[发明专利]一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法

摘要

本发明涉及一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法，本发明以一天24时段中调火电机组的燃料费用总和最小为优化目标，采用机会约束方法描述风电出力的不确定性，构建基于交流潮流模型的网络安全约束条件，从而提出一种考虑交流潮流安全约束的不确定性机组组合模型。针对模型求解困难的问题，提出了一种随机约束序优化方法，成功实现对模型的快速求解。相比与传统基于直流潮流约束的不确定性机组组合模型，本发明所提模型有效降低了风电大规模接入后电网电压越限的风险，提升了日前发电计划决策的有效性，所建模型还可以精细化的计算系统网络损耗，从而为调度人员提供数据参考。同时本发明提求解算法较传统算法有了显著提升。

主权项

1.一种考虑交流潮流安全约束的不确定性机组组合模型求解方法，其特征在于，考虑风电出力的不确定性，并且以交流潮流约束对其进行安全校核，其目标函数为：式中：FGt为系统的总运行成本，系统中的发电机组个数为M，PGit和UGit分别表示第i号机组在t时段的有功出力和启停状态，UGit＝0表示发电机组处于停机状态，UGit＝1表示发电机组处于开机状态；Yit(PGit)为发电机组的运行成本，Sit(τi)为发电机的启停成本；其中，发电机组的运行成本、启停成本的具体数学表达形式如下：式中：αi、βi、γi为机组运行成本参数，S0i表示i号机组的停机成本，S1i表示i号机组的开机成本，τi表示i号机组的停机时间；ωi为启停成本参数；决策变量通常满足以下常规约束条件：系统有功功率平衡约束；发电机组有功、无功出力上下限约束；最小启停次数约束；机组爬坡约束；除上述常规约束条件外，该方法提出的网络安全约束条件如下：‑P1，max≤P1，t≤P1，max              (4)‑Q1，max≤Q1，t≤Q1，max              (5)Vb，min≤Vbt≤Vb，max               (6)式中：P1，t、Q1，t分别为线路1在t时段的有功功率和无功功率，Vbt为节点b在t时段的电压，P1，max、Q1，max为分别线路1允许的最大有功、无功容量；Vb，min，Vb，max分别为节点b允许的最小最大电压；公式(4‑6)中的变量P1，max、Q1，max、Vbt需要经过交流潮流方程求出，其具体形式如下：式中：ΔP、ΔQ表示节点注入有功和无功；b＝1，2，L K为节点数；c∈b表示与节点b相连的节点c；V表示节点电压；Gbc、Bbc分别是节点b和节点c之间的网络导纳的实部和虚部；采用机会约束方法描述机组组合问题中的风电出力不确定性，分别构建系统正负旋转备用风险指标：Qd≤λ              (13)Qu≤λ              (14)式中：Qd、Qu分别为正、负旋转备用风险指数；λ为旋转备用风险槛值，系统调度部门可利用年总费用最小法获取可靠性标准后换算而得，通常取0～10％之间；该求解方法包括以下步骤：步骤1：构造粗糙模型对机组启停状态解空间进行预筛选，依照均匀分布抽取N个可行解构成表征集合Ω，N的个数与解空间的大小密切相关，在解空间小于108时，N的个数一般选1000，其具体粗糙模型为：(1)、功率平衡约束：机组启停状态向量需保证开机机组的最大最小发电能力应满足系统的负荷及备用需求，即：式中：RDp、RDn分别为考虑风电接入后，系统所需的正旋转备用和负旋转备用；(2)、机组爬坡约束：在粗糙模型之中，机组爬坡速率约束体现为相邻时段内机组最大爬坡能力和最大滑坡能力之和大于负荷变化绝对值，即：(3)网络安全约束式中：a1，t、B1，t分别为直流潮流系数矩阵A、Bt中第1行元素；k为整数，表示在潮流系数矩阵A中，第1行第i_n个元素，i_n表示可供调度的机组其排序为n；表示在潮流系数矩阵A中，第1行第i_k个元素，i_k表示可供调度的机组其排序为k；满足以下约束条件：步骤2：利用特定的挑选规则从表征集合中进一步挑选出s个解作为选定集合S，集合S需保证以至少α％的概率包含k个足够好解；采用盲选法确定选定集合S，其数学模型为：式中：P(·)为对准概率，g为足够好解集G中解的个数，s为选定集合S中解的个数，k表示选定集合中至少有k个真实足够好解，η表示选定集合S中包含k个足够好解的概率，通常η取0.95，q为解空间中真实观察到可行解的概率；步骤3：以机组运行总成本最小为目标函数，考虑与机组出力相关的约束条件，构建针对连续变量PGit的精确模型，针对选定集合S中的每一个机组启停状态，求解与之对应的机组出力和运行成本，并对选定集合进行进一步排序，求取最优解；所构造序优化精确模型为：精确模型的求解思路是，将选定集合中的每一个机组组合状态矩阵UG作为已知参数代入公式(21)中，利用内点法求解相应的发电机有功出力矩阵PG，并利用FGt对解进行排序，求取最优解。