本發(fā)明涉及配電系統(tǒng)，具體涉及一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評估方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、光伏作為一種廣泛分布的可再生能源，正在加速滲透至配電系統(tǒng)中，以減少碳排放、提升經(jīng)濟(jì)性，并支持配電系統(tǒng)的自主運(yùn)行。然而，高比例光伏配電系統(tǒng)中存在光伏出力不確定性與負(fù)荷需求不確定性的復(fù)雜疊加，對運(yùn)行安全構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時，配電系統(tǒng)通常不僅包含公共配電部分，還包括微電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)等自主配電部分，實(shí)際工程中公共配電部分與自主配電部分分屬不同主體，各主體不愿因協(xié)同安全評估而泄露本地模型隱私細(xì)節(jié)，有必要在考慮隱私保護(hù)的前提下協(xié)同多主體進(jìn)行高比例光伏配電系統(tǒng)的安全評估。更關(guān)鍵的是，傳統(tǒng)低光伏滲透或無光伏的配電系統(tǒng)中，因其相鄰周期之間系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的耦合較弱，跨期安全評估的價值有限，安全評估局限于日前、日內(nèi)等單一周期。相比之下，高光伏滲透配電系統(tǒng)作為典型天氣敏感系統(tǒng)，受寒潮、陰雨等持續(xù)異常天氣影響，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)存在較為明顯的跨期耦合。隨著跨期演化中光伏與負(fù)荷預(yù)測不確定性的顯著增加，系統(tǒng)陷入不安全狀態(tài)的可能性逐步升高，對應(yīng)安全評估模型中的不確定性表征方法需相應(yīng)調(diào)整。因此，高比例光伏配電系統(tǒng)的安全評估不僅要保障多主體協(xié)同求解時的隱私保護(hù)，還要考慮跨期不確定性的本地量化表征，導(dǎo)致集中式方法不再適用。

2、現(xiàn)有分布式方法主要分為以拉格朗日法為代表的對偶分解方法與以列和約束生成的原分解方法。對偶分解方法雖在凸模型中表現(xiàn)優(yōu)異，但高比例光伏系統(tǒng)常配備大量分布式儲能，其充/放電狀態(tài)的二進(jìn)制變量導(dǎo)致模型為非凸的混合整數(shù)形式，對偶分解法的收斂性難以保證。原分解方法雖能處理混合整數(shù)模型，但需在迭代中復(fù)制部分信息，無法完全實(shí)現(xiàn)多主體間的隱私保護(hù)。

3、綜上，如何在保護(hù)隱私和考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，對高比例光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行跨期安全評估，是目前急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評估方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)隱私和考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，對高比例光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行跨期安全評估的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實(shí)施例第一方面公開了一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評估方法，所述方法包括：

4、根據(jù)鞅過程表征的隨機(jī)過程，分別分析光伏配電系統(tǒng)中光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，得到光伏跨期預(yù)測誤差和負(fù)荷跨期預(yù)測誤差；

5、量化所述光伏跨期預(yù)測誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差得到第二概率密度函數(shù)；

6、利用所述光伏跨期預(yù)測誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對應(yīng)的安全評估模型；

7、基于各個所述主體對應(yīng)的所述安全評估模型，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評估模型；

8、利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評估模型，得到悲觀安全評估結(jié)果和樂觀安全評估結(jié)果；

9、基于所述悲觀安全評估結(jié)果和所述樂觀安全評估結(jié)果，識別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

10、優(yōu)選的，所述量化所述光伏跨期預(yù)測誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差得到第二概率密度函數(shù)，包括：

11、利用累加混合高斯混合分布的概率密度函數(shù)量化所述光伏跨期預(yù)測誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差，得到所述光伏跨期預(yù)測誤差對應(yīng)的第一概率密度函數(shù)和所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差對應(yīng)的第二概率密度函數(shù)。

12、優(yōu)選的，所述利用所述光伏跨期預(yù)測誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對應(yīng)的安全評估模型，包括：

13、針對所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體設(shè)置對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)中包含各個預(yù)設(shè)評估項(xiàng)對應(yīng)的非負(fù)松弛變量和每一所述非負(fù)松弛變量對應(yīng)的預(yù)設(shè)權(quán)重；所述目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)為：最小化各個所述非負(fù)松弛變量與對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)權(quán)重的乘積之和；

14、利用所述光伏跨期預(yù)測誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差，設(shè)置所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件；

15、利用所述第一概率密度函數(shù)設(shè)置所述光伏跨期預(yù)測誤差所處的第一不確定區(qū)間，并利用所述第二概率密度函數(shù)設(shè)置所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差所處的第二不確定區(qū)間；

16、基于各個所述目標(biāo)函數(shù)、各個所述目標(biāo)函數(shù)對應(yīng)的所述約束條件、所述第一不確定區(qū)間和所述第二不確定區(qū)間，構(gòu)建得到安全評估模型。

17、優(yōu)選的，所述利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評估模型，得到悲觀安全評估結(jié)果和樂觀安全評估結(jié)果，包括：

18、利用增廣benders分解法，解耦所述跨期協(xié)同安全評估模型，得到樂觀情形對應(yīng)的樂觀主問題和樂觀子問題，以及得到悲觀情形對應(yīng)的悲觀主問題和悲觀子問題；

19、在所述樂觀主問題和所述樂觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到樂觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值，并在所述悲觀主問題和所述悲觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到悲觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值；每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量由所述主體對應(yīng)的所述目標(biāo)函數(shù)中各個所述非負(fù)松弛變量構(gòu)成；

20、將所述樂觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值作為樂觀安全評估結(jié)果，并將所述悲觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值作為悲觀安全評估結(jié)果。

21、優(yōu)選的，所述基于所述悲觀安全評估結(jié)果和所述樂觀安全評估結(jié)果，識別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括：

22、若所述樂觀安全評估值小于0且所述悲觀安全評估值小于0，則確定所述光伏配電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；

23、若所述樂觀安全評估值等于0且所述悲觀安全評估值大于0，則確定所述光伏配電系統(tǒng)處于存在不安全運(yùn)行風(fēng)險的預(yù)警運(yùn)行狀態(tài)；

24、若所述樂觀安全評估值大于0且所述悲觀安全評估值大于0，則確定所述光伏配電系統(tǒng)處于異常運(yùn)行狀態(tài)。

25、優(yōu)選的，所述方法還包括：

26、針對所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體，若所述主體對應(yīng)的所述目標(biāo)向量的樂觀取值大于0，則在所述目標(biāo)向量的取值為樂觀取值的情況下，從構(gòu)成所述目標(biāo)向量的各個所述非負(fù)松弛變量中，查找出大于0的第一非負(fù)松弛變量，并確定在樂觀情形下所述第一非負(fù)松弛變量對應(yīng)的預(yù)設(shè)評估項(xiàng)存在不安全運(yùn)行問題；

27、針對所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體，若所述主體對應(yīng)的所述目標(biāo)向量的悲觀取值大于0，則在所述目標(biāo)向量的取值為悲觀取值的情況下，從構(gòu)成所述目標(biāo)向量的各個所述非負(fù)松弛變量中，查找出大于0的第二非負(fù)松弛變量，并確定在悲觀情形下所述第二非負(fù)松弛變量對應(yīng)的預(yù)設(shè)評估項(xiàng)存在不安全運(yùn)行問題。

28、本發(fā)明實(shí)施例第二方面公開了一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評估裝置，所述裝置包括：

29、分析單元，用于根據(jù)鞅過程表征的隨機(jī)過程，分別分析光伏配電系統(tǒng)中光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，得到光伏跨期預(yù)測誤差和負(fù)荷跨期預(yù)測誤差；

30、量化單元，用于量化所述光伏跨期預(yù)測誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差得到第二概率密度函數(shù)；

31、第一構(gòu)建單元，用于利用所述光伏跨期預(yù)測誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對應(yīng)的安全評估模型；

32、第二構(gòu)建單元，用于基于各個所述主體對應(yīng)的所述安全評估模型，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評估模型；

33、求解單元，用于利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評估模型，得到悲觀安全評估結(jié)果和樂觀安全評估結(jié)果；

34、識別單元，用于基于所述悲觀安全評估結(jié)果和所述樂觀安全評估結(jié)果，識別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

35、優(yōu)選的，所述量化單元，具體用于：

36、利用累加混合高斯混合分布的概率密度函數(shù)量化所述光伏跨期預(yù)測誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差，得到所述光伏跨期預(yù)測誤差對應(yīng)的第一概率密度函數(shù)和所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差對應(yīng)的第二概率密度函數(shù)。

37、優(yōu)選的，所述第一構(gòu)建單元，具體用于：

38、針對所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體設(shè)置對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)中包含各個預(yù)設(shè)評估項(xiàng)對應(yīng)的非負(fù)松弛變量和每一所述非負(fù)松弛變量對應(yīng)的預(yù)設(shè)權(quán)重；所述目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)為：最小化各個所述非負(fù)松弛變量與對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)權(quán)重乘積的和值；

39、利用所述光伏跨期預(yù)測誤差和所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差，設(shè)置所述目標(biāo)函數(shù)的約束條件；

40、利用所述第一概率密度函數(shù)設(shè)置所述光伏跨期預(yù)測誤差所處的第一不確定區(qū)間，并利用所述第二概率密度函數(shù)設(shè)置所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差所處的第二不確定區(qū)間；

41、基于各個所述目標(biāo)函數(shù)、各個所述目標(biāo)函數(shù)對應(yīng)的所述約束條件、所述第一不確定區(qū)間和所述第二不確定區(qū)間，構(gòu)建得到安全評估模型。

42、優(yōu)選的，所述求解單元，具體用于：

43、利用增廣benders分解法，解耦所述跨期協(xié)同安全評估模型，得到樂觀情形對應(yīng)的樂觀主問題和樂觀子問題，以及得到悲觀情形對應(yīng)的悲觀主問題和悲觀子問題；

44、在所述樂觀主問題和所述樂觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到樂觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值，并在所述悲觀主問題和所述悲觀子問題之間進(jìn)行迭代交互求解，得到悲觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值；每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量由所述主體對應(yīng)的所述目標(biāo)函數(shù)中各個所述非負(fù)松弛變量構(gòu)成；

45、將所述樂觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的樂觀取值作為樂觀安全評估結(jié)果，并將所述悲觀安全評估值和每一所述主體對應(yīng)的目標(biāo)向量的悲觀取值作為悲觀安全評估結(jié)果。

46、基于上述本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光伏配電系統(tǒng)跨期協(xié)同安全評估方法及裝置，根據(jù)鞅過程表征的隨機(jī)過程，分別分析光伏配電系統(tǒng)中光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，得到光伏跨期預(yù)測誤差和負(fù)荷跨期預(yù)測誤差；量化所述光伏跨期預(yù)測誤差得到第一概率密度函數(shù)，并量化所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差得到第二概率密度函數(shù)；利用所述光伏跨期預(yù)測誤差、所述負(fù)荷跨期預(yù)測誤差、所述第一概率密度函數(shù)和所述第二概率密度函數(shù)，構(gòu)建所述光伏配電系統(tǒng)中的每一主體對應(yīng)的安全評估模型；基于各個所述主體對應(yīng)的所述安全評估模型，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評估模型；利用增廣benders分解法分別在悲觀情形下和樂觀情形下求解所述跨期協(xié)同安全評估模型，得到悲觀安全評估結(jié)果和樂觀安全評估結(jié)果；基于所述悲觀安全評估結(jié)果和所述樂觀安全評估結(jié)果，識別所述光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在本方案中，類比鞅過程分析光伏功率和負(fù)荷功率的跨期演化規(guī)律，并量化光伏功率和負(fù)荷功率的跨期不確定性，在考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，構(gòu)建符合悲觀-樂觀架構(gòu)的跨期協(xié)同安全評估模型，并利用增廣benders分解法進(jìn)行求解，得到光伏配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)隱私和考慮光伏與負(fù)荷跨期不確定性的前提下，對高比例光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行跨期安全評估的目的。