配电网运行优化方法及装置、计算机设备和可读存储介质

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种配电网运行优化方法及装置、计算机设备和可读存储介质。

背景技术

随着电力系统技术的发展，可再生新能源如风机、光伏电池等被大量接入中压等级配电网。由于风力发电、光伏发电等方式存在不稳定性，输出的电能亦具有较高的不确定性，因此在电力系统的调度中难以实现实时的调整输出功率。即配电网现行运行方式较难适应多种类柔性负荷的加入，对电力资源的调度不够精准。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高对电力资源的调度的准确率的配电网运行优化方法及装置、计算机设备和可读存储介质。

第一方面，本申请提供了一种配电网运行优化方法。配电网运行优化方法包括：

根据预设的不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型；

构建配电网的网损变化模型；

根据综合资源补偿模型和网损变化模型构建配电网运行优化模型；

对配电网运行优化模型进行求解，以获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的资源补偿最小且分布式电源接入配电网前后配电网的网损减少量最大的配电网的运行方式。

在其中一个实施例中，根据预设的不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型之前，包括：

根据柔性负荷管理方式将柔性负荷划分为可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷；

分别构建可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷对应的资源补偿模型，资源补偿模型用于获取用户侧调整对应类型的柔性负荷的资源补偿。

在其中一个实施例中，综合资源补偿模型表示为以下公式：

式中，为用户侧调整所有类型的柔性负荷的最小资源补偿，S(i,t)为与用户签订的第i个中断合同在t时段的状态，C

在其中一个实施例中，构建配电网的网损变化模型，包括：

分别构建分布式电源接入配电网前配电网的第一网损模型和接入配电网后配电网的第二网损模型；

根据第一网损模型和第二网损模型构建配电网的网损变化模型。

在其中一个实施例中，网损变化模型表示为：

式中，ΔP为分布式电源接入配电网前后配电网的最大网损减少量，P为分布式电源接入配电网前配电网的第一网损值，P

在其中一个实施例中，配电网运行优化模型表示为：

式中，MinF(,t)为用户侧调整所有类型的柔性负荷的最小资源补偿，ΔP(,t)为分布式电源接入配电网前后配电网的最大网损减少量。

第二方面，本申请还提供了一种配电网运行优化装置。配电网运行优化装置包括：

补偿模型构建模块，用于根据预设的不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型；

网损模型构建模块，用于构建配电网的网损变化模型；

优化模型构建模块，用于根据综合资源补偿模型和网损变化模型构建配电网运行优化模型；

优化模型求解模块，用于对配电网运行优化模型进行求解，以获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的资源补偿最小且分布式电源接入配电网前后配电网的网损减少量最大的配电网的运行方式。

第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

上述配电网运行优化方法及装置、计算机设备和可读存储介质，根据预设的不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型，综合资源补偿模型用于获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的最小资源补偿，进而，构建配电网的网损变化模型，网损变化模型用于获取分布式电源接入配电网前后配电网的最大网损减少量，最后，根据综合资源补偿模型和网损变化模型构建配电网运行优化模型，并对配电网运行优化模型进行求解，以获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的资源补偿最小且分布式电源接入配电网前后配电网的网损减少量最大的配电网的运行方式。采用本申请的配电网运行优化方法，通过优化配电网运行方式使配电网运行方式较好适应多种类柔性负荷的加入，能够提高电力资源的调度的准确率，实现电力资源的有效调度，且能使新能源发电量得到充分利用且激励补偿最少化，提高用户用电体验的同时更好地保障电力系统的高效、稳定、经济运行。

附图说明

图1为一个实施例中配电网运行优化方法的流程示意图之一；

图2为一个实施例中配电网运行优化方法的流程示意图之二；

图3为一个实施例中构建配电网的网损变化模型的流程示意图；

图4为一个实施例中配电网运行优化装置的结构框图；

图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

附图标号说明：

配电网运行优化装置：10；补偿模型构建模块：11；网损模型构建模块：12；优化模型构建模块：13；优化模型求解模块：14。

具体实施方式

为了便于理解本申请实施例，下面将参照相关附图对本申请实施例进行更全面的描述。附图中给出了本申请实施例的首选实施例。但是，本申请实施例可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请实施例的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请实施例的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请实施例。

可以理解的是，术语“包括/包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种参数，但这些参数不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个参数与另一个参数区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一网损模型称为第二网损模型，也可将第二网损模型称为第一网损模型。

实施例一

电力高峰负荷持续增长以及间歇式能源的迅猛发展对电力系统调节能力提出新的重大挑战，电力柔性负荷调度作为发电调度的补充，已成为国内外关注的热点。

主动配电网的控制变量、优化目标以及约束条件都有所改变。由于风力发电、光伏发电等清洁能源的时序性和随机性，储能、各类柔性负荷在时空上的耦合特性，主动配电网的控制变量除了分布式可控发电单元，还包括储能及柔性负荷的转移、削减量等。清洁能源本身固有不确定性导致无法控制其输出功率，一般将其视为不可调度资源，通过最大功率追踪控制模式并入电网。主动配电网优化调度研究可以理解为研究如何建立合理的优化调度模型协调控制“源-网-荷”互动，以实现配电网在保障系统安全、稳定、经济运行的前提下，更加高效地、主动地消纳清洁能源。其中，配电网经济运行如对于白天和晚上用电量相差过大的情况，将白天用电高峰的电能转移到晚上，充分利用晚上闲置的发电设备，使得发电设备得到充分的利用。

本申请实施例综合考虑用户侧柔性负荷种类较多，需要准确的模型对其进行分析、配电网的优化目标仍可继续优化、新能源接入具有清洁与节省用电成本的影响等因素，提供一种考虑柔性负荷互动的配电网运行优化方法，此方法可以通过柔性负荷调度来改变用户侧负荷的用电习惯，通过调节分布式电源的容量及接入位置来改变网损的大小，以建立合理的优化调度模型的形式，使得新能源发电量得到充分的利用，并且对于用户的激励补偿最少。如图1所示，配电网运行优化方法包括步骤110至步骤140。

步骤110，根据预设的不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型。

柔性负荷激励机制分为柔性负荷价格响应和柔性负荷激励响应。价格响应是指通过价格的变化引导用户调整自身用能需求，特点为用户负荷的调整量不受控制，只能引导，调节范围和能力有限。激励响应是在具体的使用中利用签订合同，根据用户用电负荷减少量来进行补偿等方式，来积极引导用户避开用电高峰期并改变用电方式。在本实施例中，资源补偿即是一种对用户进行补偿的激励方式，其中，资源可以但不限于指货币，本实施例中不作具体限定。

优选地，如图2所示，配电网运行优化方法包括步骤210至步骤260，其中，步骤230至步骤260与图1中的步骤110至步骤140一一对应，此处不再赘述。在步骤230之前，配电网运行优化方法还包括步骤210至步骤220。

步骤210，根据柔性负荷管理方式将柔性负荷划分为可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷。在本实施例中，柔性负荷根据负荷特性进行分类，可以划分为工业负荷、商业负荷和居民负荷；根据能量互动性进行分类，可以划分为双向互动性负荷和单向互动性负荷；根据管理方式进行分类，可以划分为可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷。

步骤220，分别构建可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷对应的资源补偿模型，资源补偿模型用于获取用户侧调整对应类型的柔性负荷的资源补偿。在本实施例中，不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型如下：

(a)对于可中断负荷，当用户侧减少了负荷的用电量时需要对用户进行补偿，资源补偿为：

式中，C

其中，用户的响应次数约束条件为：

式中，T为时段总数，v

其中，负荷削减量大小的约束条件为：

0≤P

式中，P

其中，时间响应的特性约束条件为：

式中，

(b)对于可转移负荷，当用户侧减少了负荷的用电量时需要对用户进行补偿，资源补偿为：

式中，C

其中，转移后的负荷用电量表达式为：

P

式中，P

其中，用电负荷转移约束条件为：

0≤P

0≤P

式中，P

其中，用电负荷的平衡约束条件为：

式中，T为时段总数，P

(c)对于可削减负荷，当用户侧减少了负荷的用电量时需要对用户进行补偿，资源补偿为：

其中，C

其中，对于削减前后的负荷约束条件为：

式中，

在本实施例中，根据不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型即可构建综合资源补偿模型。

优选地，综合资源补偿模型表示为以下公式：

式中，为用户侧调整所有类型的柔性负荷的最小资源补偿，S(i,t)为与用户签订的第i个中断合同在t时段的状态，C

其中，根据合同的签订，电力公司都会与参与的用电用户就用电高峰时可以调用负荷的上下限达成协议，具体可表示为：

P

式中，P

其中，根据用户自身特性，一般来说，大部分用电用户如果长时间持续中断，可能会对其生产设备造成一定影响甚至影响到某些行业的生产运行，因此，柔性负荷管理连续调用时间的约束条件为：

T

式中，T

步骤120，构建配电网的网损变化模型。

优选地，如图3所示，上述步骤120构建配电网的网损变化模型包括步骤310至步骤320。

步骤310，分别构建分布式电源接入配电网前配电网的第一网损模型和接入配电网后配电网的第二网损模型。

在本实施例中，忽略分布式电源接入对电压的影响，使电路电压处处相等。假设分布式电源的容量为P

当线路中没有分布式电源接入时，此时的线路损耗，即第一网损模型可表示为：

当线路中接入分布式电源时，此时的线路损耗，即第二网损模型可表示为：

P

步骤320，根据第一网损模型和第二网损模型构建配电网的网损变化模型。

优选地，网损变化模型表示为：

式中，ΔP为分布式电源接入配电网前后配电网的最大网损减少量，P为分布式电源接入配电网前配电网的第一网损值，P

步骤130，根据综合资源补偿模型和网损变化模型构建配电网运行优化模型。

优选地，配电网运行优化模型表示为：

式中，MinF(,t)为用户侧调整所有类型的柔性负荷的最小资源补偿，ΔP(,t)为分布式电源接入配电网前后配电网的最大网损减少量。在本实施例中，由于分布式电源接入容量及其位置不同会对网损产生影响，引入分布式电源的目的是为了提高电能的经济性，减少化石燃料的消耗和使用，因此用户在参与响应时电力公司需向中断负荷用量的用户给予中断补偿，即需要通过建立网损最小与用户侧补偿最小的数学模型来进行优化。

步骤140，对配电网运行优化模型进行求解，以获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的资源补偿最小且分布式电源接入配电网前后配电网的网损减少量最大的配电网的运行方式。在本实施例中，由于在用电高峰期对于电能的供应是一种考验，利用调整柔性负荷可以有效地缓解发电紧张，降低系统峰荷，实现削峰平谷，保证电能质量，提高输电稳定性，保证系统的稳定与经济运行，减少发电成本和运营成本。当用户调整柔性负荷到分布式电源供电时段时，考虑分布式电源的优势，建立柔性负荷调动模型，以使得此时分布式电源调节容量和接入位置网损最小并且对于需求侧用户减少用电量的补偿最低。

在本实施例中，根据可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型，综合资源补偿模型用于获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的最小资源补偿，进而，构建配电网的网损变化模型，网损变化模型用于获取分布式电源接入配电网前后配电网的最大网损减少量，最后，根据综合资源补偿模型和网损变化模型构建配电网运行优化模型，并对配电网运行优化模型进行求解，以获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的资源补偿最小且分布式电源接入配电网前后配电网的网损减少量最大的配电网的运行方式。采用本申请的配电网运行优化方法，通过优化配电网运行方式使配电网运行方式较好适应多种类柔性负荷的加入，能够提高电力资源的调度的准确率，实现电力资源的有效调度，且能使新能源发电量得到充分利用且激励补偿最少化，提高用户用电体验的同时更好地保障电力系统的高效、稳定、经济运行。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图图1-图3中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图图1-图3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

实施例二

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的配电网运行优化方法的配电网运行优化装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个配电网运行优化装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于配电网运行优化方法的限定，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种配电网运行优化装置10，如图4所示，配电网运行优化装置10包括补偿模型构建模块11、网损模型构建模块12、优化模型构建模块13和优化模型求解模块14。补偿模型构建模块11，用于根据预设的不同类型的柔性负荷对应的资源补偿模型构建综合资源补偿模型。网损模型构建模块12，用于构建配电网的网损变化模型。优化模型构建模块13，用于根据综合资源补偿模型和网损变化模型构建配电网运行优化模型。优化模型求解模块14，用于对配电网运行优化模型进行求解，以获取用户侧调整所有类型的柔性负荷的资源补偿最小且分布式电源接入配电网前后配电网的网损减少量最大的配电网的运行方式。

优选地，上述配电网运行优化装置10还包括负荷划分模块和负荷模型构建模块。负荷划分模块，用于根据柔性负荷管理方式将柔性负荷划分为可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷。负荷模型构建模块，用于分别构建可中断负荷、可转移负荷和可削减负荷对应的资源补偿模型，资源补偿模型用于获取用户侧调整对应类型的柔性负荷的资源补偿。

优选地，上述网损模型构建模块12包括第一网损模型构建单元和第二网损模型构建单元。第一网损模型构建单元，用于分别构建分布式电源接入配电网前配电网的第一网损模型和接入配电网后配电网的第二网损模型。第二网损模型构建单元，用于根据第一网损模型和第二网损模型构建配电网的网损变化模型。

上述配电网运行优化装置10中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

实施例三

本申请实施例还提供了一种计算机设备，如图5所示，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述配电网运行优化方法的步骤。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

实施例四

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述配电网运行优化方法的步骤。

实施例五

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述配电网运行优化方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。