[发明专利]一种计及安全约束和网损修正的节能发电调度方法

权利要求书

1.一种计及安全约束和网损修正的节能发电调度方法，包括如下步骤：

a.首先将网络损耗折算为标准煤耗后，建立以全系统总煤耗最小为目标函数的网损修正和经济调度数学模型，并求解出满足安全约束的全网煤耗最小的发电计划，以全系统总煤耗最小为目标函数的网损修正和经济调度数学模型，其数学模型可表达为：

minF=Σi=1NFi(PGi)+γPL---(1)]]>

发电机耗量特性的数学表达为：

F_i(P_Gi)＝a_iP_Gi²+b_iP_Gi+c_i    (2)

其中：

a_i：发电机耗量特性曲线的二次项

b_i：发电机耗量特性曲线的一次项

c_i：发电机耗量特性曲线的常数项

约束条件：

Σi∈NGPGi=Σk∈NDPDk+PL---(3)]]>

P_Gimin≤P_Gi≤P_Gimax  i∈N    (4)

|P_ij|≤P_ijmax  ij∈NT    (5)

其中：

式(3)是系统有功平衡等式约束；

式(4)是发电机组的有功出力约束；

式(5)是线路安全约束；

系统所有发电机组的总煤耗；

系统总负荷；

P_L：网络损耗；

γ：有功损耗折算成煤耗的换算系数；

P_Gi：发电机母线i的实际出力；

P_Gimin：发电机母线i的最小出力；

P_Gimax：发电机母线i的最大出力；

P_ij：支路ij上的潮流；

P_ijmax：支路ij的约束条件；

b.将节能调度数学模型转换成后minF=12XTQX+GTX+C]]>获取优化后的发电计划，将发电机耗量函数式(2)带入优化目标函数式(1)中：

minF=Σi=1N[aiPGi2+biPGi+ci]+γPL=Σi=1N+1[aiPGi2+biPGi+ci]]]>

其中：a_N+1＝0 b_N+1＝r c_N+1＝0 P_G(N+1)＝P_L

由式minF=12XTQX+GTX+C]]>得出：

XT=PGT=[PG1,PG2,...,PGN,PG(N+1)]]]>

X=PG=PG1PG2···PGNPG(N+1)]]>

G^T＝[b₁，b₂…，b_N，b_N+1]  C＝[c₁，c₂…，c_N，c_N+1]

c.将节能调度的约束条件线性化

[1]有功平衡等式约束线性化

因为在给定时间内负荷是常数，通过下面的方法将有功平衡等式约束线性化，即

Σi∈NG(1-∂PL∂PGi)|PGi0ΔPGi=0---(6)]]>

[2]支路功率约束线性化

支路有功可表示为

Pij=Vi2gij-ViVj(gijcosθij+bijsinθij)---(7)]]>

其中

P_ij：支路ij始端有功功率；

V_i：节点i的节点电压；

θ_ij：支路ij始末两端相角差；

b_ij：支路ij的电纳；

g_ij：支路ij的电导；

通过线性化方程(7)得

ΔPij=-Vi0Vj0(-gijsinθij0Δθij+bijcosθij0Δθij)---(8)]]>

对于高压网络，支路ij始末两端相角差θ_ij非常小，因此有如下近似：

sinθij≅0---(9)]]>

cosθij≅1---(10)]]>

另外，假设电压为1.0p.u.且支路电阻远大于电抗，则

gij=RijRij2+Xij2≈0---(11)]]>

bij=-XijRij2+Xij2≈-XijXij2≈-1Xij---(12)]]>

将(9)-(12)代入(10)得

ΔPij=-bijΔθij=-bij(Δθi-Δθj)=Δθi-ΔθjXij---(13)]]>

方程(13)可表达成矩阵形式，即

ΔP_b＝B′Δθ    (14)

其中矩阵B′的元素为

B′ij=bij=-1Xij---(15)]]>

B′ii=-Σj≠ij=1nbij---(16)]]>

节点注入方程为：

PGi-PDi=ViΣj=1nVj(gijcosθij+bijsinθij)---(17)]]>

将式(17)线性化

ΔPGi=Vi0Σj=1nVj0(-gijsinθij0Δθij+bijcosθij0Δθij)]]>

=Vi0Σj=1nVj0(-gijsinθij0+bijcosθij0)Δθij---(18)]]>

方程式(18)可表达成矩阵形式，即

ΔP_G＝HΔθ(19)

方程(19)表达了发电机有功输出增量与节电电压相角增量的关系；

根据方程(14)和方程(19)可得支路有功功率增量与发电机有功输出增量的线性关系，即

ΔP_b＝B′Δθ＝B′H^-1ΔP_G＝DΔP_G    (20)

其中

D＝B′H^-1    (21)

称为支路有功功率对发电机有功输出的线性灵敏度；

因此，线性化的支路功率约束为

|DΔP_G|≤ΔP_bmax    (22)

ΔP_bmax的元素ΔP_ijmax可由下式计算

ΔPijmax=Pijmax-Pij0---(23)]]>

d. 节能调度模型的求解；

根据上述模型求解结果，调节相应发电控制机组的煤耗。

2.根据权利要求1所述的计及安全约束和网损修正的节能发电调度方法，其特征在于，所述数学模型：

minF=12XTQX+GTX+C---(24)]]>

s.t.AX＝B    (25)

X≥0

计算步骤为：

b1选择初始点X1

b2计算A1：＝AX1

b3计算Δ：＝B-AX1

b4取最大值Δmax：＝max|Δi|

b5如果Δmax＜ε转到b10.否则继续计算

b6计算

b7R：＝min{U_i}

b8如果R+1≥0，X1：＝X1×(1+U)

转到b3，否则继续计算

b9计算QB：＝-1/R，X1：＝X1*(1+QB*U)

转到b3

b10计算Dk：＝diag[X1，X2，.......，Xn]

b11计算Bk：＝ADk

b12计算

dpk:=[BkT(BkBkT)-1Bk]Dk[QXk+G]]]>

b13计算

β1:=-1γ,]]>γ＜0；

β₁：＝10⁶，γ≥0

wherer=min[dpjk]]]>

b14计算

β2:=(dpk)T(dpk)W,]]>if W＞0；

β₂：＝10⁶，if W≤0

where W＝(D_kdp^k)^TQ(D_kdp^k)

b15

X^k+1：＝X^k+α(βD_kdp^k)，

whereβ＝min[β₁，β₂]；

α(＜0)is a var iable step.

进行下次迭代计算，直到收敛条件满足dp^k＜ε。