根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性；
所述支路电压稳定性指标VSI的计算公式为：
VSIk＝4[(XijPj-RijQj)2+(XijQj+RijPj)Vi 2]/Vi 4；
其中，VSIk为主动配电网支路k的VSI；Rij、Xij分别为主动配电网支路k的电阻值和电抗值；Pj、Qj分别为支路k的功率接收端点j的有功功率和无功功率；Vi为支路k的功率发送端点i的电压幅值；
并且，电压稳定性指标VSIk的值越大，该支路电压稳定性越差，VSIk小于1时，***电压稳定；VSIk等于1时，***电压处于临界稳定；VSIk大于1时，该支路电压失去稳定。
优选的，根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性的安全校验模型可以为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}；
满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
即，整个配电***中最薄弱支路的电压稳定性指标小于1；
不满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1。
优选的，所述调度步骤S103中，主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数可以满足：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数的约束可以包括主动配电网功率平衡约束、节点电压约束、母线功率约束、线路传输能力约束、区域配电网Agent约束，其中，
主动配电网功率平衡约束满足：
其中，Gij为电导；Bij为电纳；Pgrid为变电站母线注入主动配电网的有功功率；Qgrid为变电站母线注入主动配电网的无功功率；Pr为区域r与主动配电网交换的有功功率；Qr为区域r与主动配电网交换的无功功率；Pl为负荷有功功率；Ql为负荷无功功率；i、j为节点编号；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
母线功率约束满足：
其中，为变电站母线注入主动配电网的最大有功功率；
线路传输能力约束满足：
|Il|≤Il,max；
其中，Il为流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网Agent约束满足：
其中，Pr,t为区域配电网Agentr在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的优化功率值；为区域配电网Agent r在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的最大可调度功率。
采用混合粒子群算法对目标函数进行求解，获得主动配电网内可控分布式电源以及储能的出力值，并返回判定步骤S102对主动配电网电压稳定性进行判定。
优选的，
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1成立，则执行调度步骤S103，进行主动配电网中心调控全局优化调度，并将全局优化调度结果返回判定步骤S102；
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1成立，则区域配电网、分布式电源、储能资源的自治优化调度结果为主动配电网全局优化调度。
本发明实施例根据主动配电网中不同运行优化手段的性能特点不同，为主动配电网提出了一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，该方法中区域配电网Agent考虑整个调度周期内区域配电网的运行经济性，负荷低谷时，可再生能源在满足负荷需求的情况下，优先给储能设备充电，储能设备达到容量的上限时，剩余功率将通过联络线向上级电网传送；负荷高峰时，可再生能源无法满足负荷需求的情况下，若此时储能的放电成本低于向上级电网的购电成本，则优先选择储能放电，储能达到容量的下限时，若此时仍存在负荷供电需求，则评估电网电价和柴油发电机的燃料费用，选择最经济的供电模式，为负荷供电，保证区域配电网优先选择可再生能源发电为负荷提供电力支撑。该方法能够在保证区域经济最优与安全运行基础上，实现可再生能源的最大化消纳。
如图2所示，本发明实施例的一个应用场景可以是：
步骤S1，主动配电网中心调控Agent下发电价信号；
步骤S2，区域配电网Agent根据目标函数进行内部优化；
步骤S3，区域配电网Agent上报优化结果给主动配电网中心调控Agent；
步骤S4，主动配电网中心调控Agent进行安全校验；
如果满足安全校验条件，则t＝t+1，进入步骤S2；
否则由主动配电网中心调控Agent进行统一调度；各区域配电网Agent服从上层主动配电网中心调控Agent调度，调整主动配电网区域内可调资源，进入步骤S3。
本发明实施例包括配电网、分布式电源、储能资源的优化协调调度；构建主动配电网中心调控Agent、区域配电网Agent、单元Agent三层体系，实现分层有序优化；利用Agent间的信息交互和传递，保证整个配电网能够根据实时运行状况作出快速响应，实现整体最优运行；在保证区域经济最优与安全运行基础上，通过调度可控分布式电源、储能以及参与需求侧响应的负荷等可调度单元实现对高渗透率可再生能源的最大化消纳。
在上述的具体实施例一中，提供了基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，与之相对应的，本申请还提供基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度装置。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
具体实施例二
如图4所示，本发明实施例提供了一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度装置，包括：
自治模块201，用于对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；
判定模块202，用于根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；
调度模块203，用于根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。
优选的，对于自治模块201，自治优化调度的优化目标为区域配电网时运行成本最小；所述运行成本包括区域配电网的购售电成本、区域配电网内可控分布式电源的燃料费用成本和储能的运行成本；
自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的计算公式为：
其中，N为可控分布式电源的数量；M为储能的数量；为区域配电网的购售电成本；为可控分布式电源的燃料费用成本；为储能的运行成本；T为时间周期；
区域配电网的购售电成本的计算公式为：
其中，Cp(t)为区域配电网在t时刻购买单位电能的成本；Cs(t)为区域配电网在t时刻出售单位电能的成本；为区域配电网在t时刻与主动配电网交互的功率，且购电为正，售电为负；
可控分布式电源的燃料费用成本的计算公式为：
其中，为可控分布式电源在t时刻输出的有功功率；a、b、c为发电成本系数；
储能的运行成本的计算公式为：
其中，为储能在t时刻输出的有功功率；C(PESS)为储能单位容量的运行成本；Δt为储能运行时长。
优选的，自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的约束可以包括有功功率平衡约束、可控分布式电源约束、储能约束、节点电压约束、潮流约束、区域配电网与主动配电网功率交互约束，其中，
有功功率平衡约束满足：
其中，为***中不可控风电在t时刻输出的有功功率；为***中不可控光伏在t时刻输出的有功功率；为t时刻负荷的有功功率；
可控分布式电源约束满足：
其中，为可控分布式电源n在t时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n在t-1时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n有功出力下限；为可控分布式电源n有功出力上限；Rdown,n为可控分布式电源n向下爬坡速率的最大值；Rup,n为可控分布式电源n向上爬坡速率的最大值；
储能约束满足：
其中，为储能m在t时刻输出的有功功率；为储能m充放电功率的下限值；为储能m充放电功率的上限值；为储能m在t时刻的荷电状态；SOCmin,m为储能m的最小荷电状态；SOCmax,m为储能m的最大荷电状态；EESS,m(0)为储能m的初始容量；EESS,m(T)为储能m调度结束后的容量；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
潮流约束满足：
其中，为t时刻流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网与主动配电网功率交互约束满足：
其中，为区域配电网与主动配电网交互的有功功率限值。
优选的，对于判定模块202，区域配电网Agent可以将自治优化调度结果上报给主动配电网中心调控Agent；
主动配电网中心调控Agent根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性；
所述支路电压稳定性指标VSI的计算公式为：
VSIk＝4[(XijPj-RijQj)2+(XijQj+RijPj)Vi 2]/Vi 4；
其中，VSIk为主动配电网支路k的VSI；Rij、Xij分别为主动配电网支路k的电阻值和电抗值；Pj、Qj分别为支路k的功率接收端点j的有功功率和无功功率；Vi为支路k的功率发送端点i的电压幅值；
并且，电压稳定性指标VSIk的值越大，该支路电压稳定性越差，VSIk小于1时，***电压稳定；VSIk等于1时，***电压处于临界稳定；VSIk大于1时，该支路电压失去稳定。
优选的，根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性的安全校验模型可以为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}；
满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
即，整个配电***中最薄弱支路的电压稳定性指标小于1；
不满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1。
优选的，对于调度模块203，主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数可以满足：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数的约束可以包括主动配电网功率平衡约束、节点电压约束、母线功率约束、线路传输能力约束、区域配电网Agent约束，其中，
主动配电网功率平衡约束满足：
其中，Gij为电导；Bij为电纳；Pgrid为变电站母线注入主动配电网的有功功率；Qgrid为变电站母线注入主动配电网的无功功率；Pr为区域r与主动配电网交换的有功功率；Qr为区域r与主动配电网交换的无功功率；Pl为负荷有功功率；Ql为负荷无功功率；i、j为节点编号；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
母线功率约束满足：
其中，为变电站母线注入主动配电网的最大有功功率；
线路传输能力约束满足：
|Il|≤Il,max；
其中，Il为流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网Agent约束满足：
其中，Pr,t为区域配电网Agent r在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的优化功率值；为区域配电网Agent r在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的最大可调度功率。
优选的，
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1成立，则执行调度步骤，进行主动配电网中心调控全局优化调度，并将全局优化调度结果返回判定步骤；
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1成立，则区域配电网、分布式电源、储能资源的自治优化调度结果为主动配电网全局优化调度。
本发明实施例包括配电网、分布式电源、储能资源的优化协调调度；构建主动配电网中心调控Agent、区域配电网Agent、单元Agent三层体系，实现分层有序优化；利用Agent间的信息交互和传递，保证整个配电网能够根据实时运行状况作出快速响应，实现整体最优运行；在保证区域经济最优与安全运行基础上，通过调度可控分布式电源、储能以及参与需求侧响应的负荷等可调度单元实现对高渗透率可再生能源的最大化消纳。
本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，包括：
自治步骤，对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；
判定步骤，根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；
调度步骤，根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。
2.根据权利要求1所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，所述自治步骤中，自治优化调度的优化目标为区域配电网时运行成本最小；所述运行成本包括区域配电网的购售电成本、区域配电网内可控分布式电源的燃料费用成本和储能的运行成本；
自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的计算公式为：
其中，N为可控分布式电源的数量；M为储能的数量；为区域配电网的购售电成本；为可控分布式电源的燃料费用成本；为储能的运行成本；T为时间周期；
区域配电网的购售电成本的计算公式为：
其中，Cp(t)为区域配电网在t时刻购买单位电能的成本；Cs(t)为区域配电网在t时刻出售单位电能的成本；为区域配电网在t时刻与主动配电网交互的功率，且购电为正，售电为负；
可控分布式电源的燃料费用成本的计算公式为：
其中，为可控分布式电源在t时刻输出的有功功率；a、b、c为发电成本系数；
储能的运行成本的计算公式为：
其中，为储能在t时刻输出的有功功率；C(PESS)为储能单位容量的运行成本；Δt为储能运行时长。
3.根据权利要求2所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的约束包括有功功率平衡约束、可控分布式电源约束、储能约束、节点电压约束、潮流约束、区域配电网与主动配电网功率交互约束，其中，
有功功率平衡约束满足：
其中，为***中不可控风电在t时刻输出的有功功率；为***中不可控光伏在t时刻输出的有功功率；为t时刻负荷的有功功率；
可控分布式电源约束满足：
其中，为可控分布式电源n在t时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n在t-1时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n有功出力下限；为可控分布式电源n有功出力上限；Rdown,n为可控分布式电源n向下爬坡速率的最大值；Rup,n为可控分布式电源n向上爬坡速率的最大值；
储能约束满足：
其中，为储能m在t时刻输出的有功功率；为储能m充放电功率的下限值；为储能m充放电功率的上限值；为储能m在t时刻的荷电状态；SOCmin,m为储能m的最小荷电状态；SOCmax,m为储能m的最大荷电状态；EESS,m(0)为储能m的初始容量；EESS,m(T)为储能m调度结束后的容量；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
潮流约束满足：
其中，为t时刻流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网与主动配电网功率交互约束满足：
其中，为区域配电网与主动配电网交互的有功功率限值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，所述判定步骤中，区域配电网Agent将自治优化调度结果上报给主动配电网中心调控Agent；
主动配电网中心调控Agent根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性；
所述支路电压稳定性指标VSI的计算公式为：
VSIk＝4[(XijPj-RijQj)2+(XijQj+RijPj)Vi 2]/Vi 4；
其中，VSIk为主动配电网支路k的VSI；Rij、Xij分别为主动配电网支路k的电阻值和电抗值；Pj、Qj分别为支路k的功率接收端点j的有功功率和无功功率；Vi为支路k的功率发送端点i的电压幅值；
并且，电压稳定性指标VSIk的值越大，该支路电压稳定性越差，VSIk小于1时，***电压稳定；VSIk等于1时，***电压处于临界稳定；VSIk大于1时，该支路电压失去稳定。
5.根据权利要求4所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，根据支路电压稳定性指标判定主动配电网电压稳定性的安全校验模型为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}；
满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
即，整个配电***中最薄弱支路的电压稳定性指标小于1；
不满足安全校验的条件为：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1。
6.根据权利要求5所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，所述调度步骤中，主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数满足：
fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1；
主动配电网中心调控全局优化调度的目标函数的约束包括主动配电网功率平衡约束、节点电压约束、母线功率约束、线路传输能力约束、区域配电网Agent约束，其中，
主动配电网功率平衡约束满足：
其中，Gij为电导；Bij为电纳；Pgrid为变电站母线注入主动配电网的有功功率；Qgrid为变电站母线注入主动配电网的无功功率；Pr为区域r与主动配电网交换的有功功率；Qr为区域r与主动配电网交换的无功功率；Pl为负荷有功功率；Ql为负荷无功功率；i、j为节点编号；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
母线功率约束满足：
其中，为变电站母线注入主动配电网的最大有功功率；
线路传输能力约束满足：
|Il|≤Il,max；
其中，Il为流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网Agent约束满足：
其中，Pr,t为区域配电网Agentr在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的优化功率值；为区域配电网Agentr在t时刻上报给主动配电网中心调控Agent的最大可调度功率。
7.根据权利要求6所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}≥1成立，则执行调度步骤，进行主动配电网中心调控全局优化调度，并将全局优化调度结果返回判定步骤；
若fVSI＝max{VSI1,VSI2,...,VSIk}＜1成立，则区域配电网、分布式电源、储能资源的自治优化调度结果为主动配电网全局优化调度。
8.一种基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度装置，其特征在于，包括：
自治模块，用于对区域配电网、分布式电源、储能资源进行自治优化调度；
判定模块，用于根据自治优化调度结果，判定主动配电网电压稳定性；
调度模块，用于根据主动配电网电压稳定性判定结果，进行主动配电网中心调控全局优化调度。
9.根据权利要求8所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度装置，其特征在于，对于自治模块，自治优化调度的优化目标为区域配电网时运行成本最小；所述运行成本包括区域配电网的购售电成本、区域配电网内可控分布式电源的燃料费用成本和储能的运行成本；
自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的计算公式为：
其中，N为可控分布式电源的数量；M为储能的数量；为区域配电网的购售电成本；为可控分布式电源的燃料费用成本；为储能的运行成本；T为时间周期；
区域配电网的购售电成本的计算公式为：
其中，Cp(t)为区域配电网在t时刻购买单位电能的成本；Cs(t)为区域配电网在t时刻出售单位电能的成本；为区域配电网在t时刻与主动配电网交互的功率，且购电为正，售电为负；
可控分布式电源的燃料费用成本的计算公式为：
其中，为可控分布式电源在t时刻输出的有功功率；a、b、c为发电成本系数；
储能的运行成本的计算公式为：
其中，为储能在t时刻输出的有功功率；C(PESS)为储能单位容量的运行成本；Δt为储能运行时长。
10.根据权利要求9所述的基于多代理***的主动配电网分层分区协调调度方法，其特征在于，自治优化调度中区域配电网的运行成本F的目标函数的约束包括有功功率平衡约束、可控分布式电源约束、储能约束、节点电压约束、潮流约束、区域配电网与主动配电网功率交互约束，其中，
有功功率平衡约束满足：
其中，为***中不可控风电在t时刻输出的有功功率；为***中不可控光伏在t时刻输出的有功功率；为t时刻负荷的有功功率；
可控分布式电源约束满足：
其中，为可控分布式电源n在t时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n在t-1时刻输出的有功功率；为可控分布式电源n有功出力下限；为可控分布式电源n有功出力上限；Rdown,n为可控分布式电源n向下爬坡速率的最大值；Rup,n为可控分布式电源n向上爬坡速率的最大值；
储能约束满足：
其中，为储能m在t时刻输出的有功功率；为储能m充放电功率的下限值；为储能m充放电功率的上限值；为储能m在t时刻的荷电状态；SOCmin,m为储能m的最小荷电状态；SOCmax,m为储能m的最大荷电状态；EESS,m(0)为储能m的初始容量；EESS,m(T)为储能m调度结束后的容量；
节点电压约束满足：
Umin≤Ui≤Umax；
其中，Ui为节点i电压；Umin为节点i电压的最小值；Umax为节点i电压的最大值；
潮流约束满足：
其中，为t时刻流过线路的电流；Il,max为线路的最大传输电流；
区域配电网与主动配电网功率交互约束满足：
其中，为区域配电网与主动配电网交互的有功功率限值。
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