多类型利益主体集群交易驱动的配电网分布鲁棒规划方法

According to the situation electricity market reform develops and multiple types of stakeholders exist in the distribution network at present and future, this project will research on the following scientific issues about the distribution network planning: 1. Interaction mechanism between capital flow in power transaction and energy flow in physical power grid and its function effect on distribution network planning; 2. Large-scale non-convex distribution network planning problem with high-order uncertainty considered. Based on the aforementioned challenges, this project first proposes a system dynamics modeling based quantitative analysis and prediction method including market, power source development and load development and the modeling method for external characteristic of multiple types of stakeholders. Then the correlation model of the multi-stakeholder capital flow and the physical grid energy flow will be explored under different clustering modes such as the physical clustering and the virtual clustering. Meanwhile the boundary condition of clustering transaction on distribution network planning is decided. Finally, a distributionally robust optimization based distribution network planning model considering the high-order uncertainty in long-term clustering trading is proposed and the corresponding large-scale non-convex uncertain distribution network planning algorithm will be devised. The research results will provide theoretical basis and technical support for distribution network planning driven by multi-stakeholder clustering trading under the market reform, and thus effectively promote development market-oriented reform in the distribution network.

针对未来电力市场改革与多类型利益主体并存的格局，本项目对配电网规划围绕“交易资金流与电网物理能量流交互机制及其对配电网规划的边界作用”和“配电网大规模非凸高阶不确定性规划问题”两个关键科学问题展开研究。提出基于系统动力学建模的“市场-电源发展-负荷发展”三位一体量化分析预测与多类型利益主体外特性建模方法；建立物理集群与虚拟集群不同方式下的多利益主体资金流与物理电网能量流关联模型和集群交易对配电网规划的作用边界条件确定方法；提出中长期集群交易下考虑高阶不确定性的配电网分布鲁棒规划模型和大规模非凸不确定性配电网规划求解算法。研究成果将为市场改革环境下多利益主体集群交易驱动的配电网规划提供理论基础与技术支撑，有效推进配电网市场化改革发展。

随着电力市场、电力改革的推广，售电公司的兴起，以及微网和虚拟电厂的发展， 配电网区域内将逐渐形成多类型主体并存的格局。这些利益主体在配电网中具有一定或很强的主动交易行为。为应对上述挑战，本项目开展了多利益主体集群交易驱动的配电网分布鲁棒规划方法研究。主要包括源荷发展预测与多类型利益主体特征建模、多利益主体集群交易对配电网规划的作用边界条件确定、融入市场交易的配电网分布鲁棒规划建模及其求解算法三大部分的研究内容。具体如下：（1）在源荷发展预测与多类型利益主体特征建模方面，通过影响因素分析和关联关系分析研究市场因素对负荷发展的影响，并基于系统动力学建模方法进行了负荷发展推演预测，以利益最大化为决策驱动力设计了复杂多类型利益主体的群体供需与交易特性建模方法。（2）以分布式多代理平台为基础搭建由双层非合作博弈构成的多市场主体分层博弈机制，保障配电网市场主体内部自平衡、主体间有序协调、整个地区配电网安全可靠运行，根据博弈得到的多利益主体集群交易的行为和资金流-能量流的映射关系，确定对配电网规划的作用边界条件。（3）提出了基于改进k-means方法的中长期集群交易下的典型日运行场景抽取方法，进而生成用于配电网规划的典型运行场景，通过构建1-范数和∞-范数综合约束下的数据驱动的配电网分布鲁棒规划模型处理清洁能源或负荷的概率分布不确定性，并研究了对应的配电网分布鲁棒规划模型列与约束生成求解算法。本项目研究成果将为多利益主体并存格局下的配电网规划提供重要的理论支撑和技术支持。