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申请/专利权人：武汉工程大学;国网湖北省电力有限公司经济技术研究院

摘要：本发明提供了基于非理想状态下移动储能的配电网动态鲁棒重构方法，针对传统储能模型假设充放电功率和效率恒定不变、与电池单元的非线性特性不符、同时对分布式能源随机扰动的不确定性建模存在保守性大的缺点，首先对实际电池充放电功率的运行区域进行采样，在采样点集合中将基于测量的储能模型重构为线性模型，进而搭建基于非理想状态下的移动储能模型；其次利用新能源出力的历史数据建立椭球不确定集合，通过连接高维椭球顶点建立数据驱动的凸包多面体集合；最后将所建立的交直流混合配电网动态鲁棒重构模型写成矩阵形式，并采用CCG算法进行求解；避免了传统模型的缺陷，简化了模型的复杂度，实现了交直流混合配电网建模和鲁棒优化的功能。

主权项：1.基于非理想状态下移动储能的配电网动态鲁棒重构方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：从电池内部的充放电过程中建立充放电功率的上下限与充放电电流、电池的输入功率和电池的输出功率的关系；对充放电功率的运行区域进行采样，在凸包络的采样点集合中将重构的电池储能模型转化为线性模型；对于节点处时段所接电池储能，设为电池的输入功率、为电池的输出功率；设和是与充放电样本数据相关联的变量；对于放电曲线，设、、分别表示电池储能放电样本采样，J为放电样本数据的采样点集合；对于充电曲线，设、、分别表示电池储能充电样本采样，K为充电样本数据的采样点集合；将非理想状态下的电池储能模型用样本采样数据的线性组合表示为： ， ， ， ， ， ， ， ；S2：选取调度周期内综合成本最小化作为目标函数，建立交直流混合配电网动态重构模型；将网损成本系数用表示，开关动作成本系数用表示，弃光成本系数用表示，购电成本系数用表示；为布尔变量，代表时刻配网系统中支路的开断状况；对于支路，定义时刻从首端流向末端的功率流为，从末端流向首端的功率流为；、是与时刻分布式光伏模型出力有关的物理量，分别为分布式光伏波动后可利用功率和实际出力功率；为时刻关口购电功率；表示配电网重构的综合成本函数；表示配电网的所有支路集合；表示配电网重构的时间集合；表示分布式光伏接入的节点集合；对于交直流混合配电网动态重构模型，选取调度周期内综合成本最小化作为目标函数： ，上式的第一项表示系统网损成本，第二项表示系统的开关动作成本，第三项表示系统弃光成本，第四项表示电池储能老化成本；约束条件包括潮流约束、有载调压变压器约束、辐射状拓扑结构、交直流换流站约束、电容器约束、分布式光伏运行约束、移动储能运行约束、需求侧响应模型和开关约束，具体计算步骤如下：S21：对节点在时刻有关的功率流变量，设为节点注入的总有功功率、为节点注入的总无功功率、为移动储能注入的功率、为节点施加需求侧响应机制后的有功负荷、为节点的无功负荷、为关口注入的无功功率、为由电容器发出的无功功率；定义时刻从首端流向末端的无功功率为，从末端流向首端的无功功率为；为所有与节点相连的节点集合；对支路，设为支路电流幅值，、为支路的物理参数；定义，，，其中，、为支路ij两端的电压大小，为两端电压相角差，引入变量为支路开关状态和支路端点电压有关的变量以表述、和、之间的关系；则潮流约束为： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ；设节点处电压最大值为、最小值为，增加附加约束为： ， ；设支路的电流最大值为，支路电流约束为： ；S22：设为变比参数、为挡位数量参数、为挡位间隔值参数、为变比上限参数、为变比下限参数；为整数变量表示变压器挡位；其中，，，；则变压器两端的电压关系即有载调压变压器约束为： ， ， ， ；S23：设表示配网节点集合，表示根节点集合；、均为布尔变量用于判断节点和节点间的关系；则辐射状拓扑结构为： ；S24：设在交直流换流站模型中，、分别为时刻换流站交流测的功率流；为时刻换流站直流测功率流；为参考点电压，令，；为换流器支路集合；表示直流侧电压利用参数；表示调制度参数；表示转换率参数；则交直流换流站模型的潮流方程即交直流换流站约束为： ， ， ， ， ， ， ， ；S25：对于节点在时刻所接电容器组，设为安装电容器节点集合；为电容器组最终并网组数；为电容器投入组数的上限，为单组电容器容量大小，为间隔时段内电容器组数的变化量最大值；则电容器约束为： ， ；S26：对于节点在时刻所接分布式光伏，设为分布式光伏波动前的最大可利用功率；为分布光伏的最大波动量，为分布式光伏在时刻的不确定变量；为分布式光伏在时刻的无功功率，为分布式光伏的容量；则分布式光伏运行约束为： ， ， ；S27：设为布尔变量，表示移动储能在时刻是否停靠于节点；表示移动储能所有可停靠的节点集合；以步骤S1建立的电池储能模型为基础，建立移动储能运行约束为： ， ， ；S28：对于节点i负荷在t时刻所加需求侧响应机制，表示进行需求侧响应的节点集合；和分别为施加需求侧响应前后的负荷变化量和电价变化量，为实施需求响应后的电价变量；为电价弹性系数，为施加需求侧响应前的电价参数，和分别为施加需求侧响应后电价的上限和下限，表示节点在时刻的有功负荷；则需求侧响应模型为： ， ， ， ；S29：设为配网系统初始支路状态；为支路开关动作上限；为支路开关总数；则开关约束为： ；S3：利用新能源出力的历史数据建立椭球不确定集合，通过连接高维椭球顶点建立数据驱动的凸包多面体集合；根据步骤S2的约束中含有不确定性变量，设表示高维椭球的中心点，为正定矩阵，表示高维椭球相对于坐标轴的偏移方向；对椭球集合采用预算不确定集表述分布式光伏出力的波动范围，具体表达式为： ；提出数据驱动的凸包不确定集，具体步骤为：S31：构建涵盖所有历史数据波动且体积最小的高维度椭球不确定集合；S32：在原有高维椭球的基础上，对正定矩阵进行正交分解，将原有椭球进行旋转平移，使得椭球中心落在坐标轴中心点，此时高维椭球不确定集合为；S33：对步骤S32的高维线性多面体集合进行放缩处理，使得存在一个最小的使放缩后的多面体集合刚好包络所有可能的数据点，的取值范围为；设表示第个顶点的权重系数；为放缩倍数，用于调节高维线性多面体包络范围的保守度；则放缩后高维线性多面体不确定集合为： ；S34：将放缩后的高维线性多面体进行旋转平移，使之契合原有数据点范围；则旋转平移后的高维线性多面体不确定集合为： ；S4：采用矩阵形式转换步骤S2建立的模型，基于步骤S3的凸包多面体集合覆盖历史数据，采用CCG算法求解模型；将步骤S2中的约束写为矩阵形式，分别为：潮流约束：；分布式光伏运行约束：；有载调压变压器约束：；交直流换流站约束：；需求侧响应约束：；电池储能约束：；分组投切电容器约束：设表示第一阶段的决策性变量，表示第二阶段的决策性变量，表示不确定变量；、表示与目标函数中、相关的参数矩阵；、、、、、、、表示与两阶段鲁棒优化约束条件有关的参数矩阵；表示给定时，连续变量的可行域；第一阶段的目标函数表示开关成本，第二阶段的目标函数表示除去开关成本外的其余成本之和；结合目标函数，建立两阶段交直流混合配电网动态鲁棒重构模型的矩阵形式为： ；采用CCG方法将两阶段交直流混合配电网动态鲁棒重构模型转化为主从问题求解；设、、为子问题约束的对偶变量，对应的主从问题模型为： ， ；采用外近似解决所存在的双线性项问题，根据对偶定理将SP1内层最小化问题改为与外层相同的最大化问题为： ；设为历史迭代次数，为当前迭代次数，为辅助变量，则用于求解上界的MP2和用于求解下界SP2分别为： ， ；上式中的线性化公式为： 。

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