一種電力系統源-網-荷互動控制策略評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統理論、控制理論和系統理論的交叉技術，具體涉及一種電力 系統源_網 -荷互動控制策略評價方法。
【背景技術】
[0002] 開放互動是智能電網的重要特征之一。隨著新理論、新技術、新材料的快速發展， 電源、電網和負荷均具備了柔性特征。隨機性的可再生能源與水電、燃氣輪機以及抽水蓄能 等柔性電源一起正在向可預測、可調控的方向發展，與電網友好的可控常規負荷及微網、儲 能、電動汽車、需求響應等將發展成能夠適應電網調控需求的柔性負荷，電網中有FACTS等 柔性可控設備；信息交互的完善，使得電源、電網、負荷不僅能感知自身狀態的變化，同時還 能獲知其它個體的全面信息，為電源、電網、負荷相互之間的全面互動提供了可能。因此， "源-網-荷"互動（電源、電網、負荷相互之間良性互動）是應對未來電網能源結構變革的 重要手段，也是未來電網快速發展的必然。
[0003] "源-網-荷"互動的核心是電源、負荷與電網三者之間的協調互動，通過源源互 補、源網協調、網荷互動和源荷互動等多種交互形式，更經濟、高效和安全地提高電力系統 的動態平衡能力。傳統電力系統運行控制模式是電源跟蹤負荷變化進行調整，負荷被認 為是被動的、近乎剛性的。而在"源-網-荷"互動環境下，電源、電網和負荷均具備了柔 性特征，可控負荷也將成為電網調節和消納新能源的重要手段，"發電跟蹤負荷"的現有控 制方法已不能適應未來"源-網-荷"互動運行的需要。此外，目前尚未有合理的指標對 "源-網-荷"互動影響及互動效益進行評價，需要建立一套開放的評價指標體系以衡量互 動控制方案的合理性。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種電力系統源-網-荷互動控制策 略評價方法，本發明從響應特性、互動效果、電網安全性和經濟性四個方面構建了評價指標 體系，克服了單一指標的局限性，評價指標能夠發揮以下三個方面的作用：一是指導互動控 制方案的決策過程，二是對互動效益進行評價，三是從電網安全角度對互動控制方案進行 校核。
[0005] 本發明的目的是采用下述技術方案實現的：
[0006] 本發明提供一種電力系統源-網-荷互動控制策略評價方法，其改進之處在于，所 述方法包括下述步驟：
[0007] 1)獲取電力系統電源、電網和負荷三側電力信息及其自然功率特性，分析電力設 備的互動行為特性，建立電力系統互動資源結構；
[0008] 2)分析互動資源對電價、激勵和調度三種互動機制的響應特性，建立互動資源在 不同互動機制下的功率變化曲線；
[0009] 3)確定互動資源的互動潛力，在互動潛力范圍內，建立互動資源的互動調度成本 變化曲線；
[0010] 4)確定在不同的電價、激勵和調度三種互動機制下互動資源的互動功率變化量， 選出滿足系統功率平衡需求且總互動成本最小的互動策略組合，得出互動控制方案；
[0011] 5)分別從響應特性、互動效果、電網安全性和經濟性四個方面對互動控制方案進 行評價，綜合評價源_網-荷互動控制策略對電網的影響和互動效益。
[0012] 進一步地，所述步驟1)中，電源側包括常規水、火電、風能、太陽能可再生能源，負 荷側包括常規負荷、負荷側的儲能、電動汽車柔性可控負荷，電網側包括FACTS柔性輸配電 設備；未來電網由于電源、電網和負荷均具備柔性特征，將形成全面的源-網-荷互動，呈現 源源互補、源網協調、網荷互動和源荷互動多種交互模式。
[0013] 進一步地，所述步驟2)中，首先分析各互動資源是否響應電價、激勵和調度三種互 動機制，然后，針對每一類互動資源建立其用電功率隨電價、激勵和調度三種互動機制變化 的功率曲線；
[0014] 響應電價機制時，假定用電功率P與電價p呈線性關系，根據互動前后用電功率、 電價的變化確定系數ct和0，如式（1)所示：
[0015]P=ctp+ePe[P_，P_] (1);
[0016] 響應激勵機制時，功率的變化量由負荷與調度中心所簽合同中的負荷調節容量 AP決定；用電功率P與調節功率AP關系為一條經過（〇, 1)，斜率為1的直線，如式（2)所 示：
[0017]P=P〇+APPe[P_，P_] (2)；
[0018] 響應調度機制時，功率的變化量直接由調度功率PD決定，功率P與調度功率PD的 關系如式（3)所示：
[0019] P=P〇+PDPe[P_，P_] (3)。
[0020] 進一步地，所述步驟3)中，互動資源的互動潛力是指某時刻各類互動資源參與互 動后功率增加或減小的最大能力，用某時刻參與互動后整體功率上下浮動的最大范圍與自 然功率的比值表示；其中，向上浮動范圍與自然功率的比值稱為正向互動潛力，向下浮動范 圍與自然功率的比值稱為反向互動潛力；互動資源調度成本是指互動資源因參與互動而產 生的額外支出。
[0021] 進一步地，所述步驟5)中，建立響應特性、互動效果、電網安全性和經濟性相對應 的表征指標，包括：響應特性指標、互動效果指標、電網安全性指標和經濟性指標。
[0022] 進一步地，所述響應特性指標包括互動資源的互動潛力、響應程度和單位互動 量；
[0023] ①互動潛力：表示某時刻各類互動資源參與互動后功率增加或減小的最大能力， 其計算表達式如下：
[0024]
⑷；
[0025] 式中，Pi_(t)、Pi_(t)和PiQ(t)分別為t時刻第i類互動資源可達到的最大功 率、最小功率和初始自然功率值；
[0026] ②響應程度：表示某時刻各類互動資源參與互動的實際水平，計算表達式為：
[0027]
.(:3);
[0028] 式中，APjt)為t時刻第i類互動資源的實際互動量，其中，APjt)= Pi(t) $。(t)，Pi(t)為t時刻第i類互動資源的實際功率值；
[0029] ③單位互動量：表示各類互動資源的單位自然功率經互動后的功率變化量，其計 算表達式為：
[0030]^；(t) =Pot； (t)XI; (t) (6)；
[0031] 互動資源參與互動后功率變化量APi(t)表示為：
[0032] AP;(t) =P; 〇(t)Xl;(t) (7)。
[0033] 進一步地，所述互動效果指標包括峰谷差變化比，參與互動貢獻比和可再生能源 波動支撐水平；
[0034] A、峰谷差變化比：表示互動后電力系統峰谷差較無互動時的變化情況，其計算表 達式為：
[0035]
(8),
[0036] 式中，Cp, 分別為在一定考察周期內（如丨天）互動前電力系統峰谷差和互 動后電力系統峰谷差；
[0037] B、參與互動貢獻比：表示某時刻各類互動資源的互動功率在電力系統總互動功率 中所占的比例，其計算表達式為：
[0038] (9h
[0039] 式中，APjt)為t時刻第i類互動資源的實際互動量，n為互動資源的總類別；
[0040] C、可再生能源波動支撐水平：表示通過互動提高可再生能源消納的能力，其計算 表達式為：
[0041] U0)，
[0042] 式中，APRE為某一類可再生能源的波動量。
[0043] 進一步地，所述電網安全性指標包括電網重載率水平，電網越限率水平和互動潮 流熵；
[0044] a、電網重載率水平：描述互動后線路的重載率情況，用以反映電網安全運行的程 度，其計算表達式為：
[0045] (11):
[0046] 式中，隊F表示線路負載率超過設定門檻值的線路數，K表示總支路數；
[0047] b、電網越限率水平：
[0048] 表示互動后系統出現線路功率越限的情況，其計算表達式為：
[0049] (12)；
[0050] 式中，I表示越限線路數；
[0051]c、互動潮流熵：
[0052] 表示互動后電力系統的線路負載率分布情況，其計算表達式為：
[0053]
(13)；
[0054] 式中，$表示對不同負載率區間內的線路條數進行概率化的比值，J-1表示負載 率區間數，C為常數，APi(t)為t時刻第i類互動資源的實際互動量，n為互動資源的總類 別。
[0055] 進一步地，所述經濟性指標包括互動資源調度成本，表示互動資源因參與互動而 產生的額外支出，對于消耗電能的互動資源，計算表達式如（14)所示，對于產生電能的互動 資源，計算表達式如（15)所示：
[0056] Ck = P〇Xp〇-PXp+CB (14);
[0057] Ck = PXp-P0Xp0+CB (15);
[0058] 式中，P。和P分別為互動資源參與互動前后的功率，p。和p為互動資源參與互動 前后的電價，CB為固定成本；
[0059] 控制中心以總互動成本最小為原則調度參與互動的可控資源，計算表達式為：
[0060] 1C=min(2Ck) (16)。