[发明专利]基于Benders分解的安全约束机组组合双层优化方法

权利要求书

1.一种基于Benders分解的安全约束机组组合双层优化方法，其特征在于，该方法由以下步骤构成：

步骤1，输入数据，建立机组组合模型：

接收电网调度中心得出的未来24小时的负荷数据；根据各个发电厂上报的机组特性数据得出各个机组的特性约束数据，包括常规机组i的ST_i,SD_i分别表示常规机组i的启动成本和停机成本；α_it,β_it为表示常规机组i的启、停状态变量，当机组i在t时刻启动，α_it为1，否则为0；当机组i在t时刻停机，β_it为1，反之为0；P_it表示机组i在t时刻的出力；I_it表示机组i在t时刻的启停机状态，I_it＝1表示机组i运行，I_it＝0表示机组i停机；依据数据建立机组组合模型，该机组组合模型的目标函数为启停费用和发电费用总成本最小，约束条件包括：系统功率平衡约束、正负旋转备用约束、常规机组出力上下限约束、常规机组出力爬坡约束、常规机组启停时间约束和线路潮流安全约束，构成机组组合初始主问题(MP1)，该初始主问题(MP1)的决策变量为机组启停机状态α_it、β_it，目标函数为启停成本最小，表述为：

Min Z_Lower

不考虑机组的阀点效应，常规机组的成本是机组出力P_it的二次函数：

其中，A_i、B_i、C_i为燃料成本函数的系数；

约束条件包括：

1)I_it与α_it、β_it存在如下关联关系：

α_it-β_it＝I_it-I_i(t-1)

2)系统功率平衡约束(不计网损)：

式中：P_Wt表示第t时段风电场输出的有功功率预测值；P_Dt表示第t时段的负荷预测值；

3)系统旋转备用容量约束，包括：

正旋转备用约束：

R_u,it＝min(P_i,max-P_it,UR_iΔT)

负旋转备用约束：

R_d,it＝min(P_it-P_i,min,DR_iΔT)

式中：

R_u,it，R_d,it分别表示机组i在t时段的正旋转备用容量和负旋转备用容量；

ΔP_D,t表示t时段为应对负荷预测误差所需的旋转备用容量；

P_i,max，P_i,min分别表示机组i的最大和最小出力；

μ％，d％分别表示高估和低估风电出力时对备用容量的需求系数；

UR_i，DR_i分别表示机组n的上升爬坡速率、下降爬坡速率，单位MW/h；

ΔT表示调度计划的时间间隔，通常取1h或者30min；

4)常规机组启停时间约束：

式中，分别表示机组i的最小连续运行时段数和最小连续停运时段数，NT表示调度周期；

步骤2，建立机组组合的优化问题(MP2)，所述的优化问题(MP2)与初始主问题(MP1)目标函数相同，但包含了子问题所有约束条件的优化问题；

步骤3，调用CPLEX求解器求解初始主问题MP1，若无解，表示原始问题无解，结束；否则进入步骤4；

步骤4，给t赋值，t＝t+1

步骤5，求解t时刻的安全校核子问题，所述的可行性校核子问题，包括可行性校核目标，约束条件为基尔霍夫第一定律，基尔霍夫第二定律，常规机组出力上下限约束和线路潮流安全约束；

步骤6，判断是否可行，如果即子问题无解，增加t时刻不可行Benders割到所述的优化问题(MP2)：

并转入步骤11；否则，则当前时刻机组启停计划可行，则进入步骤7；

步骤7，求解最优经济调度子问题：

目标函数为运行成本最小：

约束条件如下：

(1)基尔霍夫第一定律：

SP_lt+P_Gt＝P_Dt

(2)基尔霍夫第二定律：

P_lt＝A_km·(θ_k-θ_m)

(3)常规机组出力上限约束：

(4)常规机组出力下限约束：

P_it≤P_i,minπ

(5)还包括线路潮流安全约束：

第n次迭代对应的可行Benders割为：

步骤8，增加t时刻可行Benders割到所述的优化问题(MP2)；

步骤9，判断t是否达到调度周期NT，,若没有达到，令t＝t+1，返回步骤5，否则进入步骤10；

步骤10，判断是否收敛，若收敛，进入步骤12，否则进入步骤11；

步骤11，求解加入可行或不可行约束条件的主问题(MP2)，进入步骤5；

步骤12，停止计算，输出最优解，结束。