基于源网荷储的配电网优化调度方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及配电网优化调度技术领域，具体为一种基于源网荷储的配电 网优化调度方法、系统及存储介质。

背景技术

源网荷储系统包括电源系统、电网系统、负荷系统和佳能系统，电源系 统由传统能源以及新型能源组成，所述传统能源主要包括水、火和核电，所 述新型能源主要包括风力、光伏，所述电源系统可实现对电流的调频以及调 峰处理；所述电网系统，用于实现电能的输、变、配，即电能的传输与分配， 根据负荷需求对电源中的电能进行调度，电能进入至电网系统中后，根据负 荷需求进入至负荷系统中，即可根据负荷系统中负荷的变化对电网中的电能 进行调度；所述负荷系统，主要指刚性负荷；所述储能系统，主要由储能单 元和监控与调度管理单元两部分组成，储能单元主要由水、火、核电所产生 的电能储能与抽水蓄能和风、光所产生的电能储能以及新型储能设备构成。

源网荷储协调包含电源、电网、负荷和储能整体解决方案的运营模式， 因此，在源网荷储的作用下可有效的缩短电网受到故障影响的时长，且在停 电状况下可保证电网的正常运行，从而通过其特性可配合配电网进行优化处 理。

CN109193950A的基于源网荷储协调的电力系统优化调度及策略方法，包 括基于源网荷储协调的电力系统，所述基于源网荷储协调的电力系统分别与 集中决策层、分部控制层和设备层通过导线电连接，所述集中决策层与分布 控制层通过导线双向电连接，所述分部控制层与设备层通过导线双向电连接， 所述集中决策层、分部控制层和设备层均与信息交互总线通过导线双向电连 接，所述信息交互总线与智能配电站通过导线双向电连接，通过需求响应， 降低生产成本，提高产品市场竞争力，对于配电网，能够提升配电网运行管理水平，进一步优化配电网运行状态，提升供电质量和可靠性，充分协调辖 区内源储荷等分布式资源，应对运行不确定性，从而建成自动化、智能化的 主动配电网，对于输电网，通过优化调度，降低电网运行成本，降低大停电 事故发生的概率，提高供电可靠性，改善电能质量。

上述文献公开的源网荷储协调运行的配电网优化调度过程中也存在一些 问题，例如：

现有的电力系统较为单一，从而在对电能进行分配的过程中，因缺少相 应的调度，从而难以实现对电能进行合适的输送，从而在后续需要使用的过 程中，难以保证充分的供应电能，便难以保证电网的稳定性，从而影响负荷 系统的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于源网荷储的配电网优化调度方法、系统 及存储介质，以解决上述背景技术中提出的缺少相应的调度，从而难以实现 对电能进行合适的输送的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于源网荷储的配电 网优化调度方法，包括以下步骤：

一种基于源网荷储的配电网优化调度方法，包括以下步骤：

S1：基于源网互动、网荷互动、荷储互动和储源互动，以电网有功损耗 电量最小为目标，构建配电网优化调度数学模型；

S2：对配电网优化调度数学模型进行约束：

S3：通过二阶锥松弛方法对所述配电网优化调度数学模型进行优化，将 所述配电网优化调度数学模型转化为凸优化形式，并通过求解混合整数二阶 锥规划问题，得到配电网最优调度方案；

S4：根据所述配电网最优调度方案，对电源系统、电网系统、负荷系统 以及储能系统运行方式进行优化，实现源网荷储优化调度。

进一步，步骤S1中，

源网互动是根据电网对电能的需求，让新型电源与常规电源一起参与电 网的调节；

网荷互动是通过与用户签订协议并采取激励措施，让负荷成为网络可调 节的资源，根据网络运行情况对负荷进行调控；

荷储互动是利用储能装置双向调节功能，在负荷低谷时增加电能的存储， 在负荷高峰时向电网供电，实现荷储互动，为电网提供调峰、调频、备用服 务；

储源互动是充分利用储能装置的存储功能，在负荷低谷时对电源系统产 生的电能进行存储。

进一步，网荷互动过程中，在传统负荷发生改变时，一方面可以通过对 电网系统电能的调度作用进行供电或通过储能装置对变动的负荷进行供电， 另一方面在传统负荷发生较大变动时，无法很好的通过电网系统和储能系统 供电，可通过调节柔性负荷进行用电优化，满足负荷需求。

进一步，步骤S1中配电网优化调度数学模型是配电网优化调度目标函数：

其中，α

进一步，步骤S2对系统协调优化运行目标函数进行约束，所需约束条件 包括：配电网络前推回代潮流方程约束、节点电压上下限约束、光伏出力上 下限约束、储能放电功率的上下限约束、储能充电功率的上下限约束、无功 补偿控制约束、线路及配变运行负载约束。

进一步，所述配电网络前推回代潮流方程约束

其中，P

所述节点电压上下限约束

V

其中，V

所述光伏出力上下限约束

其中，

所述储能放电功率的上下限约束

其中，

所述储能充电功率的上下限约束

式中，

所述无功补偿控制约束

连续的无功调节，静止无功补偿装置(SVC)，投切的上下限约束

离散的无功调节，主要是分组投切电容器组；

所述投切容量约束

所述投切组数约束：

式中，

所述线路及配变运行负载约束

S

I

式中，S

进一步，步骤S3中引入变量v

其中，||g||

进一步，所述电源系统通过内部的电源侧资源发展扩容实现对电网系统 内部的电网侧资源发展扩容进行互动，且所述电网系统内部的电网侧资源发 展扩容实现对负荷系统内部的负荷需求侧资源发展扩容进行互动；

所述负荷系统内部的负荷需求侧资源发展扩容可实现对储能系统内部的 储能侧资源发展扩容进行互动，且所述储能系统内部的储能侧资源发展扩容 和实现对电源系统通过内部的电源侧资源发展扩容进行互动；

所述电源侧资源发展扩容、电网侧资源发展扩容、负荷需求侧资源发展 扩容和储能侧资源发展扩容可实现统一优化，且所述电源侧资源发展扩容、 电网侧资源发展扩容、负荷需求侧资源发展扩容和储能侧资源发展扩可实现 源网荷储协调规划。

一种基于源网荷储的配电网优化调度系统，包括：

配电网优化调度模型建立模块，用于根据源网互动、网荷互动、荷储互 动和储源互动，以电网有功损耗电量最小为目标，构建配电网优化调度数学 模型；

约束模块，用于对配电网优化调度数学模型进行约束：

配电网最优调度优化模块，用于对所述配电网优化调度数学模型进行优 化，得到配电网最优调度方案；

源网荷储协调运行模块，根据配电网最优调度方案，对电源系统、电网 系统、负荷系统以及储能系统运行方式进行优化并实现源网荷储优化调度。

一种计算机存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行程序时实现如 上任一项所述的方法。

本发明的有益效果是：利用二阶锥规划算法对配电网电源系统、电网系 统、负荷系统及储能系统运行情况进行优化调度，为配电网经济运行提供支 持，助力电网提质增效。以有功损耗最小为目标函数，建立配电网优化调度 数学模型，满足各约束条件，从而获取基于源网荷储协调运行的配电网优化 调度策略，为配电网优化调度提供支撑。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明流程示意图；

图3为本发明某区域源网荷储系统及实测数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本发明提供一种基于源网荷储的配电网优化调度系统，包括：

配电网优化调度模型建立模块，用于根据源网互动、网荷互动、荷储互 动和储源互动，以电网有功损耗电量最小为目标，构建配电网优化调度数学 模型；

约束模块，用于对配电网优化调度数学模型进行约束：

配电网最优调度优化模块，用于对所述配电网优化调度数学模型进行优 化，得到配电网最优调度方案；

源网荷储协调运行模块，根据配电网最优调度方案，对电源系统、电网 系统、负荷系统以及储能系统运行方式进行优化并实现源网荷储优化调度。

如图2所示，一种基于源网荷储协调运行的配电网优化调度方法，由电 源系统、电网系统、负荷系统以及储能系统组成源网荷储系统；

其中电源系统，由传统能源以及新型能源组成，且所述传统能源主要包 括水、火和核电，并且所述新型能源主要包括风力、光伏，所述电源系统可 实现对电流的调频以及调峰处理；

电网系统，实现电能的输、变、配，即电能的传输与分配，根据负荷需 求对电源中的电能进行调度，电能进入至电网系统中后，根据负荷需求进入 至负荷系统中，即可根据负荷系统中负荷的变化对电网中的电能进行调度；

负荷系统，主要分为刚性负荷以及柔性负荷，刚性负荷主要为传统负荷， 柔性负荷为可通过主动参与电网运行控制，能够与电网进行能量互动，具有 柔性特征的负荷，例如电动汽车；

储能系统，是一个可完成存储电能和供电的系统，主要由储能单元和监 控与调度管理单元两部分组成。

源网互动，根据电网对电能的需求，让新型电源与常规电源一起参与电 网的调节，在满足电网供电可靠性的基础上，提高新型电源消纳水平。

网荷互动，主要是通过与用户签订协议并采取激励措施，例如分时电价， 让负荷成为网络可调节的资源，根据网络运行情况，对负荷进行准确、灵活 和实时调控。例如在传统负荷发生改变时，一方面可以通过对电网系统电能 的调度作用进行供电，也可通过储能装置对变动的负荷进行供电，另一方面 在传统负荷发生较大变动时，无法很好的通过电网系统和储能系统供电，可 通过调节柔性负荷进行用电优化，满足负荷需求，从而不会影响整体电能的 使用。

荷储互动，充分利用储能装置双向调节功能，在负荷低谷时加强对电能 的存储，在负荷高峰时，向电网供电，实现荷储互动，为电网提供调峰、调 频、备用服务。

储源互动，充分利用储能装置的存储功能，在负荷低谷时，对电源系统 产生的电能进行存储，提高新型电源消纳水平。

在各系统互动运行的基础上，以电网有功损耗电量最小目标，构建配电 网优化调度系统协调优化运行目标函数：

其中，α

基于源网荷储协调运行的配电网优化调度系统及方法，所需约束条件包 括：配电网络前推回代潮流方程约束、节点电压上下限约束、光伏出力上下 限约束、储能放电功率的上下限约束、储能充电功率的上下限约束、无功补 偿控制约束、线路及配变运行负载约束。

(1)配电网络前推回代潮流方程约束

其中，P

(2)节点电压上下限约束

V

其中，V

(3)光伏出力上下限约束

其中，

(4)储能放电功率的上下限约束

其中，

(5)储能充电功率的上下限约束

式中，

(6)无功补偿控制约束

连续的无功调节，静止无功补偿装置(SVC)，投切的上下限约束

离散的无功调节，主要是分组投切电容器组

(7)投切容量约束

(8)投切组数约束：

式中，

(9)线路及配变运行负载约束

S

I

式中，S

模型优化，通过二阶锥松弛方法对配电网优化调度数学模型进行优化， 转化为凸优化形式，并通过求解二阶锥规划问题，得到配电网优化调度运行 策略。

引入变量v

模型新引入变量

其中，||g||

利用配电网优化调度数学模型，以有功损耗最小为目标函数，满足各约 束条件，获取基于源网荷储协调运行的配电网优化调度策略，为配电网优化 调度提供支撑。

电源系统通过内部的电源侧资源发展扩容，实现对电网系统内部的电网 侧资源发展扩容的影响，并根据扩容容量、位置信息实现电源、电网之间资 源发展扩容的互动，且所述电网系统内部的电网侧资源发展扩容，实现对负 荷系统内部的负荷需求侧资源发展扩容的影响，并根据电网资源扩容容量、 位置信息实现电网、负荷之间资源发展扩容的互动；负荷系统内部的负荷需 求侧资源发展扩容可实现对储能系统内部的储能侧资源发展扩容的影响，根 据负荷需求侧资源发展扩容容量、位置信息实现负荷、储能资源发展扩容的 互动；储能系统内部的储能侧资源发展扩容，实现对电源系统通过内部的电 源侧资源发展扩容的影响，根据储能系统资源发展扩容的容量、位置信息实 现储能、电源在资源发展扩容方面的互动。电源侧资源发展扩容、电网侧资 源发展扩容、负荷需求侧资源发展扩容和储能侧资源发展扩容可实现电网资 源发展扩容的全面互动，且所述电源侧资源发展扩容、电网侧资源发展扩容、 负荷需求侧资源发展扩容和储能侧资源发展扩，可辅助实现资源发展扩容的 协调规划。

一种计算机存储介质，该程序被处理器执行程序时实现如上任一项所述 的方法。

为了便于更好地理解本发明，以下结合具体实施例，对该基于源网荷储 协调运行的配电网优化调度系统及方法进行示例性描述。

在具体实施例中，选取某区域源网荷储系统及实测数据，如图3所示， 在节点6、14、25分别接入充电桩，其电动汽车充放电功率在[-0.4,0.4]MW， 容量极限为[0，1]MWh，充放电容量需求为0.6MWh；在节点17、21、27分别 接入装机容量为1MW，超前功率因数为0.9，滞后功率因数为0.95的光伏电 源；在节点18、22、27分别接入充电功率在[0.3，0.3]MW，容量极限为[0， 0.9]MW，充放电系数为0.9/0.11的储能设备。在节点16、26分别接入5组 单组容量为60kvar的电容器。为验证所提方法的可行性，对比应用前后电网 损耗情况：

应用前：分布式光伏并网，电动汽车根据用户需求进行恒功率充电，储 能设备作为应急电源，不参与日常电网调度；利用无功补偿装置，控制并网 点补偿功率因数在0.95及以上，计算电网损耗详情如表1所示：

应用后：分布式光伏并网，利用配电网优化调度系统及方法，调节储能、 电动汽车充放电以及无功补偿装置，使得电网降损效果达到最优，计算电网 损耗详情如表1所示：

表1电网损耗对比表

根据两种情况下计算结果可知，采用基于源网荷储协调运行的配电网优 化调度系统及方法，可以更好的协调电网资源，提高能源利用效率，达到节 能降损的目的。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或 计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个 其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘 存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请 实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计 语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序 产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程 图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流 程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算 机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使 得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现 在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功 能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器 中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或 多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的 处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图 一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步 骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了 基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权 利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本 申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要 求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。本 发明是针对现有的移动储能设备进行优化，优化时采用集控中心控制单元， 没有其它的系统和设备需要保护。