高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法

1.本发明涉及电力系统优化调度技术领域，尤其指一种高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法。


背景技术：

2.近年来，干旱因持续时间长、影响范围广、危害程度重而逐渐成为极端气象灾害事件的主导者，直接影响社会的正常运转。持续高温干旱天气易造成流域河道节点水位下降，使得部分水电、火电低发或停运，冷却供水泵站因电能供应不足退出运行而使火电出力愈发下降，致使城区停电受灾范围进一步扩大，进而引发干旱缺水事故和电力停供风险在流域网与电网之间跨网络交互级联传播。
3.目前，电力行业内就如何协调电网与流域网水资源动态均衡分配、挖掘多能灵活性资源调节潜力的研究还没有较好的成果，高温干旱天气下配电网和流域网应急联动运行的灵活性资源聚合调控技术仍处于空白。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，该方法填补了现有高温干旱天气下配电网与流域网电-水灵活性资源聚合方法的空白，其能在不影响电水可靠供应的前提下降低高温干旱天气下的负荷损失成本。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方法：一种高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，包括：步骤s1，基于圣维南水动力偏微分方程组建立流域网动态模型；步骤s2，基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型；步骤s3，构建表征流域河道水量与火力发电出力、水力发电出力、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，计算电-水网络各节点可获取电能、水量范围；步骤s4，将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面，并引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域；步骤s5，以电-水负荷削减总成本最小为目标构建配电网-流域网应急联动运行模型。
6.进一步的，所述步骤s1中，基于圣维南水动力偏微分方程组建立流域网动态模型包括：s101，通过沿渠道方向的圣维南水动力偏微分方程组刻画河道各节点流量和水位状态，得到如下质量守恒方程(1)和动量守恒方程(2)：
(1)(2)式中，为河流深度；为时间；为河道的流量；为沿河道轴向坐标；表示重力加速度；为河床坡度；为重力摩阻，如下式：(3)式中，表示曼宁系数；表示河道河宽；为河道湿周长度；为河流横截面积，；s102，采用普赖斯曼四点隐式差分格式将公式(1)和公式(2)离散为非线性代数方程式、，如下：(4)(5)(6)(7)式中，表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；和分别表示空间差分步长和时间差分步长；属于时间差分点集合，为时间差分点个数；属于空间差分点集合，为空间差分点个数；表示河道节点在时刻由式子(6)定义的值；表示河道节点在时刻由式子(7)定义的值；为时间节点集合；s103，在s102得到的非线性代数方程式中加入初始条件与边界条件；1）对于初始条件，河道在初始时刻的流速与水位通过河道各点的水文站观测站数据得到，具体表达式如式(8)-(9)所示：
(8)(9)式中，表示初始时刻；表示河道在河道节点处的初始流量；表示河道在河道节点处的初始水位；和分别表示河道在各点的水文站所观测的初始流量和初始水位；表示河道的集合；2）对于边界条件，河道上下游边界处遵循质量守恒定律，其具体表达式如式(10)-(16)所示：(10)(11)(12)式中，表示与水力发电站相连的河道的集合；表示与火力发电站相连的河道的集合；表示与配电网相连的河道的集合；表示河道所连水力发电站在时刻的流量，表示河道所连水力发电站在时刻的排水发电流量，表示河道所连水力发电站在时刻流入水的流量；、分别表示河道、所连火力发电站在时刻的流量，、分别表示河道所连火力发电站在、时刻的取水泵站流量，表示河道所连火力发电站在时刻的排水泵站流量，火力发电站采用直流水冷却系统，当前时刻火力发电站所取冷却水在下一时刻排出到河道；、分别表示河道、所连配电网在时刻的流量，表示河道所连配电网在时刻的取水泵站流量；表示河道5所连配电网在时刻的取水泵站流量；河道在河道节点处的水位与流量满足约束(13)-(14)：(13)(14)式中，表示河道的河道节点在时刻的水位，表示河道在时刻的最低水位，表示河道在时刻的最高水位；表示河道的河道节点在时刻的流量，表示河道在时刻的最小流量，表示河道在时刻的最大流量；对于配电网和火力发电站的取水泵站，其功率与流量的关系满足：(15)式中，表示泵站在时刻的有功功率出力；表示泵站的运行效率；为泵站的水头；表示水的密度；为泵站在时刻的流量；为与河道相连的
泵站集合；泵站运行的功率约束：(16)式中，表示泵站的最大爬坡功率，表示泵站在时刻的有功功率出力；泵站在时刻的无功功率需求为：(17)式中，为泵站的功率因数。
7.进一步的，所述步骤s2中，基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型包括：s201，采用一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型，其表达式为：(18)式中，为水的温度；为沿河流方向的扩散系数；表示影响河水温度的热源总和；为水的比热容；s202，采用crank-nicolson六点隐式差分格式将公式(18)离散为非线性代数格式，离散后的代数方程如下：(19)(20)(21)(22)式中，表示河道节点在时刻的水温；为河道节点在时刻的横截面积；为为河道节点在时刻的横截面积；表示由式子(20)定义的值；表示河道节点在时刻由式子(21)定义的值；表示由式子(22)定义的值；s203，在s202得到的代数方程中加入初始条件与边界条件；1）对于初始条件，河道在初始时刻的水温通过温度传感器得到，具体表达式如式(23)-(27)所示：(23)
(24)(25)(26)(27)式中，表示河道在河道节点处的初始水温；表示河道在各点的水文站所观测的初始水温；表示河道的河道节点在时刻的水温；表示河道所连火力发电站在时刻排出冷却水的温度；2）对于边界条件，在河道上下游边界处遵循能量守恒定律，其具体表达式如式(28)-(34)所示；火力发电站功率与所需冷却水之间关系如下：(28)(29)式中，和分别表示河道所连火力发电站在时刻的热功率和电功率；表示河道2的河道节点在时刻的水温；和分别表示河道所连火力发电站在时刻的热效率和发电效率；水力发电站功率与水库水位之间关系如下：(30)(31)(32)(33)(34)式中，表示河道所连水力发电站在时刻的电功率；为水力发电站发电效率；和分别表示河道所连水力发电站在时刻水库的流入水位和流出水位；表示河道所连水力发电站的尾水水位-流量关系曲线方程；、分别为河道
所连水力发电站在、时刻水库的蓄水体积；为在时刻流入河道所连水力发电站水的体积；、分别为河道所连水力发电站在、时刻水库的水面高度；表示河道所连水力发电站的尾水水位-库容曲线方程。
8.更进一步的，所述步骤s3中，构建表征流域河道水量与火力发电出力、水力发电出力、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵包括：s301，联立公式(4)-(34)得到高温下河道水量-水温与火力发电、水力发电、电驱取水泵站出力的关系式，再结合如下配电网潮流计算方程(35)-(38)得到配电网各点功率与火力发电、水力发电、电驱取水泵站功率的关系式；配电网潮流计算方程如下：(35)(36)(37)(38)式中，和分别表示由母线流向到母线的有功功率和无功功率；和分别表示线路的电阻和电抗；、分别表示母线、母线的电压幅值；、分别表示母线、母线的相角；为线路的容量；和分别为母线允许的最小电压和最大电压；s302，对s301所得关系式求偏导构成表征流域河道水量与火力发电、水力发电、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，如下：(39)式中，为混合灵敏度系数矩阵；为节点功率和水量的变化量矩阵；为所得到的河道和电网各节点敏感性方程；表示配电网节点个数；表示河道节点个数；为
配电网节点与各水力发电出力功率关系式；为配电网节点与火力发电出力功率关系式；为配电网节点与配电网负荷功率关系式；为配电网节点与各水力发电排水量关系式；为配电网节点与各火力发电取水量关系式；为配电网节点与各配网取水量关系式；、分别为水力发电站1、水力发电站的功率，为水力发电站个数；、分别为火力发电站1、火力发电站的出力，为火力发电站个数；、分别为配电网1、配电网的取水泵站功率，为配电网个数；、分别为水力发电站1、水力发电站的发电排水量；、分别为火力发电站1、火力发电站的发电耗水量；、分别为配电网1、配电网的泵站取水量；、、分别为水力发电站1、火力发电站1、配电网1取水泵站的功率变化量；、、分别为水力发电站1、火力发电站1、配电网1泵站引起的河道水量变化量；、、分别为水力发电站、火力发电站、配电网取水泵站的功率变化量；、、分别为水力发电站、火力发电站、配电网泵站引起的河道水量变化量；为所得到的配电网节点的敏感性方程。
9.再进一步的，所述步骤s3中，在由s302得到河道和电网各节点敏感性方程之后，结合火力发电、水力发电和配电网取水泵站的爬坡出力上下限，能得到每个时刻配电网和流域网各节点可获取电能、水量的范围，再用配电网和流域网各节点的电负荷、水需求大小减去所得到的可获取电能、水量的范围，能得到配电网和流域网各节点停电-缺水量。
10.再进一步的，所述步骤s4中，在将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面时，包括：s401，建立配电网中随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型；1）在农业用水方面，建立随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型如下：(40)(41)(42)(43)(44)式中，表示农业负荷在时刻的灌溉需水量；为农业负荷的农作物面积；为饱和蒸汽压曲线的斜率；为农业负荷的入射辐射强度；土壤中的净导热热通量；为湿度计算常数；为平均风速；为蒸汽压差；表示农业灌溉电驱泵站在时刻的出力，为农业灌溉电驱泵站的功率上限；、分别表示农业水塔蓄水
泵站在、时刻的出力，、分别为农业水塔蓄水泵站的功率下限和上限；、分别表示农业水塔在、时刻的蓄水量；为农业水塔蓄水泵站的效率因数；为时刻的环境温度；2）在商业用水方面，商业楼宇的空气调节系统采用水冷模型，其随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型如下：(45)(46)(47)(48)(49)式中，和分别表示商业楼宇在、时刻的室内温度；和分别为商业楼宇的建筑热特征系数和环境热特征系数；表示商业楼宇在时刻的室外温度；和分别表示商业楼宇空气调节系统在时刻的有功功率和无功功率；为空气调节系统的功率上限；和分别为商业楼宇用户可接受的室内温度下限和上限值；为商业楼宇空气调节系统的功率因数；为配电网中的商业楼宇在时刻所需冷却水量；为配电网的泵站所取水的水温；为配电网中的商业楼宇空气调节系统所取水用于冷却后的温度。
11.配电网网络潮流约束如下：(50)(51)(52)(53)式中，为节点电压矩阵；为支路电流矩阵；为节点注入有功和无功功率矩阵；、、、、、、和均为由配电网结构决定的常系数矩阵；为配电网与外界进行能量交换的聚合有功功率；为配电网与外界进行能量交换的聚合无功功率。
12.s402，将配电网中的电-水灵活性负荷模型表征为高维超立方体并投影到低维平面；1）将s401得到的电-水灵活性负荷模型进行聚合，得到高维超立方体空间，如
下：(54)将公式(54)写为紧凑形式为：(55)式中，为电-水灵活性负荷需求矩阵；和分别为配电网聚合有功功率负荷矩阵和聚合水量需求矩阵，其维度均为；、、、、、和均为常系数矩阵，其值与电-水灵活性负荷接入位置和配电网结构相关；为常系数矩阵，其值由配电网结构以及配电网和流域网各节点电能、水量的范围决定；2）将高维超立方体空间投影至低维平面，得到电-水灵活性空间，如下：(56)将公式(56)写为紧凑形式为：(57)(58)(59)(60)式中，为时刻温度能量约束矩阵，为时刻度能量约束矩阵，和分别为时刻室内温度上限和下限矩阵；、均为常系数矩阵；为时刻配电网聚合功率矩阵；和分别为时刻配电网聚合功率上限和下限矩阵；为时刻配电网聚合水量需求矩阵；和分别为时刻配电网聚合水量需求上限和下限矩阵；为表示常系数矩阵；为维单位矩阵。
13.再进一步的，所述步骤s4中，在引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、
水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域时，包括：1）引入正负方向对电-水灵活性空间进行双向迭代内紧缩逼近高维超立方体空间，每次迭代时仅找出一个点不满足即可得到，如下式：(61)(62)该正负方向迭代内紧缩等效于：(63a)(63b)(64a)(64b)式中，为由二元变量组成的维矩阵；为第次迭代时的近似电-水灵活性空间；为次迭代时沿正方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的最大距离；为次迭代时沿负方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的最小距离；为属于的点；为属于的点；2）反复沿正负方向迭代计算直至沿正负方向上第次迭代时的近似电-水灵活性空间与第次迭代时的高维超立方体空间间的距离小于容许误差时停止迭代，得到第次迭代时的常系数矩阵，如下式：(65)。
14.优选的，所述步骤s4中，在引入正负方向对电-水灵活性空间进行双向迭代内紧缩逼近高维超立方体空间时，正负方向缩进过程相同，其中：在正方向缩进时，公式(63a)
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(63b)等效于：(66a)(66b)根据对偶原理将公式(66a)-(66b)等效转化为：(67a)(67b)(67c)
(67d)(67e)(67f)式中，和为引入的对偶变量；为第次迭代时的常系数矩阵；根据公式(67a)-(67f)得到最优解为点，为在次迭代时使沿正负方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间距离最小的点，然后寻找高维超立方体空间中最接近的点，如下式：(68a)(68b)(68c)接着根据与的值更新的值：先为定义在中的有效约束集合，如下式(69)；然后更新，让在更新后的边界上，如下式(70a)-(70e)：(69)(70a)(70b)(70c)(70d)(70e)式中，为中第个元素；为第次迭代时的常系数矩阵，为中第个元素；为中第行元素；为引入的大变量；为引入的二元变量。
15.优选的，所述配电网-流域网应急联动运行模型如下式：(71a)(71b)(71c)(71d)
(71e)(71f)(71g)式中，表示配电网节点个数；表示时刻单位削电负荷成本；表示时刻配电网节点i所削电负荷功率大小；表示流域网节点个数；表示时刻单位削水负荷成本；表示时刻流域网节点所削水负荷水量大小；表示所考虑不同干旱温度场景个数；为干旱温度场景出现的概率；表示滚动优化所考虑调度时窗大小；表示场景下时刻单位削电负荷成本；表示场景下时刻配电网节点所削电负荷功率大小；场景下时刻单位削水负荷成本；表示场景下时刻流域网节点所削水负荷水量大小；表示接入到配电网节点的水力发电站功率；表示接入到配电网节点的火力发电站时刻功率；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示时刻配电网节点的不可控负荷大小；表示时刻配电网节点所削电负荷功率大小；表示接入到配电网节点的配电网聚合功率；和分别表示时刻接入到流域网节点的火力发电站取水量和放水量；表示时刻接入到流域网节点的配电网泵站取水量；表示时刻流域网节点所削水负荷水量大小；和分别表示时刻流域网节点的流入水量和流出水量；表示时刻接入到流域网节点的水力发电站排水量；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示配电网节点与配电网节点之间传输线电纳大小；和分别为时刻配电网节点和配电网节点的电压相角；和分别表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线可传输容量的上限和下限；为有接入水力发电站的配电网节点集合；为有接入火力发电站的配电网节点集合；为配电网节点的集合；为有接入配电网的电网节点集合；为有接入火力发电站的流域网节点集合；为有接入配电网取水泵站的流域网节点集合；为有接入水力发电站的流域网节点集合。
16.本发明提供的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法：1.提出了一种高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型。具体的，该方法采用圣维南水动力偏微分方程组推导河道各节点流量与水位随火力、水力发电出力以及水负荷影响下的动态变化规律，并基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立了高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型，以揭示流域河道各点水量-水温在火力、水力发电出力以及农业、居民等电驱取水泵站影响下的多因素非恒定演化特征。
17.2.提出了一种配电网和流域网停电-缺水量化方法。具体的，该方法采用crank-nicolson六点隐式差分格式将热动力偏微分模型离散近似为非线性代数格式，建立高温下河道水量-水温非线性代数时变模型，构建表征流域河道水量与火力发电出力、水力发电出力、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，提出基于混合灵敏度矩阵的配电网和流域网停电-缺水量化方法，得到电-水网络各节点可获取电能、水量范围。
18.3.提出了高维超立方投影的双向内紧缩电-水灵活性资源聚合方法。具体的，该方法结合所建立的配电网-流域网络动态能流约束构建水量-电量-功率-时间高维灵活性空间，将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面，并引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域，构建了以电-水负荷削减总成本最小为目标构建配电网-流域网应急联动运行模型，通过提供电-水需求响应在不影响电水可靠供应的前提下降低高温干旱天气下的损失成本。
19.总的而言，本发明填补了现有高温干旱天气下配电网与流域网电-水灵活性资源聚合方法的空白，有效协调了配电网与流域网水资源动态均衡分配，并充分挖掘了多能灵活性资源的调节潜力，能在不影响电水可靠供应的前提下降低高温干旱天气下的损失成本。
附图说明
20.图1为本发明所涉高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法的流程图；图2为本发明实施方式中电-水灵活性资源聚合高维超立方体投影得到的三维可调域仿真示意图。
具体实施方式
21.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
22.如图1所示，一种高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，包括如下步骤。
23.步骤s1，基于圣维南水动力偏微分方程组建立流域网动态模型。
24.s101，通过沿渠道方向的圣维南水动力偏微分方程组刻画河道各节点流量和水位状态，得到如下质量守恒方程(1)和动量守恒方程(2)：(1)(2)式中，为河流深度；为时间；为河道的流量；为沿河道轴向坐标；表示重力加速度；为河床坡度；为重力摩阻，如下式：
(3)式中，表示曼宁系数；表示河道河宽；为河道湿周长度；为河流横截面积，。
25.s102，采用普赖斯曼四点隐式差分格式将公式(1)和公式(2)离散为非线性代数方程式、，如下：(4)(5)(6)(7)式中，表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；和分别表示空间差分步长和时间差分步长；属于时间差分点集合，为时间差分点个数；属于空间差分点集合，为空间差分点个数；表示河道节点在时刻由式子(6)定义的值；表示河道节点在时刻由式子(7)定义的值；为时间节点集合。
26.前述公式(4)-(7)表示的对流域河道进行隐式差分离散格式，为保证所得到的代数方程组解的唯一性和封闭性，需加入初始条件与边界条件。
27.1）对于初始条件，河道在初始时刻的流速与水位可通过河道各点的水文站观测站数据得到，具体表达式如式(8)-(9)所示：(8)(9)式中，表示初始时刻；表示河道在河道节点处的初始流量；表示河道在河道节点处的初始水位；和分别表示河道在各点的水文站所观测的初始
流量和初始水位；表示河道的集合。
28.2）对于边界条件，河道上下游边界处遵循质量守恒定律，其具体表达式如式(10)-(16)所示：(10)(11)(12)式中，表示与水力发电站相连的河道的集合；表示与火力发电站相连的河道的集合；表示与配电网相连的河道的集合；表示河道所连水力发电站在时刻的流量，表示河道所连水力发电站在时刻的排水发电流量，表示河道所连水力发电站在时刻流入水的流量；、分别表示河道、所连火力发电站在时刻的流量，、分别表示河道所连火力发电站在、时刻的取水泵站流量，表示河道所连火力发电站在时刻的排水泵站流量，火力发电站采用直流水冷却系统，当前时刻火力发电站所取冷却水在下一时刻排出到河道；、分别表示河道、所连配电网在时刻的流量，表示河道所连配电网在时刻的取水泵站流量；表示河道5所连配电网在时刻的取水泵站流量。
29.为保护流域生态环境安全，河道在河道节点处的水位与流量应满足约束(13)-(14)：(13)(14)式中，表示河道的河道节点在时刻的水位，表示河道在时刻的最低水位，表示河道在时刻的最高水位；表示河道的河道节点在时刻的流量，表示河道在时刻的最小流量，表示河道在时刻的最大流量。
30.对于配电网和火力发电站的取水泵站，其功率与流量的关系应满足：(15)式中，表示泵站在时刻的有功功率出力；表示泵站的运行效率；为泵站的水头；表示水的密度；为泵站在时刻的流量；为与河道相连的泵站集合；泵站运行的功率约束：(16)式中，表示泵站的最大爬坡功率，表示泵站在时刻的有功
功率出力。
31.泵站在时刻的无功功率需求为：(17)式中，为泵站的功率因数。
32.步骤s2，基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型。
33.s201，通过以上高温干旱下流域网动态模型可得到河道各节点的流量与水位，采用一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型，其表达式为：(18)式中，为水的温度；为沿河流方向的扩散系数；表示影响河水温度的热源总和；为水的比热容。
34.s202，采用crank-nicolson六点隐式差分格式将公式(18)离散为非线性代数格式，离散后的代数方程如下：(19)(20)(21)(22)式中，表示河道节点在时刻的水温；为河道节点在时刻的横截面积；为为河道节点在时刻的横截面积；表示由式子(20)定义的值；表示河道节点在时刻由式子(21)定义的值；表示由式子(22)定义的值。
35.前述公式(19)-(22)表示的对河道水温进行隐式差分离散格式，为保证所得到的代数方程组解的唯一性和封闭性，需加入初始条件与边界条件。
36.1）对于初始条件，河道在初始时刻的水温可通过温度传感器得到，具体表达式如式(23)-(27)所示：(23)(24)
(25)(26)(27)式中，表示河道在河道节点处的初始水温；表示河道在各点的水文站所观测的初始水温；表示河道的河道节点在时刻的水温；表示河道所连火力发电站在时刻排出冷却水的温度。
37.2）对于边界条件，在河道上下游边界处遵循能量守恒定律，其具体表达式如式(28)-(34)所示。
38.火力发电站功率与所需冷却水之间关系如下：(28)(29)式中，和分别表示河道所连火力发电站在时刻的热功率和电功率；表示河道2的河道节点在时刻的水温；和分别表示河道所连火力发电站在时刻的热效率和发电效率。
39.水力发电站功率与水库水位之间关系如下：(30)(31)(32)(33)(34)式中，表示河道所连水力发电站在时刻的电功率；为水力发电站发电效率；和分别表示河道所连水力发电站在时刻水库的流入水位和流出水位；表示河道所连水力发电站的尾水水位-流量关系曲线方程；、分别为河道所连水力发电站在、时刻水库的蓄水体积；为在时刻流入河道所连水力发电
站水的体积；、分别为河道所连水力发电站在、时刻水库的水面高度；表示河道所连水力发电站的尾水水位-库容曲线方程。
40.步骤s3，构建可表征流域河道水量与火力发电出力、水力发电出力、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，提出基于混合灵敏度矩阵的配电网和流域网停电-缺水量化方法，得到电-水网络各节点可获取电能、水量范围。
41.s301，联立式(4)-(34)得到高温下河道水量-水温与火力发电、水力发电、电驱取水泵站出力的关系式，再结合配电网潮流计算方程(35)-(38)得到配电网各点功率与火力发电、水力发电、电驱取水泵站功率的关系式。
42.配电网潮流计算方程如下：(35)(36)(37)(38)式中，和分别表示由母线流向到母线的有功功率和无功功率；和分别表示线路的电阻和电抗；、分别表示母线、母线的电压幅值；、分别表示母线、母线的相角；为线路的容量；和分别为母线允许的最小电压和最大电压。
43.s302，对s301所得关系式求偏导构成表征流域河道水量与火力发电、水力发电、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，如下：(39)式中，为混合灵敏度系数矩阵；为节点功率和水量的变化量矩阵；为所得到的河道和电网各节点敏感性方程；表示配电网节点个数；表示河道节点个数；为
配电网节点与各水力发电出力功率关系式；为配电网节点与火力发电出力功率关系式；为配电网节点与配电网负荷功率关系式；为配电网节点与各水力发电排水量关系式；为配电网节点与各火力发电取水量关系式；为配电网节点与各配网取水量关系式；、分别为水力发电站1、水力发电站的功率，为水力发电站个数；、分别为火力发电站1、火力发电站的出力，为火力发电站个数；、分别为配电网1、配电网的取水泵站功率，为配电网个数；、分别为水力发电站1、水力发电站的发电排水量；、分别为火力发电站1、火力发电站的发电耗水量；、分别为配电网1、配电网的泵站取水量；、、分别为水力发电站1、火力发电站1、配电网1取水泵站的功率变化量；、、分别为水力发电站1、火力发电站1、配电网1泵站引起的河道水量变化量；、、分别为水力发电站、火力发电站、配电网取水泵站的功率变化量；、、分别为水力发电站、火力发电站、配电网泵站引起的河道水量变化量；为所得到的配电网节点的敏感性方程。
44.s303，提出基于混合灵敏度矩阵的配电网和流域网停电-缺水量化方法，得到电-水网络各节点可获取电能、水量范围。
45.由所得到的河道和电网各节点敏感性方程结合火力发电、水力发电和配电网取水泵站的爬坡出力上下限即可得到每个时刻配电网和流域网络各节点可获取电能、水量的范围，再用每个节点的电负荷、水需求大小减去所得到的可获取电能、水量的范围即可得到配电网和流域网停电-缺水量。
46.需要提出说明的是，此处获取配电网和流域网络各节点电能、水量的范围是为了后续电-水灵活性资源聚合时计算常系数矩阵所用。
47.步骤s4，确定高维超立方投影的双向内紧缩电-水灵活性资源聚合方法，该方法为将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面，引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域。
48.s401，建立配电网中随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型。
49.1）配电网中的农业电驱取水泵站出力随农作物蒸发需水量而变化，通常农田灌溉系统中包含有水塔，在上午温度较低且配电网负荷不高时可利用电驱取水泵站将水储存至水塔，然后在中午农作物蒸发需水量大并且配电网负荷高的时候利用重力势能将水塔中的水放出对农作物进行灌溉，减轻中午高温时刻农业电驱取水泵站对电网的负担。基于此，农业方面随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型如下：(40)(41)(42)
(43)(44)式中，表示农业负荷在时刻的灌溉需水量；为农业负荷的农作物面积；为饱和蒸汽压曲线的斜率；为农业负荷的入射辐射强度；土壤中的净导热热通量；为湿度计算常数；为平均风速；为蒸汽压差；表示农业灌溉电驱泵站在时刻的出力，为农业灌溉电驱泵站的功率上限；、分别表示农业水塔蓄水泵站在、时刻的出力，、分别为农业水塔蓄水泵站的功率下限和上限；、分别表示农业水塔在、时刻的蓄水量；为农业水塔蓄水泵站的效率因数；为时刻的环境温度。
50.2）配电网的电驱取水泵站所取水除农业灌溉用水外还包括居民（值得一提的是，居民用水负荷为常数，不随外界温度改变，故没有具体的模型。居民用水值在后续调度策略的节点水平衡和目标函数中有体现）和商业用水，其中商业楼宇的空气调节系统采用水冷模型，其随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型如下：(45)(46)(47)(48)(49)式中，和分别表示商业楼宇在、时刻的室内温度；和分别为商业楼宇的建筑热特征系数和环境热特征系数；表示商业楼宇在时刻的室外温度；和分别表示商业楼宇空气调节系统在时刻的有功功率和无功功率；为空气调节系统的功率上限；和分别为商业楼宇用户可接受的室内温度下限和上限值；为商业楼宇空气调节系统的功率因数；为配电网中的商业楼宇在时刻所需冷却水量；为配电网的泵站所取水的水温；为配电网中的商业楼宇空气调节系统所取水用于冷却后的温度。
51.灵活性资源接入配电网的潮流约束如下：(50)
(51)(52)(53)式中，为节点电压矩阵；为支路电流矩阵；为节点注入有功和无功功率矩阵；、、、、、、和均为由配电网结构决定的常系数矩阵；为配电网与外界进行能量交换的聚合有功功率；为配电网与外界进行能量交换的聚合无功功率。
52.s402，将配电网中的电-水灵活性负荷模型表征为高维超立方体并投影到低维平面。
53.1）将前述配电网中的电-水灵活性负荷模型进行聚合，得到高维超立方体空间，如下：(54)将公式(54)写为紧凑形式为：(55)式中，为电-水灵活性负荷需求矩阵；和分别为配电网聚合有功功率负荷矩阵和聚合水量需求矩阵，其维度均为；、、、、、和均为常系数矩阵，其值与电-水灵活性负荷接入位置和配电网结构相关；为常系数矩阵，其值由配电网结构以及配电网和流域网络各节点电能、水量的范围决定。
54.2）由于所聚合高维超立方体维度过高无法进行直接的优化计算，因此将其投影至低维平面，得到电-水灵活性空间，如下：(56)将公式(56)写为紧凑形式为：(57)(58)
(59)(60)式中，为时刻温度能量约束矩阵，为时刻度能量约束矩阵，和分别为时刻室内温度上限和下限矩阵；为常系数矩阵；为时刻配电网聚合功率矩阵；和分别为时刻配电网聚合功率上限和下限矩阵；为时刻配电网聚合水量需求矩阵；和分别为时刻配电网聚合水量需求上限和下限矩阵；为常系数矩阵；为表示常系数矩阵；为维单位矩阵。
55.值得一提的是，由于聚合了很多灵活性资源的功率，每多聚合一个灵活性资源个体维度都会上升，故是一个大于三维的高维超立方体，由公式(54)可知这些约束都是线性的凸约束，故该高维超立方体投影到低维平面所得到的图形一定是一个“不规则多边形”，但这个“不规则多边形”的表达式无法直接得到，需要让一个比它大的空间慢慢内逼近得到它的最优近似空间，而由于s402中所聚合的配电网结构已知，公式(57)中电-水灵活性空间的常系数矩阵便也已知，且的定义为不同时刻的功率与水量分别和常系数矩阵相乘小于等于常系数矩阵（即为“水量-功率可调域”），因此接下来的目的就是迭代更新求解常系数矩阵。
56.s403，引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域。
57.1）为得到前述常系数矩阵，此处引入正负方向对电-水灵活性空间进行双向迭代内紧缩逼近高维超立方体空间。在每次迭代时只要找出一个点不满足可得到结论，这时需沿正负方向缩短近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的距离，如下式：(61)(62)该正负方向迭代内紧缩等效于：(63a)(63b)(64a)(64b)
式中，为由二元变量组成的维矩阵；为第次迭代时的近似电-水灵活性空间；为次迭代时沿正方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的最大距离；为次迭代时沿负方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的最小距离；为属于的点；为属于的点。
58.以正方向缩进过程为例，式(63a)
‑ꢀ
(63b)等效于：(66a)(66b)根据对偶原理将公式(66a)-(66b)等效转化为：(67a)(67b)(67c)(67d)(67e)(67f)式中，和为引入的对偶变量；为第次迭代时的常系数矩阵。
59.根据公式(67a)-(67f)得到最优解为点，为在次迭代时使沿正负方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间距离最小的点，然后寻找高维超立方体空间中最接近的点，如下式：(68a)(68b)(68c)接着根据与的值更新的值：先为定义在中的有效约束集合，如下式(69)；然后更新，让在更新后的边界上，如下式(70a)-(70e)。
60.(69)(70a)(70b)(70c)(70d)
(70e)式中，为中第个元素；为第次迭代时的常系数矩阵，为中第个元素；为中第行元素；为引入的大变量；为引入的二元变量。
61.沿负方向缩进过程同理亦可得到，反复沿正负方向迭代计算直至沿正负方向上第次迭代时的近似电-水灵活性空间与第次迭代时的高维超立方体空间间的距离小于容许误差时停止迭代，得到第次迭代时的常系数矩阵，如下式：(65)步骤s5，以电-水负荷削减总成本最小为目标构建配电网-流域网应急联动运行模型。
62.在得到常系数矩阵后，配电网中的灵活性资源以聚合体的身份接入到主网提供电-水需求响应，配电网与流域网以电负荷和水负荷削减总成本最小化为目标构建应急联动运行模型，本发明采用多场景随机优化和滚动优化相结合的方法处理高温干旱天气温度的不确定性，该应急联动运行模型如下式：(71a)(71b)(71c)(71d)(71e)(71f)(71g)式中，表示配电网节点个数；表示时刻单位削电负荷成本；表示时刻配电网节点i所削电负荷功率大小；表示流域网节点个数；表示时刻单位削水负荷成本；表示时刻流域网节点所削水负荷水量大小；表示所考虑不同干旱温度场景个数；为干旱温度场景出现的概率；表示滚动优化所考虑调度时窗大小；表示场景下时刻单位削电负荷成本；表示场景下时刻配电网节点所削电负荷功率大小；场景下时刻单位削水负荷成本；表示场景下时刻流域网节点所削水负荷水量大小；表示接入到配电网节点的水力发电站功率；表示接
入到配电网节点的火力发电站时刻功率；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示时刻配电网节点的不可控负荷大小；表示时刻配电网节点所削电负荷功率大小；表示接入到配电网节点的配电网聚合功率；和分别表示时刻接入到流域网节点的火力发电站取水量和放水量；表示时刻接入到流域网节点的配电网泵站取水量；表示时刻流域网节点所削水负荷水量大小；和分别表示时刻流域网节点的流入水量和流出水量；表示时刻接入到流域网节点的水力发电站排水量；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示配电网节点与配电网节点之间传输线电纳大小；和分别为时刻配电网节点和配电网节点的电压相角；和分别表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线可传输容量的上限和下限；为有接入水力发电站的配电网节点集合；为有接入火力发电站的配电网节点集合；为配电网节点的集合；为有接入配电网的电网节点集合；为有接入火力发电站的流域网节点集合；为有接入配电网取水泵站的流域网节点集合；为有接入水力发电站的流域网节点集合。
63.为证明本发明所提方法的有效性，采用以下仿真对比方案：1）方案1为本发明所提方法；2）方案2中不将电-水灵活性资源进行聚合，采用式（54）的大量约束；3）方案3中采用奇诺多面体内逼近法对电-水灵活性资源进行聚合；4）方案4中采用椭圆内逼近法对电-水灵活性资源进行聚合；5）方案5中不考虑两网水-能联系，配电网、流域网均独立运行；6）方案6中不将电-水灵活性资源进行聚合，未考虑需求侧灵活性。其部分仿真结果如图2以及表1、表2所示，其中表1里符号
“‑”
代表未聚合的灵活性资源约束过多，无法进行优化求解或其求解时间过长无法满足调度要求。
[0064][0065]
如表1中所示，方案1中本发明所提双向内紧缩电-水灵活性资源聚合方法较方案3和4中的聚合方法其准确性分别提高了15.33%与19.44%；在计算效率方面，本发明所提方法对比方案3和4中的聚合方法在聚合负荷规模数为2000时其计算效率分别大概提升了3倍与5倍，并且由表1可知当聚合负荷规模数达到3000时直接加入灵活性负荷模型约束已无法优化求解或其求解时间过长无法满足调度时常限制要求。
[0066][0067]
表2中为高温干旱天气下配电网与流域网应急联动运行结果，本发明所提方法较方案5和6中的方法其电负荷削减量分别减少了69.68%与57.76%，并且从表2中可知，由于在多数时刻单位居民水负荷削减量损失》单位商业楼宇水负荷削减量损失》单位农业水负荷削减量损失，故总的居民水负荷削减量《商业楼宇水负荷削减量《农业水负荷削减量；在总负荷损失方面，本发明所提方法相比于方案5和6中的方法其总负荷损失分别减少了73.52%与58.03%，从而可验证本发明所提方法的优越性。
[0068]
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
[0069]
为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本技术文件还省略了一些其他元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

技术特征：
1.高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于，包括：步骤s1，基于圣维南水动力偏微分方程组建立流域网动态模型；步骤s2，基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型；步骤s3，构建表征流域河道水量与火力发电出力、水力发电出力、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，计算电-水网络各节点可获取电能、水量范围；步骤s4，将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面，并引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域；步骤s5，以电-水负荷削减总成本最小为目标构建配电网-流域网应急联动运行模型。2.根据权利要求1所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述步骤s1中，基于圣维南水动力偏微分方程组建立流域网动态模型包括：s101，通过沿渠道方向的圣维南水动力偏微分方程组刻画河道各节点流量和水位状态，得到如下质量守恒方程(1)和动量守恒方程(2)：(1)(2)式中，为河流深度；为时间；为河道的流量；为沿河道轴向坐标；表示重力加速度；为河床坡度；为重力摩阻，如下式：(3)式中，表示曼宁系数；表示河道河宽；为河道湿周长度；为河流横截面积，；s102，采用普赖斯曼四点隐式差分格式将公式(1)和公式(2)离散为非线性代数方程式、，如下：(4)(5)(6)
(7)式中，表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的水位；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；表示河道节点在时刻的流量；和分别表示空间差分步长和时间差分步长；属于时间差分点集合，为时间差分点个数；属于空间差分点集合，为空间差分点个数；表示河道节点在时刻由式子(6)定义的值；表示河道节点在时刻由式子(7)定义的值；为时间节点集合；s103，在s102得到的非线性代数方程式中加入初始条件与边界条件；1）对于初始条件，河道在初始时刻的流速与水位通过河道各点的水文站观测站数据得到，具体表达式如式(8)-(9)所示：(8)(9)式中，表示初始时刻；表示河道在河道节点处的初始流量；表示河道在河道节点处的初始水位；和分别表示河道在各点的水文站所观测的初始流量和初始水位；表示河道的集合；2）对于边界条件，河道上下游边界处遵循质量守恒定律，其具体表达式如式(10)-(16)所示：(10)(11)(12)式中，表示与水力发电站相连的河道的集合；表示与火力发电站相连的河道的集合；表示与配电网相连的河道的集合；表示河道所连水力发电站在时刻的流量，表示河道所连水力发电站在时刻的排水发电流量，表示河道所连水力发电站在时刻流入水的流量；、分别表示河道、所连火力发电站在时刻的流量，、分别表示河道所连火力发电站在、时刻的取水泵站流量，表示河道所连火力发电站在时刻的排水泵站流量，火力发电站采用直流水冷却系统，当前时刻火力发电站所取冷却水在下一时刻排出到河道；、分别表示河道、所连配电
网在时刻的流量，表示河道所连配电网在时刻的取水泵站流量；表示河道5所连配电网在时刻的取水泵站流量；河道在河道节点处的水位与流量满足约束(13)-(14)：(13)(14)式中，表示河道的河道节点在时刻的水位，表示河道在时刻的最低水位，表示河道在时刻的最高水位；表示河道的河道节点在时刻的流量，表示河道在时刻的最小流量，表示河道在时刻的最大流量；对于配电网和火力发电站的取水泵站，其功率与流量的关系满足：(15)式中，表示泵站在时刻的有功功率出力；表示泵站的运行效率；为泵站的水头；表示水的密度；为泵站在时刻的流量；为与河道相连的泵站集合；泵站运行的功率约束：(16)式中，表示泵站的最大爬坡功率，表示泵站在时刻的有功功率出力；泵站在时刻的无功功率需求为：(17)式中，为泵站的功率因数。3.根据权利要求2所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述步骤s2中，基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型包括：s201，采用一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型，其表达式为：(18)式中，为水的温度；为沿河流方向的扩散系数；表示影响河水温度的热源总和；为水的比热容；s202，采用crank-nicolson六点隐式差分格式将公式(18)离散为非线性代数格式，离散后的代数方程如下：
(19)(20)(21)(22)式中，表示河道节点在时刻的水温；为河道节点在时刻的横截面积；为为河道节点在时刻的横截面积；表示由式子(20)定义的值；表示河道节点在时刻由式子(21)定义的值；表示由式子(22)定义的值；s203，在s202得到的代数方程中加入初始条件与边界条件；1）对于初始条件，河道在初始时刻的水温通过温度传感器得到，具体表达式如式(23)-(27)所示：(23)(24)(25)(26)(27)式中，表示河道在河道节点处的初始水温；表示河道在各点的水文站所观测的初始水温；表示河道的河道节点在时刻的水温；表示河道所连火力发电站在时刻排出冷却水的温度；2）对于边界条件，在河道上下游边界处遵循能量守恒定律，其具体表达式如式(28)-(34)所示；火力发电站功率与所需冷却水之间关系如下：(28)(29)
式中，和分别表示河道所连火力发电站在时刻的热功率和电功率；表示河道2的河道节点在时刻的水温；和分别表示河道所连火力发电站在时刻的热效率和发电效率；水力发电站功率与水库水位之间关系如下：(30)(31)(32)(33)(34)式中，表示河道所连水力发电站在时刻的电功率；为水力发电站发电效率；和分别表示河道所连水力发电站在时刻水库的流入水位和流出水位；表示河道所连水力发电站的尾水水位-流量关系曲线方程；、分别为河道所连水力发电站在、时刻水库的蓄水体积；为在时刻流入河道所连水力发电站水的体积；、分别为河道所连水力发电站在、时刻水库的水面高度；表示河道所连水力发电站的尾水水位-库容曲线方程。4.根据权利要求3所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述步骤s3中，构建表征流域河道水量与火力发电出力、水力发电出力、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵包括：s301，联立公式(4)-(34)得到高温下河道水量-水温与火力发电、水力发电、电驱取水泵站出力的关系式，再结合如下配电网潮流计算方程(35)-(38)得到配电网各点功率与火力发电、水力发电、电驱取水泵站功率的关系式；配电网潮流计算方程如下：(35)(36)(37)(38)式中，和分别表示由母线流向到母线的有功功率和无功功率；和分别表示线路的电阻和电抗；、分别表示母线、母线的电压幅值；、分别表示母
线、母线的相角；为线路的容量；和分别为母线允许的最小电压和最大电压；s302，对s301所得关系式求偏导构成表征流域河道水量与火力发电、水力发电、电驱取水泵站出力调整量耦合关系的水量-功率混合灵敏度矩阵，如下：(39)式中，为混合灵敏度系数矩阵；为节点功率和水量的变化量矩阵；为所得到的河道和电网各节点敏感性方程；表示配电网节点个数；表示河道节点个数；为配电网节点与各水力发电出力功率关系式；为配电网节点与火力发电出力功率关系式；为配电网节点与配电网负荷功率关系式；为配电网节点与各水力发电排水量关系式；为配电网节点与各火力发电取水量关系式；为配电网节点与各配网取水量关系式；、分别为水力发电站1、水力发电站的功率，为水力发电站个数；、分别为火力发电站1、火力发电站的出力，为火力发电站个数；、分别为配电网1、配电网的取水泵站功率，为配电网个数；、分别为水力发电站1、水力发电站的发电排水量；、分别为火力发电站1、火力发电站的发电耗水量；、分别为配电网1、配电网的泵站取水量；、、分别为水力发电站1、火力发电站1、配电网1取水泵站的功率变化量；、、分别为水力发电站1、火力发电站1、配电网1泵站引起的河道水量变化量；、、分别为水力发电站、火力发电站、配电网取水泵站的功率变化量；、、分别为水力发电站、火力发电站、配电网泵站引起的河道水量变化量；为所得到的配电网节点的敏感性方程。5.根据权利要求4所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述步骤s3中，在由s302得到河道和电网各节点敏感性方程之后，结合火力发电、水力发电和配电网取水泵站的爬坡出力上下限，能得到每个时刻配电网和流域网各节点可获取电能、水量的范围，再用配电网和流域网各节点的电负荷、水需求大小减去所得到的可获取电能、水量的范围，能得到配电网和流域网各节点停电-缺水量。6.根据权利要求5所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，
其特征在于：所述步骤s4中，在将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面时，包括：s401，建立配电网中随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型；1）在农业用水方面，建立随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型如下：(40)(41)(42)(43)(44)式中，表示农业负荷在时刻的灌溉需水量；为农业负荷的农作物面积；为饱和蒸汽压曲线的斜率；为农业负荷的入射辐射强度；土壤中的净导热热通量；为湿度计算常数；为平均风速；为蒸汽压差；表示农业灌溉电驱泵站在时刻的出力，为农业灌溉电驱泵站的功率上限；、分别表示农业水塔蓄水泵站在、时刻的出力，、分别为农业水塔蓄水泵站的功率下限和上限；、分别表示农业水塔在、时刻的蓄水量；为农业水塔蓄水泵站的效率因数；为时刻的环境温度；2）在商业用水方面，商业楼宇的空气调节系统采用水冷模型，其随高温干旱环境变化的电-水灵活性负荷模型如下：(45)(46)(47)(48)(49)式中，和分别表示商业楼宇在、时刻的室内温度；和分别为商业楼宇的建筑热特征系数和环境热特征系数；表示商业楼宇在时刻的室外温度；
和分别表示商业楼宇空气调节系统在时刻的有功功率和无功功率；为空气调节系统的功率上限；和分别为商业楼宇用户可接受的室内温度下限和上限值；为商业楼宇空气调节系统的功率因数；为配电网中的商业楼宇在时刻所需冷却水量；为配电网的泵站所取水的水温；为配电网中的商业楼宇空气调节系统所取水用于冷却后的温度；配电网网络潮流约束如下：(50)(51)(52)(53)式中，为节点电压矩阵；为支路电流矩阵；为节点注入有功和无功功率矩阵；、、、、、、和均为由配电网结构决定的常系数矩阵；为配电网与外界进行能量交换的聚合有功功率；为配电网与外界进行能量交换的聚合无功功率；s402，将配电网中的电-水灵活性负荷模型表征为高维超立方体并投影到低维平面；1）将s401得到的电-水灵活性负荷模型进行聚合，得到高维超立方体空间，如下：(54)将公式(54)写为紧凑形式为：(55)式中，为电-水灵活性负荷需求矩阵；和分别为配电网聚合有功功率负荷矩阵和聚合水量需求矩阵，其维度均为；、、、、、、和均为常系数矩阵，其中，的取值由配电网结构以及配电网和流域网各节点电能、水量的范围决定；2）将高维超立方体空间投影至低维平面，得到电-水灵活性空间，如下：(56)将公式(56)写为紧凑形式为：
(57)(58)(59)(60)式中，为时刻温度能量约束矩阵，为时刻度能量约束矩阵，和分别为时刻室内温度上限和下限矩阵；、均为常系数矩阵；为时刻配电网聚合功率矩阵；和分别为时刻配电网聚合功率上限和下限矩阵；为时刻配电网聚合水量需求矩阵；和分别为时刻配电网聚合水量需求上限和下限矩阵；为表示常系数矩阵；为维单位矩阵。7.根据权利要求6所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述步骤s4中，在引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域时，包括：1）引入正负方向对电-水灵活性空间进行双向迭代内紧缩逼近高维超立方体空间，每次迭代时仅找出一个点不满足即可得到，如下式：(61)(62)该正负方向迭代内紧缩等效于：(63a)(63b)(64a)(64b)式中，为由二元变量组成的维矩阵；为第次迭代时的近似电-水灵活性空间；为次迭代时沿正方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的最大距离；为次迭代时沿负方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间的最小距离；为属于的点；为属于的点；
2）反复沿正负方向迭代计算直至沿正负方向上第次迭代时的近似电-水灵活性空间与第次迭代时的高维超立方体空间间的距离小于容许误差时停止迭代，得到第次迭代时的常系数矩阵，如下式：(65)。8.根据权利要求7所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述步骤s4中，在引入正负方向对电-水灵活性空间进行双向迭代内紧缩逼近高维超立方体空间时，正负方向缩进过程相同，其中：在正方向缩进时，公式(63a)
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(63b)等效于：(66a)(66b)根据对偶原理将公式(66a)-(66b)等效转化为：(67a)(67b)(67c)(67d)(67e)(67f)式中，和为引入的对偶变量；为第次迭代时的常系数矩阵；根据公式(67a)-(67f)得到最优解为点，为在次迭代时使沿正负方向近似电-水灵活性空间与高维超立方体空间距离最小的点，然后寻找高维超立方体空间中最接近的点，如下式：(68a)(68b)(68c)接着根据与的值更新的值：先为定义在中的有效约束集合，如下式(69)；然后更新，让在更新后的边界上，如下式(70a)-(70e)：(69)(70a)
(70b)(70c)(70d)(70e)式中，为中第个元素；为第次迭代时的常系数矩阵，为中第个元素；为中第行元素；为引入的大变量；为引入的二元变量。9.根据权利要求8所述的高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法，其特征在于：所述配电网-流域网应急联动运行模型如下式：(71a)(71b)(71c)(71d)(71e)(71f)(71g)式中，表示配电网节点个数；表示时刻单位削电负荷成本；表示时刻配电网节点i所削电负荷功率大小；表示流域网节点个数；表示时刻单位削水负荷成本；表示时刻流域网节点所削水负荷水量大小；表示所考虑不同干旱温度场景个数；为干旱温度场景出现的概率；表示滚动优化所考虑调度时窗大小；表示场景下时刻单位削电负荷成本；表示场景下时刻配电网节点所削电负荷功率大小；场景下时刻单位削水负荷成本；表示场景下时刻流域网节点所削水负荷水量大小；表示接入到配电网节点的水力发电站功率；表示接入到配电网节点的火力发电站时刻功率；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示时刻配电网节点的不可控负荷大小；表示时刻配电网节点所削电负荷功率大小；表示接入到配电网节点的配电网聚合功率；和分别表示时刻接入到流域网节点
的火力发电站取水量和放水量；表示时刻接入到流域网节点的配电网泵站取水量；表示时刻流域网节点所削水负荷水量大小；和分别表示时刻流域网节点的流入水量和流出水量；表示时刻接入到流域网节点的水力发电站排水量；表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线功率；表示配电网节点与配电网节点之间传输线电纳大小；和分别为时刻配电网节点和配电网节点的电压相角；和分别表示时刻配电网节点与配电网节点之间传输线可传输容量的上限和下限；为有接入水力发电站的配电网节点集合；为有接入火力发电站的配电网节点集合；为配电网节点的集合；为有接入配电网的电网节点集合；为有接入火力发电站的流域网节点集合；为有接入配电网取水泵站的流域网节点集合；为有接入水力发电站的流域网节点集合。

技术总结
高温干旱天气下配电网和流域网灵活性资源聚合调控方法包括步骤S1，基于圣维南水动力偏微分方程组建立流域网动态模型；步骤S2，基于一维热对流-弥散抛物型偏微分方程建立高温干旱天气下流域河道水温热动力非均匀动态模型；步骤S3，构建水量-功率混合灵敏度矩阵，计算电-水网络各节点可获取电能、水量范围；步骤S4，将各时刻不同灵活性负荷的水-能耦合时间轨迹表征为高维超立方体并投影到低维平面，引入正负方向将投影的不规则多边形在所得电能、水量范围内进行双向迭代内紧缩渐近刻画时变聚合水量-功率可调域；步骤S5，构建配电网-流域网应急联动运行模型。该方法能在不影响电水可靠供应的前提下降低高温干旱天气下的损失成本。成本。成本。


技术研发人员：周斌 郭思源 高翔 窦青 谭艺军 帅智康 花志浩
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2023.09.08
技术公布日：2023/10/15