[发明专利]一种风电并网电力系统动态环境经济调度方法

摘要

本发明公开了一种风电并网电力系统动态环境经济调度方法，设置风电并网电力系统，包含风电场、多于一个火电机组，及调度中心，调度中心包括调度控制系统及调度优化中心，调度控制系统采集系统所需供应量，所述供应量包括个人用户、中等负载及大负载之和；所述调度控制系统还采集风电场及火电机组相关数据，将其传输给调度决策中心，调度决策中心获取上述相关数据根据数据模型得出优化结果后反馈给调度控制系统，调度控制系统控制风电场及火电机组的运行，调度决策中心设置模型并与调度控制系统交互数据。

主权项

一种风电并网电力系统动态环境经济调度方法，设置风电并网电力系统，包含风电场、多于一个火电机组，及调度中心，调度中心包括调度控制系统及调度优化中心，调度控制系统采集系统所需供应量，所述供应量包括个人用户、中等负载及大负载之和；所述调度控制系统还采集风电场及火电机组相关数据，将其传输给调度决策中心，调度决策中心获取上述相关数据根据数据模型得出优化结果后反馈给调度控制系统，调度控制系统控制风电场及火电机组的运行，其特征在于：调度决策中心设置如下模型并与调度控制系统交互数据：两个目标函数如下：1)发电成本电力系统发电成本最小化表示为：${\mathrm{minF}}_1=min\underset{t=1}{\overset{T}{\&Sigma;}}\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{C}_i\left(T_{i,t}\right)---\left(1\right)$式中：M为火电机组个数；T为时间间隔数；C_i()是第i个火电机组的成本函数；T_i,t是时段t内第i个火电机组的计划出力。2)污染物排放污染物排放最小化表示为：${\mathrm{minF}}_2=min\underset{t=1}{\overset{T}{\&Sigma;}}\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{E}_i\left(T_{i,t}\right)---\left(3\right)$式中：E_i()是第i个火电机组的污染物排放函数。四个约束条件如下：1)考虑电力传输损耗的功率平衡约束$\mathrm{Pr}\{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{T}_{i,t}+W_t\&le;P_{D,t}+P_{L,t}\}\&le;{\mathrm{\&eta;}}_1,1\&le;t\&le;T---\left(5\right)$式中：W_t是时段t内风电场的有功出力；P_D,t是L_t,s是时段t内系统负荷需求；P_L,t是时段t内的电力传输损耗；η₁是满足负荷需求的置信水平。2)机组运行约束$T_i^{\min }\&le;T_{i,t}\&le;T_i^{\max },1\&le;t\&le;T---\left(7\right)$式中：是第i个火电机组的有功出力上限。3)机组爬坡率约束T_i,t‑T_i,t‑1≤UR_i·T₆₀,1≤t≤T          (8)T_i,t‑1‑T_i,t≤DR_i·T₆₀,1≤t≤T          (9)式中：UR_i、DR_i分别表示第i个火电机组的上、下爬坡率限制；Δt为每个时段的时间间隔。4)旋转备用约束正旋转备用约束表示为:$\mathrm{Pr}\{{\mathrm{SSR}}_t^u\&le;P_{D,t}\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}+W_t\&CenterDot;{\mathrm{\&beta;}}_u\}\&le;{\mathrm{\&eta;}}_2,1\&le;t\&le;T---\left(10\right)$式中：α为系统负荷预测误差对正旋转备用的需求；β_u为风电出力预测误差对正旋转备用的需求；η₂是满足正旋转备用需求的置信水平。其中，正旋转备用具体可表示为：${\mathrm{SSR}}_t^u=\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{\mathrm{SR}}_{i,t}^u=\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}min\{T_i^{\max }-T_{i,t},\frac{{\mathrm{UR}}_i}{6}\},1\&le;t\&le;T---\left(11\right)$负旋转备用约束可表示为:$\mathrm{Pr}\{{\mathrm{SSR}}_t^d\&le;(W_{max}-W_t)\&CenterDot;{\mathrm{\&beta;}}_d\}\&le;{\mathrm{\&eta;}}_3,1\&le;t\&le;T---\left(12\right)$式中：W_max为风电场的额定功率；β_d为风电出力预测误差对负旋转备用的需求；η₃是满足负旋转备用需求的置信水平。其中，负旋转备用具体可表示为：${\mathrm{SSR}}_t^d=\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{\mathrm{SR}}_{i,t}^d=\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\min \{T_{i,t}-T_i^{\min },\frac{{\mathrm{DR}}_i}{6}\},1\&le;t\&le;T---\left(13\right)$设置各时段内各机组的有功出力T_i,t(i=1,2,...,M;t=1,2,...,T)为决策变量，采用实数编码方式，将所有T_i,t按照时段和编号顺序连接成一个个体，相应表示一个调度方案。由于决策变量维数为n=MT，个体X相应可以表示为：X=[T_1,1,...,T_1,T,...,T_M,1,...,T_M,T]           (23)在初始化过程中，T_i,t(i=1,2,...,M;t=1,2,...,T)可以通过下式获得：$T_{i,t}=T_i^{\min }+\mathrm{\&xi;}\&CenterDot;(T_i^{\max }-T_i^{\min })---\left(24\right)$式中：ξ为服从(0,1)均匀分布的随机数电力传输损耗的功率平衡约束采用如下步骤：步骤1：时间段编号t=1；步骤2：计算时段t内功率平衡约束违反值Δ_t:${\mathrm{\&Delta;}}_t=F(P_{D,t}+P_{L,t}-\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{T}_{i,t})-{\mathrm{\&eta;}}_1---\left(25\right)$步骤3：若Δ_t≤0，则跳转至步骤5；步骤4：对各个火电机组计划出力T_i,t(i=1,2,...,M)进行调整：$T_{i,t}=\min \{T_i^{\max },T_{i,t}+{\mathrm{\&Delta;}}_t\&CenterDot;{\mathrm{\&omega;}}_{i,t}\},$其中权重${\mathrm{\&omega;}}_{i,t}=\frac{T_i^{\max }-T_{i,t}}{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(T_i^{\max }-T_{i,t})}---\left(26\right)$为了检验调整后的计划出力T_i,t是否满足约束条件，跳转至步骤2；步骤5：如果t<T，那么t=t+1并跳转至步骤2；步骤6：功率平衡约束动态处理结束。机组运行约束、爬坡率约束动态处理采用如下方法：步骤1：初始化火电发电机组编号i=1，时间段编号t=1；步骤2：当t=1时，设置${\mathrm{upper}}_{i,t}=T_i^{\max },{\mathrm{lower}}_{i,t}=T_i^{\min };$当t>1时，设置${\mathrm{upper}}_{i,t}=\min \{T_{i,t-1}+{\mathrm{UR}}_i,T_i^{\max }\},{\mathrm{lower}}_{i,t}=\max \{T_{i,t-1}-{\mathrm{DR}}_i,T_i^{\min }\}---\left(27\right)$步骤3：如果火电机组计划出力T_i,t不满足机组运行约束、爬坡率约束，那么分别进行如下修正：步骤4：如果t<T，那么t=t+1并跳转至步骤2；步骤5：如果i<M，那么i=i+1并跳转至步骤2；步骤6：机组运行约束、爬坡率约束动态处理结束。正旋转备用约束条件处理采用如下方法：步骤1：时间段编号t=1；步骤2：计算时段t内正旋转备用约束违反值Δ_t:${\mathrm{\&Delta;}}_t=F\left(\frac{1}{{\mathrm{\&beta;}}_u}\right({\mathrm{SSR}}_t^u-P_{D,t}\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}))+{\mathrm{\&eta;}}_2-1---\left(29\right)$步骤3：若Δ_t≥0，则跳转至步骤5；步骤4：对各个火电机组计划出力T_i,t(i=1,2,...,M)进行调整：$T_{i,t}=\max \{T_i^{\min },T_{i,t}-{\mathrm{\&Delta;}}_t\&CenterDot;{\mathrm{\&omega;}}_{i,t}\},$其中权重${\mathrm{\&omega;}}_{i,t}=\frac{T_{i,t}-T_i^{\min }}{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(T_{i,t}-T_i^{\min })}---\left(30\right)$为了检验调整后的计划出力T_i,t是否满足约束条件，跳转至步骤2；步骤5：如果t<T，那么t=t+1并跳转至步骤2；步骤6：正旋转备用约束动态处理结束。负旋转备用约束条件处理采用如下方法：步骤1：时间段编号t=1；步骤2：计算时段t内负旋转备用约束违反值Δ_t:${\mathrm{\&Delta;}}_t=F(W_{max}-\frac{{\mathrm{SSR}}_t^d}{{\mathrm{\&beta;}}_d})-{\mathrm{\&eta;}}_3---\left(31\right)$步骤3：若Δ_t≤0，则跳转至步骤5；步骤4：对各个火电机组计划出力T_i,t(i=1,2,...,M)进行调整：$T_{i,t}=\min \{T_i^{\max },T_{i,t}+{\mathrm{\&Delta;}}_t\&CenterDot;{\mathrm{\&omega;}}_{i,t}\},$其中权重${\mathrm{\&omega;}}_{i,t}=\frac{T_i^{\max }-T_{i,t}}{\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(T_i^{\max }-T_{i,t})}---\left(32\right)$为了检验调整后的计划出力T_i,t是否满足约束条件，跳转至步骤2；步骤5：如果t<T，那么t=t+1并跳转至步骤2；步骤6：负旋转备用约束动态处理结束；所述调度控制系统将优化后的电力供应传输给用户。