[发明专利]一种功率平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统调度方法

权利要求书

1.一种功率平衡约束考虑可再生能源和负荷预测误差不确定变量的电力系统随机优化调度方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)录入初始数据；

步骤(2)建立含有预测误差不确定变量的功率平衡方程；

步骤(3)将步骤(2)的功率平衡方程等式约束松弛为不等式约束，以此构建不确定环境下的机会函数；

步骤(4)借助步骤(3)建立的机会函数，将含有不确定变量的功率平衡约束转化为最大化机会函数成立概率的目标函数；

步骤(5)在步骤(4)建立的考虑预测误差不确定变量的功率平衡约束模型基础上建立电力系统机会约束随机优化调度模型；

步骤(6)在步骤(5)所建模型的基础上，为了模型快速求解引入目标规划模型，建立功率平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统随机优化调度模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中初始数据包括机组参数、风电和负荷预测出力以及预测误差分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中建立含有预测误差不确定变量的功率平衡方程，以风电为例：考虑风电和负荷的预测误差，严格的功率平衡方程为式(1)：

式中：P_i.t为火电机组i的发电功率；为风电场i的预测功率；表示风电场i在t时刻功率的预测误差；为制定调度计划时风电场i的弃风功率；P_t^load为t时刻系统负荷预测功率；为负荷预测误差；ΔP_t^load为制定调度计划时可能的失负荷功率；P_t^loss为t时刻系统网损。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中将步骤(2)的功率平衡方程等式约束松弛为不等式约束，以此构建不确定环境下的机会函数，如式(2)：

力系统调度模型只考虑电源和负荷预测功率的公式(3)：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中借助步骤(3)建立的机会函数，将含有不确定变量的功率平衡约束转化为最大化机会函数成立概率的目标函数，即公式(4)

率平衡约束模型基础上建立电力系统机会约束随机优化调度模型如下：

模型目标函数包括含有预测误差不确定变量的功率平衡约束的机会函数、所有发电机的发电成本和可再生能源消纳的弃风电量：

式中：目标函数f₂表示方案的总成本，包含燃料成本、机组启停成本和风险成本；g₁(P_i.t)为常规机组的燃料成本；g₂(B_i.t)为常规机组启停成本；为风险成本，为计划制定不合理时面临极端条件下失负荷的风险；Ng为常规机组的总数；a_i、b_i、c_i为常规机组燃料成本采用二次模型时的系数；P_i.t为常规机组i在t时刻的功率；B_i.t为0-1变量，表示常规机组i在t时刻的开机状态；D_i为机组i启停一次的成本；ΔT为调度时间间隔。

模型中约束条件包括常规机组出力约束、常规机组爬坡约束、机组最小启停时间约束、网络安全约束和机组备用容量约束。其中发电机组最大、最小出力约束，爬坡约束，最小启停时间约束，网络约束为确定性约束。为提高可再生能源的消纳能力，系统运行的正负备用容量约束为机会约束。

在调度过程中常规机组出力应满足约束条件(10)：

P_i.min≤P_i.t≤P_i.max (10)

式中：P_i.max和P_i.min为机组i出力上下限。

在调度过程中常规机组爬坡应满足约束条件(11)：

-P_i.down≤P_i.t-P_i.t-1≤P_i.up (11)

式中：P_i.up和P_i.down为机组i调度时段间隔内最大上调速率和最大下调速率。

在调度过程中机组最小启停时间应满足约束条件(12)(13)：

(B_i.t-1-B_i.t)(T_on.i.t-1-T_on.i)≥0 (12)

(B_i.t-B_i.t-1)(T_off.i.t-1-T_off.i)≥0 (13)

式中：B_i.t为机组i在t时刻的运行状态；T_on.i.t-1表示机组i到t-1时刻连续运行时间；T_on.i为机组i一次开机最小运行时间；T_off.i.t-1表示已停运的机组i到t-1时刻连续停运时间；T_off.i为机组i最小停运时间。

在调度过程中网络安全应满足约束条件(14)：

式中：为线路l的最大传输功率。

网络传输安全约束可由网络转移分布因子将支路功率转化为节点注入功率如式(15)：

式中：G_l.i为网络转移因子，表征支路功率与发电节点和负荷节点注入功率的灵敏度信息。

在调度过程中为了在系统安全性和经济性之间达到更好的平衡，本文系统备用容量采用机会约束。机组的备用容量约束应满足条件(16)-(19)：

式中：P_up.i.t、P_down.i.t为机组i在t时刻所能提供的上调、下调备用容量；T₁₀为旋转备用的响应时间，取值为10min；β₁、β₂为给定的满足正、负备用要求的置信水平。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)在步骤(5)所建模型的基础上，为了模型快速求解引入目标规划模型，建立功率平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统随机优化调度模型：

考虑到目标函数优先级后实际目标函数如下：

式中：A₁、A₂为优先因子，表示各目标函数的优先级；u和v表示对应优先级与目标正偏差和负偏差的权重；和为目标函数1偏离目标值的负偏差与正偏差；和为目标函数2偏离目标值的负偏差与正偏差：和目标函数3偏离目标值的负偏差与正偏差；α_t为目标函数1的最大可能取值，可以直接取1；目标函数2和3均取最小值，目标值可直接取0。

综合式(5)-(20)得到功率平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统随机优化调度模型如式(21)所示：