基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法及装置与流程
1.本发明涉及一种多区域柔性互联配电网电能交易方法，特别是涉及一种智 能软开关主导有功、无功交易定价的柔性互联配电网电能交易方法及装置。
背景技术：
2.分布式电源、电动汽车等新元素的大量接入对配电网运行提出了更高要 求。为满足用户侧多元化、定制化用电需求，传统配电网在多端多电压等级智 能软开关(multi-terminal soft open point，sop)等柔性配电设备的支撑下，将 逐渐从传统的辐射状结构发展为高度灵活可控的柔性互联结构。通过多端智能 软开关互联的各配电网区域将拥有多条能量交互途径，并支持精确可控的功率 传输。智能储能软开关可以通过区域间的灵活有功传输实现馈线负载均衡并通 过无功调节优化区域配电网的电压分布，提升各区运行效益，为多区域柔性互 联配电网电能交易奠定了物理基础。
3.面对多区域柔性互联配电网的电能交易需求，如何在降低各区域配电网运 行成本的同时，促进智能软开关等柔性互联电力电子装置的投资回收成为有待 解决的问题。
4.在多利益主体参与的电能交易中，为适应不同交易参与方的利益诉求，需 要构建合理的交易规则。多区域柔性互联配电网中，多个区域配电网由智能软 开关装置实现互联，并进行传输功率控制。智能软开关运营商在交易中占据主 导地位，可以通过交易定价提升自身运行效益，而各区域配电网根据交易定价 制定最佳交易计划。主从博弈架构可以有效应用于多区域柔性互联配电网电能 交易。
5.基于主从博弈电能交易中，博弈均衡的高效、稳定求解至关重要。当前， 迭代求解方式被广泛采用，但迭代求解方法存在求解速度慢和收敛性差等问 题。利用kkt最优性条件代替跟随者的电能交易模型可以将主从博弈问题转化 为单层博弈均衡约束优化问题，可以有效求解基于智能软开关定价的柔性互联 配电网电能交易问题。
6.目前，国内外对多区域柔性互联配电网的研究主要集中在多端智能储能软 开关的运行优化策略制定，如何实现电能交易中智能软开关的主动交易定价有 待进一步研究。因此，面向多区域柔性互联配电网的电能交易需求，需要一种 促进各区运行成本降低、提升智能储能软开关运行利润的智能软开关交易定价 方法。
技术实现要素：
7.本发明所要解决的技术问题是，针对柔性互联配电网电能交易中智能软开 关主动利润提升问题，提供基于主从博弈的智能软开关交易定价方法。
8.基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，包括如下步骤：
9.1)根据选定的柔性互联配电网，获取各区域配电网参数；
10.2)依据步骤1)提供的智能软开关参数，以智能软开关参与各区域电能交 易收益最高为目标，计及智能软开关运行约束，构建智能软开关定价模型；
11.3)依据步骤1)提供的各区域配电网参数、智能软开关参数，各区域配电 网k以购
电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区域配电网的潮流约束、安 全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；
12.4)依据步骤2)中的智能软开关定价模型和步骤3)中的各区域配电网电 能交易模型，构建以智能软开关为上层领导者，各区域配电网为下层跟随者的 柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型，采用kkt最优性条件将下层区域 配电网电能交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，构建柔性互 联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型；
13.5)线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束定价模型，采用数学求 解器cplex求解，获得运行日内各时段智能软开关与各区域配电网的电能交 易价格和电能交易功率；
14.6)各区域配电网与智能软开关按照步骤5)中得到的电能交易价格和电能 交易功率进行交易结算。
15.进一步的，步骤2)所述的以智能软开关参与各区域电能交易收益最高为 目标，可以表示为：
[0016][0017]
式中，f
sop,t
为智能软开关在时段t的交易收益，为与各区配电网交易额的 总和；分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价；无功交易定价；为时段t区域k计划与智能软开关交易的有功、无功功率；ωr为柔性互联的 区域配电网集合；δt为交易时段时长。
[0018]
进一步的，步骤3)所述的各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最 小为目标，可以表示为：
[0019][0020][0021][0022][0023][0024]
式中，为上级电网电能价格；分别为时段t区域配电网k向上级 电网购买、出售电能的有功功率；为区域k的节点集合；ωu为电压越限时失 负荷成本折算系数；为时段t节点i的有功负荷；v
i,t
为时段t节点i的电压平方； 为时段t中节点i的电压偏移程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围 上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；σ
k,t
、为 电压偏移成本约束的对偶变量，用于求解原问题的对偶问题及kkt条件。
[0025]
进一步的，其特征在于步骤4)所述的采用kkt最优性条件将下层区域配 电网电能
交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，其中kkt最优 性条件中拉格朗日函数各偏导数为零，可以表示为：
[0026][0027][0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038]
式中，为sop接入区域k的节点集合；为区域k的节点集合；为区域k的源节点集合；为区域k的支路集合；为区域k的源节点所连支 路集合；为区域k的分布式电源接入节点集合；分别为时段t智能 软开关对区域k的有功、无功交易定价；为上级电网电能价格；ωu为电压越 限时失负荷成本折算系数；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；r
ij
、x
ij
分别为支路ij的电阻和电抗；σ
k,t
、 为电压偏移成本约束的对偶变量；ζ
ij,t
、τ、 υ为潮流约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量。
[0039]
kkt最优性条件中互补松弛条件可以表示为：
[0040][0041]
[0042][0043][0044][0045]
式中，为区域k分布式电源接入节点集合；为区域配电网k节点集 合；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t区域k中节点i的电压偏移程度指 标；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压 上下限的平方；为时段t节点i分布式电源有功出力；分别 为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；为电压偏移成本 约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量；
“⊥”
表示 两侧表达式乘积为零。
[0046]
进一步的，步骤5)所述的线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束 定价模型，包括线性化kkt最优性条件中互补松弛条件，可以表示为：
[0047][0048][0049][0050][0051][0052][0053][0054][0055][0056][0057][0058][0059][0060]
[0061]
式中，m为一个足够大的正数；为区域k分布式电源接入节点集合； 为区域配电网k节点集合；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t区域k 中节点i的电压偏移程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平 方；v分别为节点电压上下限的平方；为时段t节点i分布式电源有功出 力；分别为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；分布式电源有功功率上、下限；为电压偏移成本约束的对偶变量；为安全运行约束 的对偶变量；为互补松弛条件 线性化所引入的二进制变量，取值0或1。
[0062]
线性化博弈均衡约束定价模型的目标函数，可以表示为：
[0063][0064]
式中，分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价；
[0065]
为时段t区域k计划与智能软开关交易的有功、无功功率；ωr为柔性 互联的区域配电网集合；δt为交易时段时长；v
thr
分别为节点理想电压范 围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；分别为时段t 节点i的有功、无功负荷；分别为节点i所接入的分布式电源有 功功率上、下限；vs为源节点电压平方；作为整体变量表示区域k 向上级电网买入电能的有功功率；f
u,k,t
为时段t区域配电网k目标函数的电压偏 移成本；为上级电网电能价格；为电压偏移成本约束的对偶变量； τ为潮流约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶 变量。
[0066]
进一步的，步骤1)获取各区域配电网参数，包含网络拓扑连接关系、负 荷及分布式电源接入位置和容量、负荷及分布式电源日运行曲线预测结果、系 统安全运行电压范围、理想电压范围、支路电流限制、极端电压偏移下的失负 荷单位成本、运行日内各时段t配电网与上级电网的电能交易价格输入智能 软开关参数，包括智能软开关接入位置、各端变流器容量；设置运行日中各交 易时段时长δt。
[0067]
基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易装置，包括：
[0068]
配电网参数获取模块，用于根据选定的柔性互联配电网，获取各区域配电 网参数；
[0069]
智能软开关定价模型构建模块，用于依据提供的智能软开关参数，以智能 软开关参与各区域电能交易收益最高为目标，计及智能软开关运行约束，构建 智能软开关定价模
型；
[0070]
配电网电能交易模型构建模块，用于依据提供的各区域配电网参数、智能 软开关参数，各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区 域配电网的潮流约束、安全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；
[0071]
柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型构建模块，用于依据 智能软开关定价模型和各区域配电网电能交易模型，构建以智能软开关为上层 领导者，各区域配电网为下层跟随者的柔性互联配电网电能交易双层主从博弈 模型，采用kkt最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智能软 开关定价模型的约束条件，构建柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定 价模型；
[0072]
单层博弈均衡约束定价模型求解模块，用于线性化处理构建的单层博弈均 衡约束定价模型，采用数学求解器cplex求解，获得运行日内各时段智能软 开关与各区域配电网的电能交易价格和电能交易功率；
[0073]
交易结算模块，用于各区域配电网与智能软开关按照得到的电能交易价格 和电能交易功率进行交易结算。
[0074]
一种计算设备，包括：
[0075]
一个或多个处理单元；
[0076]
存储单元，用于存储一个或多个程序，
[0077]
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理单元执行，使得所述 一个或多个处理单元执行所述的基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方 法。
[0078]
一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述 计算机程序被处理器执行时实现所述基于智能软开关定价的柔性配电网电能交 易方法的步骤。
[0079]
本发明所采用的技术方案是：
[0080]
本发明的基于智能软开关定价的柔性互联配电网电能交易方法，立足于实 现柔性互联配电网电能交易中智能软开关的主动利润提升，以智能软开关的有 功、无功传输功率为交易对象，充分考虑各区域的电压控制需求，以各区配电 网购电成本以及电压偏移成本最小为目标构建各区域配电网电能交易模型，以 智能软开关参与各区域电能交易收益最高为目标，构建智能软开关定价模型， 并基于主从博弈架构对智能软开关与区域配电网之间的电能交易进行建模，进 一步通过kkt最优性条件将柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型转化为 单层博弈均衡约束定价模型，实现智能软开关交易定价问题的快速求解，有效 的促进了智能软开关的投资成本回收。
附图说明
[0081]
图1是构造的四端智能软开关柔性互联配电网示意图；
[0082]
图2是光伏、风机及负荷运行曲线；
[0083]
图3是上级电网电能价格曲线；
[0084]
图4是各时段智能软开关对各区的有功定价；
[0085]
图5是各时段智能软开关对各区的无功辅助服务定价；
[0086]
图6是各区域配电网与智能软开关的有功交易功率；
[0087]
图7是各区域配电网与智能软开关的无功交易功率；
[0088]
图8是各区域配电网各时段交易收益；
[0089]
图9是各时段电能交易中智能软开关运行收益；
[0090]
图10是各区域配电网在17：00的节点电压分布图；
[0091]
图11是各时段各区域配电网电压分布范围图。
具体实施方式
[0092]
下面结合实施例和附图对本发明提出的基于智能软开关定价的柔性互联配 电网电能交易方法做出详细说明。
[0093]
本发明的基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，如图1所示， 包括如下步骤：
[0094]
1)根据选定的柔性互联配电网，输入各区域配电网参数，包含网络拓扑连 接关系、负荷及分布式电源接入位置和容量、负荷及分布式电源日运行曲线预 测结果、系统安全运行电压范围、理想电压范围、支路电流限制、极端电压偏 移下的失负荷单位成本、运行日内各时段t配电网与上级电网的电能交易价格输入智能软开关参数，包括智能软开关接入位置、各端变流器容量；设置运行 日中各交易时段时长δt；
[0095]
对于本实施例，所构造的四端智能软开关柔性互联配电网如图2所示，四 个区域配电网均基于ieee33节点算例改造，各区域配电网电压等级、拓扑结 构、支路参数、节点负荷参数与ieee33节点标准算例保持一致，电压等级均 为12.66千伏，负荷总有功功率需求和总无功功率需求分别为3.1750兆瓦和 2.3000兆乏。详细参数见表1和表2。四个区域的节点编号、支路编号均基于 ieee33节点算例的节点编号依次累加得到，与图2一致。
[0096]
四个区域配电网仅有智能软开关接入位置以及分布式电源配置不同。分布 式电源配置如表3所示，风机、光伏及负荷曲线如图3所示。分布式电源功率 因数均设定为1.0。
[0097]
四端智能软开关各端口变流器分别接入各区的8、59、78、104节点，容量 均设置为3兆瓦，损耗系数设置为0.01，实现各区的柔性互联。不考虑智能软 开关在直流环节的电能损耗。设定各区域配电网安全运行电压范围标幺值为 0.90～1.10，理想电压范围标幺值为0.97～1.03。
[0098]
运行日中，每个交易时段时长δt设置为1小时，总计24个交易时段。上级 电网在各时段的电能价格曲线如图4所示。
[0099]
2)依据步骤1)提供的智能软开关参数，以智能软开关参与各区域电能交 易收益最高为目标，计及智能软开关运行约束，构建智能软开关定价模型；
[0100]
(1)所述的以智能软开关参与各区域电能交易收益最高为目标可以表示为：
[0101][0102]
式中，f
sop，t
为智能软开关在时段t的交易收益，为与各区配电网交易额的 总和；分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价；无功交易定价；为时段t区域k计划与智能软开关交易的有功、无功功率；ωr为柔性互联的 区域配电网集合；δt为交易时段时长。
[0103]
(2)所述的智能软开关运行约束可以表示为：
[0104][0105][0106][0107]
式中，为时段t智能储能软开关在区域k变流器端口的损耗功率； a
sop
为智能软开关变流器损耗系数；s
sop
为智能软开关变流器容量。
[0108]
3)依据步骤1)提供的各区域配电网参数、智能软开关参数，各区域配电 网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区域配电网的潮流约束、安 全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；
[0109]
(1)所述的各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，可 以表示为：
[0110][0111][0112][0113][0114][0115]
式中，为上级电网电能价格；分别为时段t区域配电网k向上级 电网购买、出售电能的有功功率；为区域k的节点集合；ωu为电压越限时失 负荷成本折算系数；为时段t节点i的有功负荷；v
i,t
为时段t节点i的电压平方； 为时段t中节点i的电压偏移程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围 上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；σ
k,t
、为 电压偏移成本约束的对偶变量，用于求解原问题的对偶问题及kkt条件。
[0116]
(2)所述的潮流约束可以表示为：
[0117][0118][0119][0120]
[0121]vi,t-v
j,t
＝2(r
ij
p
ij,t
+x
ijqij,t
)∶ζ
ij,t
ꢀꢀꢀ
(12)
[0122][0123][0124]
式中，为区域k的节点集合；为区域k的源节点集合；为区域k的 支路集合；为区域k的源节点所连支路集合；为sop接入区域k的节 点集合；p
ji,t
、q
ji,t
分别为时段t支路ji上流过的有功、无功功率；p
i,t
、q
i,t
分别 为时段t节点i的净注入有功、无功功率；为时段t节点i分布式电源有功出力； 分别为时段t节点i的有功、无功负荷；r
ij
、x
ij
分别为支路ij的电阻和 电抗；vs为源节点电压平方；ζ
ij,t
、τ、v为潮流约束的对 偶变量。
[0125]
(3)所述的安全运行约束可以表示为：
[0126][0127][0128]
式中，分别为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下 限；为安全运行约束的对偶变量。
[0129]
4)依据步骤2)中的智能软开关定价模型和步骤3)中的各区域配电网电 能交易模型，构建以智能软开关为上层领导者，各区域配电网为下层跟随者的 柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型，采用kkt最优性条件将下层区域 配电网电能交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，构建柔性互 联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型；
[0130]
(1)所述的构建以智能软开关为上层领导者，各区域配电网为下层跟随者 的柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型，可以描述为：
[0131]
智能软开关运营商根据各区域的响应制定与各区域的有功、无功交易电价； 各区域配电网根据智能软开关的交易定价，求解区域配电网电能交易模型，制 定当前交易价格下的最优交易策略；智能软开关根据各区域给出的交易策略调 整有功、无功交易的定价，提升智能软开关运行效益，并使交易结果满足智能 软开关运行约束，直到智能软开关运行收益不再增长，最终获得智能软开关的 最优定价策略。
[0132]
(2)采用kkt最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智 能软开关定价模型的约束条件，其中kkt最优性条件中拉格朗日函数各偏导数 为零，可以表示为：
[0133][0134][0135][0136]
1-σ
k,t
＝0
ꢀꢀꢀ
(20)
[0137]
[0138][0139][0140][0141][0142][0143][0144][0145]
式中，为sop接入区域k的节点集合；为区域k的节点集合；为区域k的源节点集合；为区域k的支路集合；为区域k的源节点所连支 路集合；为区域k的分布式电源接入节点集合；分别为时段t智能 软开关对区域k的有功、无功交易定价；为上级电网电能价格；ωu为电压越 限时失负荷成本折算系数；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；r
ij
、x
ij
分别为支路ij的电阻和电抗；σ
k,t
、 为电压偏移成本约束的对偶变量；ζ
ij,t
、τ、 υ为潮流约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量。
[0146]
(3)所述的kkt最优性条件中，互补松弛条件可以表示为：
[0147][0148][0149][0150][0151][0152]
式中，为区域k分布式电源接入节点集合；为区域配电网k节点集 合；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t区域k中节点i的电压偏移程度指 标；v
thr
分
别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压 上下限的平方；为时段t节点i分布式电源有功出力；分别 为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；为电压偏移成本 约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量；
“⊥”
表示 两侧表达式乘积为零。
[0153]
(4)所述的柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型，可以表 示为：
[0154][0155]
s.t.(2)～(4)、(17)～(30)
ꢀꢀꢀ
(32)
[0156]
5)线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束定价模型，采用数学求 解器cplex求解，获得运行日内各时段智能软开关与各区域配电网的电能交 易价格和电能交易功率；
[0157]
(1)所述的线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束定价模型，包 括线性化kkt最优性条件中的互补松弛条件，可以表示为：
[0158][0159][0160][0161][0162][0163][0164][0165][0166][0167]
式中，m为一个足够大的正数；为区域k分布式电源接入节点集合； 为区域配电网k节点集合；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t区域k 中节点i的电压偏移程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平 方；v分别为节点电压上下限
的平方；为时段t节点i分布式电源有功出 力；分别为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；分布式电源有功功率上、下限；为电压偏移成本约束的对偶变量；为安全运行约束 的对偶变量；为互补松弛条件 线性化所引入的二进制变量，取值0或1。
[0168]
(2)所述的线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束定价模型，包 括线性化博弈均衡约束定价模型的目标函数，可以表示为：
[0169][0170][0171]
式中，分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价； 为时段t区域k计划与智能软开关交易的有功、无功功率；ωr为柔性 互联的区域配电网集合；δt为交易时段时长；v
thr
分别为节点理想电压范 围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；分别为时段t 节点i的有功、无功负荷；分别为节点i所接入的分布式电源有 功功率上、下限；vs为源节点电压平方；作为整体变量表示区域k 向上级电网买入电能的有功功率；f
u,k,t
为时段t区域配电网k目标函数的电压偏 移成本；为上级电网电能价格；为电压偏移成本约束的对偶变量； τ为潮流约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶 变量。
[0172]
(3)所述的单层博弈均衡约束定价模型，经过线性化处理得到的混合整数 二阶锥规划模型，可以表示为：
[0173][0174]
s.t.(2)～(4)、(17)～(27)、(33)～(39)
ꢀꢀꢀ
(42)
[0175]
6)各区域配电网与智能软开关按照步骤5)中得到的电能交易价格和电能 交易功率进行交易结算。
[0176]
对于本实施例，电压偏移成本系数ωu设置为0.443。
[0177]
为了验证本发明中一种基于智能软开关定价的柔性互联配电网电能交易方 法的
可行性及有效性，本实施例中，采取如下两种场景进行验证分析：
[0178]
方案1：各区域配电网不与智能软开关进行电能交易，仅与上级电网进行 电能交易，得到配电网初始状态下的运行水平及成本。
[0179]
方案2：采用所提出的基于智能软开关定价的柔性互联配电网电能交易方 法，各区域配电网与智能软开关进行有功电能交易、无功辅助服务交易。
[0180]
方案1、方案2中，各区的日运行成本如表4所示。方案1中智能软开关在 全天中各时段的有功定价结果如图5所示、无功定价结果如图6所示。方案2 中各区域配电网与智能软开关的有功交易功率如图7所示，无功交易功率如图 8所示。方案2相对于方案1，各区域配电网在各时段的交易收益如图9所示。 方案2中，智能软开关各时段的交易收益如图10所示。在方案1、方案2中， 各区域配电网在17：00的电压分布如图11所示。在方案1、方案2中，各时段 各区域配电网电压分布范围如图11所示。
[0181]
执行优化计算的计算机硬件环境为intel(r)core(tm)i5-5200u cpu，主频 为2.20ghz，内存为4gb；软件环境为windows 10操作系统。
[0182]
相比于不参与市场交易的方案1，方案2基于智能软开关定价的柔性互联 配电网电能交易方法实现了各区运行成本的有效降低，并改善了各区电压分布。 方案2中，智能软开关通过最优定价方案实现了最高获利，促进了投资成本回 收。
[0183]
由两种方案对比看出，利用本发明提出的一种基于智能软开关定价的柔性 互联配电网电能交易方法，可以有效提升系统运行经济性，提高智能软开关运 行效益，改善了系统电压分布。
[0184]
表1ieee33节点配电网算例负荷接入位置及功率
[0185][0186]
表2ieee33节点配电网算例线路参数
[0187][0188]
表3分布式电源接入位置及容量
[0189]
区域接入节点光伏容量(兆伏安)风机容量(兆伏安)1171.0-1301.0-133-0.8242-1.02461.0-265-1.03790.8-384-0.73971.1-41141.2-41321-[0190]
表4各区域配电网日运行成本
[0191]
[0192][0193]
实施例2
[0194]
基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易装置，包括：
[0195]
配电网参数获取模块，用于根据选定的柔性互联配电网，获取各区域配电 网参数；
[0196]
智能软开关定价模型构建模块，用于依据提供的智能软开关参数，以智能 软开关参与各区域电能交易收益最高为目标，计及智能软开关运行约束，构建 智能软开关定价模型；
[0197]
配电网电能交易模型构建模块，用于依据提供的各区域配电网参数、智能 软开关参数，各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区 域配电网的潮流约束、安全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；
[0198]
柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型构建模块，用于依据 智能软开关定价模型和各区域配电网电能交易模型，构建以智能软开关为上层 领导者，各区域配电网为下层跟随者的柔性互联配电网电能交易双层主从博弈 模型，采用kkt最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智能软 开关定价模型的约束条件，构建柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定 价模型；
[0199]
单层博弈均衡约束定价模型求解模块，用于线性化处理构建的单层博弈均 衡约束定价模型，采用数学求解器cplex求解，获得运行日内各时段智能软 开关与各区域配电网的电能交易价格和电能交易功率；
[0200]
交易结算模块，用于各区域配电网与智能软开关按照得到的电能交易价格 和电能交易功率进行交易结算。
[0201]
另外，本实施例还提供一种计算设备，包括：
[0202]
一个或多个处理单元；
[0203]
存储单元，用于存储一个或多个程序，
[0204]
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理单元执行，使得所述 一个或多个处理单元执行上述的基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方 法；需要说明的是，计算设备可包括但不仅限于处理单元、存储单元；本领域 技术人员可以理解，计算设备包括处理单元、存储单元并不构成对计算设备的 限定，可以包括更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算 设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0205]
还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质， 所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于智能软开关定价的柔性配电网 电能交易方法的步骤；需要说明的是，可读存储介质例如可以是，但不限于， 电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的 组合；可读介质上包含的程序可以用任何适当的介质传输，包括，但不限于无 线、有线、光缆，rf等等，或者上述的任意合适的组合。例如，可以以一种或 多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代
码，所述程 序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java，c++等，还包括常规的 过程式程序设计语言，诸如c语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全 地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包 执行，或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形 中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网 (wan)连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网 服务提供商来通过因特网连接)。
技术特征：
1.基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的柔性互联配电网，获取各区域配电网参数；2)依据步骤1)提供的智能软开关参数，以智能软开关参与各区域电能交易收益最高为目标，计及智能软开关运行约束，构建智能软开关定价模型；3)依据步骤1)提供的各区域配电网参数、智能软开关参数，各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区域配电网的潮流约束、安全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；4)依据步骤2)中的智能软开关定价模型和步骤3)中的各区域配电网电能交易模型，构建以智能软开关为上层领导者，各区域配电网为下层跟随者的柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型，采用kkt最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，构建柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型；5)线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束定价模型，采用数学求解器cplex求解，获得运行日内各时段智能软开关与各区域配电网的电能交易价格和电能交易功率；6)各区域配电网与智能软开关按照步骤5)中得到的电能交易价格和电能交易功率进行交易结算。2.根据权利要求1所述的基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，其特征在于，步骤2)所述的以智能软开关参与各区域电能交易收益最高为目标，可以表示为：式中，f
sop,t
为智能软开关在时段t的交易收益，为与各区配电网交易额的总和；分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价；无功交易定价；为时段t区域k计划与智能软开关交易的有功、无功功率；ω
r
为柔性互联的区域配电网集合；δt为交易时段时长。3.根据权利要求1所述的一种基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，其特征在于，步骤3)所述的各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，可以表示为：为：为：为：式中，为上级电网电能价格；分别为时段t区域配电网k向上级电网购买、出售电能的有功功率；为区域k的节点集合；ω
u
为电压越限时失负荷成本折算系数；为时段t节点i的有功负荷；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t中节点i的电压偏移
程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；σ
k,t
、为电压偏移成本约束的对偶变量，用于求解原问题的对偶问题及kkt条件。4.根据权利要求1所述的一种基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，其特征在于步骤4)所述的采用kkt最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，其中kkt最优性条件中拉格朗日函数各偏导数为零，可以表示为：为：为：1-σ
k,t
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)(8)(8)(8)(8)(8)(8)式中，为sop接入区域k的节点集合；为区域k的节点集合；为区域k的源节点集合；为区域k的支路集合；为区域k的源节点所连支路集合；为区域k的分布式电源接入节点集合；分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价；为上级电网电能价格；ω
u
为电压越限时失负荷成本折算系数；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；r
ij
、x
ij
分别为支路ij的电阻和电抗；σ
k,t
、为电压偏移成本约束的对偶变量；ζ
ij,t
、τ、υ为潮流约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量。kkt最优性条件中互补松弛条件可以表示为：
式中，为区域k分布式电源接入节点集合；为区域配电网k节点集合；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t区域k中节点i的电压偏移程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；为时段t节点i分布式电源有功出力；分别为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；为电压偏移成本约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量；
“⊥”
表示两侧表达式乘积为零。5.根据权利要求1所述的一种基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，其特征在于，步骤5)所述的线性化处理步骤4)中构建的单层博弈均衡约束定价模型，包括线性化kkt最优性条件中互补松弛条件，可以表示为：可以表示为：可以表示为：可以表示为：可以表示为：
式中，m为一个足够大的正数；为区域k分布式电源接入节点集合；为区域配电网k节点集合；v
i,t
为时段t节点i的电压平方；为时段t区域k中节点i的电压偏移程度指标；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；为时段t节点i分布式电源有功出力；分别为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；源有功功率上、下限；为电压偏移成本约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量；为互补松弛条件线性化所引入的二进制变量，取值0或1。线性化博弈均衡约束定价模型的目标函数，可以表示为：式中，分别为时段t智能软开关对区域k的有功、无功交易定价；为时段t区域k计划与智能软开关交易的有功、无功功率；ω
r
为柔性互联的区域配电网集合；δt为交易时段时长；v
thr
分别为节点理想电压范围上、下限的平方；v分别为节点电压上下限的平方；分别为时段t节点i的有功、无功负荷；分别为节点i所接入的分布式电源有功功率上、下限；v
s
为源节点电压平方；作为整体变量表示区域k向上级电网买入电能的有功功率；f
u,k,t
为时段t区域配电网k目标函数的电压偏移成本；为上级电网电能价格；为电压偏移成本约束的对偶变量；τ为潮流约束的对偶变量；为安全运行约束的对偶变量。6.根据权利要求1所述的一种基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，其特征在于，步骤1)获取各区域配电网参数，包含网络拓扑连接关系、负荷及分布式电源接入位置和容量、负荷及分布式电源日运行曲线预测结果、系统安全运行电压范围、理想电压范围、支路电流限制、极端电压偏移下的失负荷单位成本、运行日内各时段t配电网与上级电网的电能交易价格输入智能软开关参数，包括智能软开关接入位置、各端变流器容量；设置运行日中各交易时段时长δt。7.基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易装置，其特征在于，包括：
配电网参数获取模块，用于根据选定的柔性互联配电网，获取各区域配电网参数；智能软开关定价模型构建模块，用于依据提供的智能软开关参数，以智能软开关参与各区域电能交易收益最高为目标，计及智能软开关运行约束，构建智能软开关定价模型；配电网电能交易模型构建模块，用于依据提供的各区域配电网参数、智能软开关参数，各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区域配电网的潮流约束、安全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型构建模块，用于依据智能软开关定价模型和各区域配电网电能交易模型，构建以智能软开关为上层领导者，各区域配电网为下层跟随者的柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型，采用kkt最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，构建柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型；单层博弈均衡约束定价模型求解模块，用于线性化处理构建的单层博弈均衡约束定价模型，采用数学求解器cplex求解，获得运行日内各时段智能软开关与各区域配电网的电能交易价格和电能交易功率；交易结算模块，用于各区域配电网与智能软开关按照得到的电能交易价格和电能交易功率进行交易结算。8.一种计算设备，其特征在于：包括：一个或多个处理单元；存储单元，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理单元执行，使得所述一个或多个处理单元执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。9.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任意一项所述方法的步骤。
技术总结
本发明涉及基于智能软开关定价的柔性配电网电能交易方法，包括：获取各区域配电网参数；构建智能软开关定价模型；各区域配电网k以购电成本以及电压偏移成本最小为目标，考虑区域配电网的潮流约束、安全运行约束，构建各区域配电网电能交易模型；构建以智能软开关为上层领导者，各区域配电网为下层跟随者的柔性互联配电网电能交易双层主从博弈模型，采用KKT最优性条件将下层区域配电网电能交易模型等效为上层智能软开关定价模型的约束条件，构建柔性互联配电网电能交易单层博弈均衡约束定价模型；线性化处理单层博弈均衡约束定价模型；按照得到的电能交易价格和电能交易功率进行交易结算；本发明的方法有效的促进了智能软开关的投资成本回收。开关的投资成本回收。开关的投资成本回收。
