计及激励型响应不确定性的变电站规划分布鲁棒优化方法

葛少云; 范庆飞; 刘洪; 韩俊; 程亮; 徐正阳; 蔡超

doi:10.7500/AEPS20230627006

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计及激励型响应不确定性的变电站规划分布鲁棒优化方法

特约专稿 | 更新时间：2025-06-16

- 计及激励型响应不确定性的变电站规划分布鲁棒优化方法
- Distributionally Robust Optimization Method for Substation Planning Considering Incentive-based Response Uncertainty
- 电力系统自动化 2023年47卷第24期页码：80-89
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室(天津大学),天津市 300072
  2.国网江苏省电力有限公司经济技术研究院,江苏省南京市 210008
  3.国网江苏省电力有限公司,江苏省南京市 210000
- 作者简介：
  
  葛少云(1964—)，男，博士，教授，主要研究方向：智能配电系统及综合能源系统的规划与运行等。E-mail：syge@tju.edu.cn
  范庆飞(1986—)，男，硕士研究生，主要研究方向：城市智能电网规划评估。E-mail：fanqingfei@tju.edu.cn
  刘洪(1979—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：智能配电系统及综合能源系统的规划与运行等。E-mail：liuhong@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司总部科技项目(5400-202218151A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20230627006
  中图分类号：
- 收稿：2023-06-27，
  
  修回：2023-09-25，
  
  网络出版：2023-11-17，
  
  纸质出版：2023-12-25
- 稿件说明：
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葛少云,范庆飞,刘洪等.计及激励型响应不确定性的变电站规划分布鲁棒优化方法[J].电力系统自动化,2023,47(24):80-89.

GE Shaoyun,FAN Qingfei,LIU Hong,et al.Distributionally Robust Optimization Method for Substation Planning Considering Incentive-based Response Uncertainty[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):80-89.
葛少云,范庆飞,刘洪等.计及激励型响应不确定性的变电站规划分布鲁棒优化方法[J].电力系统自动化,2023,47(24):80-89. DOI： 10.7500/AEPS20230627006.

GE Shaoyun,FAN Qingfei,LIU Hong,et al.Distributionally Robust Optimization Method for Substation Planning Considering Incentive-based Response Uncertainty[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):80-89. DOI： 10.7500/AEPS20230627006.

摘要

针对现有变电站规划未充分考虑因激励型需求响应不确定性而带来的方案不够精细的问题，提出一种变电站规划的分布鲁棒优化方法。首先，综合考虑需求响应的签约成本、响应成本与惩罚收益，建立计及源荷匹配和激励型需求响应的变电站选址定容混合整数线性规划模型；其次，构建基于1-范数和∞-范数的需求响应与分布式电源出力的不确定模糊集，在对混合整数线性规划模型改进的基础上，建立基于多离散场景的两阶段三层分布鲁棒优化模型；然后，采用基于列与约束生成的主问题-子问题迭代算法，利用商业求解器实现求解；最后，通过某地区实际算例，验证了文中提出方法的有效性和实用性。

Abstract

A distributionally robust optimization method for substation planning is proposed to address the problem that the existing substation planning has not fully considered the lack of fine-grained solutions due to the uncertainty of incentive-based demand response. Firstly

comprehensively considering the contracting cost

response cost and penalty benefit of the demand response

a mixed-integer linear programming (MILP) model for the substation location and capacity determination is developed by taking into account the source-load matching and incentive-based demand response. Secondly

an uncertain fuzzy set based on 1-norm and ∞-norm demand response and distributed generator output is constructed

and a two-stage three-level distributionally robust optimization model based on multiple discrete scenarios is established according to the improvement of MILP model. Then

a master problem and sub-problem iterative algorithm based on column-and-constraint generation (C&CG) is used to achieve the solution using a commercial solver. Finally

the effectiveness and practicality of the proposed method are verified by a practical arithmetic case in a region.

关键词

Keywords

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贾宏杰，穆云飞，侯恺，等 . 能源转型视角下城市能源系统的形态演化及运行调控［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 16 ）： 49 - 62 .

JIA Hongjie ， MU Yunfei ， HOU Kai ， et al . Morphology evolution and operation regulation of urban energy system from perspective of energy transition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 49 - 62 .

齐宁，程林，田立亭，等 . 考虑柔性负荷接入的配电网规划研究综述与展望［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 193 - 207 .

QI Ning ， CHENG Lin ， TIAN Liting ， et al . Review and prospect of distribution network planning research considering access of flexible load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 193 - 207 .

李雪，季寒松，张儒峰，等 . 计及多类型微网响应特性的城市配电系统分布式优化调度［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 17 ）： 74 - 82 .

LI Xue ， JI Hansong ， ZHANG Rufeng ， et al . Distributed optimal scheduling of urban distribution system considering response characteristics of multi-type microgrids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 17 ）： 74 - 82 .

王海鑫，袁佳慧，陈哲，等 . 智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 1 ）： 112 - 132 .

WANG Haixin ， YUAN Jiahui ， CHEN Zhe ， et al . Review and prospect of key techniques for vehicle-station-network integrated operation in smart city ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 112 - 132 .

XIE S W ， HU Z J ， YANG L ， et al . Expansion planning of active distribution system considering multiple active network managements and the optimal load-shedding direction ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 115 ： 105451 .

张新，岳园园，曾好，等 . 面向电网规划的重点需求侧资源响应潜力评估方法［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 16 ）： 162 - 170 .

ZHANG Xin ， YUE Yuanyuan ， ZENG Hao ， et al . Response potential evaluation method of key demand-side resources for power grid planning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 16 ）： 162 - 170 .

苏海锋，张建华，梁志瑞，等 . 基于改进均值聚类随机粒子群算法的变电站LCC规划［J］. 电工技术学报， 2012 ， 27 （ 4 ）： 209 - 215 .

SU Haifeng ， ZHANG Jianhua ， LIANG Zhirui ， et al . Substation LCC planning based on refined mean clustering random particle swarm algorithm ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2012 ， 27 （ 4 ）： 209 - 215 .

刘自发，张伟 . 基于地理信息因子及自适应小生境微分进化算法的变电站规划［J］. 电力自动化设备， 2012 ， 32 （ 10 ）： 42 - 47 .

LIU Zifa ， ZHANG Wei . Substation planning based on geography information factor and adaptive niche differential evolution algorithm ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2012 ， 32 （ 10 ）： 42 - 47 .

苏海锋，张建华，梁志瑞，等 . 基于全寿命周期成本的配电网变电站选址定容优化规划［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 23 ）： 59 - 64 .

SU Haifeng ， ZHANG Jianhua ， LIANG Zhirui ， et al . Substation location and sizing optimization planning based on life cycle cost ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 23 ）： 59 - 64 .

LU Z Y ， WANG S J ， GE S Y ， et al . Substation planning method based on the weighted Voronoi diagram using an intelligent optimization algorithm ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2014 ， 8 （ 12 ）： 2173 - 2182 .

曹昉，孟琦斌，苗培青，等 . 基于改进加权Voronoi图和遗传算法的变电站规划［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 2 ）： 511 - 516 .

CAO Fang ， MENG Qibin ， MIAO Peiqing ， et al . Optimal substation planning based on improved weighted Voronoi diagram and genetic algorithm ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 2 ）： 511 - 516 .

VAHEDI S ， BANEJAD M ， ASSILI M . GIS-based substation expansion planning ［J］. IEEE Systems Journal ， 2021 ， 15 （ 1 ）： 959 - 970 .

GE S Y ， WANG S J ， LU Z Y ， et al . Substation planning method in an active distribution network under low-carbon economy ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2015 ， 3 （ 4 ）： 468 - 474 .

刘洪，王博，李梅菊，等 . 基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 13 ）： 45 - 52 .

LIU Hong ， WANG Bo ， LI Meiju ， et al . Substation planning of active distribution network based on improved weighted Voronoi diagram method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 13 ）： 45 - 52 .

刘洪，王博，葛少云，等 . 计及分布式电源渗透率变化的变电站动态扩展规划［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 21 ）： 86 - 93 .

LIU Hong ， WANG Bo ， GE Shaoyun ， et al . Dynamic expansion planning for substation considering variation of distributed generator permeability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 21 ）： 86 - 93 .

李振坤，岳美，胡荣，等 . 计及分布式电源与可平移负荷的变电站优化规划［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4883 - 4893 .

LI Zhenkun ， YUE Mei ， HU Rong ， et al . Optimal planning of substation considering distributed generation and shiftable loads ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4883 - 4893 .

麻秀范，冯晓瑜 . 考虑5G网络用电需求及可靠性的变电站双Q规划法［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 11 ）： 2962 - 2976 .

MA Xiufan ， FENG Xiaoyu . Double Q planning method for substation considering power demand of 5G network and reliability ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 11 ）： 2962 - 2976 .

ABEDI M H ， HOSSEINI H ， JALILVAND A . Sub-transmission substation expansion planning considering load center uncertainties of size and location ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2019 ， 109 ： 413 - 422 .

YURTSEVEN K ， KARATEPE E . Influence of inherent characteristic of PV plants in risk-based stochastic dynamic substation expansion planning under MILP framework ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 750 - 763 .

刘文霞，李征洲，杨粤，等 . 计及需求响应不确定性的综合能源系统协同优化配置［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 41 - 49 .

LIU Wenxia ， LI Zhengzhou ， YANG Yue ， et al . Collaborative optimal configuration for integrated energy system considering uncertainties of demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 41 - 49 .

AMJADY N ， ATTARHA A ， DEHGHAN S ， et al . Adaptive robust expansion planning for a distribution network with DERs ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1698 - 1715 .

王蓓蓓，胥鹏，王宣元，等 . 需求响应分布鲁棒建模及其大规模潜力推演方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 3 ）： 33 - 41 .

WANG Beibei ， XU Peng ， WANG Xuanyuan ， et al . Distributionally robust modeling of demand response and its large-scale potential deduction method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 33 - 41 .

贺帅佳，阮贺彬，高红均，等 . 分布鲁棒优化方法在电力系统中的理论分析与应用综述［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 14 ）： 179 - 191 .

HE Shuaijia ， RUAN Hebin ， GAO Hongjun ， et al . Overview on theory analysis and application of distributionally robust optimization method in power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 14 ）： 179 - 191 .

LI J K ， XU Z Y ， LIU H ， et al . A Wasserstein distributionally robust planning model for renewable sources and energy storage systems under multiple uncertainties ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 3 ）： 1346 - 1356 .

ZHAO C Y ， GUAN Y P . Data-driven stochastic unit commitment for integrating wind generation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 4 ）： 2587 - 2596 .

郑若楠，李志浩，唐雅洁，等 . 考虑居民用户参与度不确定性的激励型需求响应模型与评估［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 8 ）： 154 - 162 .

ZHENG Ruonan ， LI Zhihao ， TANG Yajie ， et al . Incentive demand response model and evaluation considering uncertainty of residential customer participation degree ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 154 - 162 .

LIU H ， LI J K ， ZHANG S D ， et al . Distributionally robust co-optimization of the demand-side resources and soft open points allocation for the high penetration of renewable energy ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2022 ， 16 （ 4 ）： 713 - 725 .

高红均，刘俊勇 . 考虑不同类型DG和负荷建模的主动配电网协同规划［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4911 - 4922 .

GAO Hongjun ， LIU Junyong . Coordinated planning considering different types of DG and load in active distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4911 - 4922 .

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