[发明专利]一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法

权利要求书

1.一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：从电力系统规划部门获得系统基本技术数据、系统运行约束条件数据、系统可靠性数据；

系统基本技术数据：节点数据；传输线数据；变压器数据；负荷数据；发电机数据；

系统运行约束条件：各发电机组出力上下限值；支路潮流上下限值；

系统运行数据：发电机的出力上下限曲线、新能源机组的资源功率曲线、负荷功率曲线；

步骤2：生成网架的基础模型；根据系统的导纳矩阵，形成阻抗矩阵，并由此计算推得每对节点之间的发电转移分布因子(GSDF)；

步骤3：进行长期机组组合计算，根据步骤1中收集到的网架规划数据，考虑逐日的电量平衡和日典型负荷下的功率平衡约束，计入机组状态在月之间的平稳过渡，逐月生成机组组合以日为粒度的机组组合模型并分别求解，以确定各个机组的开机方式；

步骤4：进行精细化短期经济调度计算，根据步骤1中收集到的网架规划数据和步骤3中确定的机组开机方式，逐周生成以小时为粒度的经济调度模型并求解；

步骤5：根据步骤3和步骤4的计算结果，可以确定给定网架规划方案和发电/负荷曲线的前提下，系统逐小时的运行状态，根据运行状态可得到系统的运行统计指标。

2.如权利要求1所述的一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：

步骤2中，得到发电转移分布因子的步骤如下：

建立导纳矩阵Y，对电纳部分求逆，即可得到电抗矩阵

根据电抗矩阵求得各个节点对之间的广义发电分布因子(GSDF)

其中，X_im、X_in分别是节点阻抗矩阵中的元素，x_l是支路l的串联阻抗。

3.根据权利要求1所述的一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：步骤3中所述的长期机组组合计算，所采用的混合整数规划模型具有如下所示的目标函数

其中，ΔT是量纲规则化因子，以上两个部分的表达式具体表示如式(4)、(5)所示：

等号右侧两项分别是大方式下的煤耗成本和大方式下的失负荷惩罚，是机组i的与机组出力呈二次曲线关系的煤耗成本；ρ_L是失负荷惩罚系数，是失负荷功率，N_C是火电机组的数目，N_L是负荷数目，此处的t对应时间段s中负荷最大的时刻，即大方式时刻；在此步骤中，如果在公式中未特别限定t的取值，则默认t为时间段s下的大方式时刻；

F_E,s的形式如下所示

其中，是机组i的与机组出力呈二次曲线关系的煤耗成本，是机组i的开机成本，u_i,s是机组i在s日的是否进行开机变量的决策变量，是负荷i在s日的失负荷电量，是风电机组i在s日的预测电量，即最大可发电量，是风电机组i在s日的实际发电量，是光伏机组i在s日的预测电量，即最大可发电量，是光伏机组i在s日的实际发电量，ρ_L是失负荷惩罚系数，ρ_W是弃风惩罚系数，ρ_S是弃光惩罚系数，N_W是风电机组的数目，N_S是光伏机组的数目；

长期机组组合模型具有如式(6)～(16)的约束，

对于火电机组：

对于水电机组：

以上约束中，t是s时间段的最大负荷时刻，是火电机组i的最小技术出力，是火电机组i的最大出力，是火电机组i在t时刻下的出力，是火电机组i在s日的运行状态决策变量(0表示停机状态，1表示开机运行状态)，是火电机组i在s日是否进行开机的决策变量，是火电机组i在s日是否进行关机的决策变量，是水电机组的最小技术出力，是水电机组的最大技术出力，是水电机组i在t时刻下的出力，是机组i在时间段s的电量，是属于第j水头的所有机组的集合，是属于第j水头的水电机组i，是水头j在第s_R个调节周期内的电量，s_R∈S_j是属于第j水头的调节周期s_R；

对于风电机组有以下约束

0≤P_t^W≤P_t^W(0) (10)

其中，是风电机组在t时刻的资源功率，是t时刻的实际出力；

对于光伏机组有以下约束

0≤P_t^S≤P_t^S(0) (11)

其中，是光伏机组在t时刻的资源功率，是t时刻的实际出力；

对于功率交换联络线有以下约束

其中，是功率交换联络线i在t时刻实际送入功率，其中送出功率时则为负值，是功率交换联络线i在t时刻根据协议的最大送入功率，是功率交换联络线i在t时刻的最小送入功率；

以上机组约束中均省略了机组的编号；

其中，P_l,max是线路l的热稳定极限功率，G_l-i是节点i对线路l的发电转移分布因子，是节点i上的电源出力，是t时刻在节点i上所连的所有负荷功率，表示t时刻在节点i上所连的所有发电机注入功率，表示节点i在t时刻的失负荷功率；

上式等号右侧是t时刻负荷i的功率，左侧符号解释如下：N_C是火电机组的数目，N_H是水电机组的数目，N_W是风电机组的数目，N_S是光伏机组的数目，N_CSP是光热电站的数目，N_PS是抽蓄电站的数目，N_T是功率交换联络线的数目，N_N是母线的数目，N_D是负荷的数目；是火电机组i在t时刻的出力，是水电机组i在t时刻的出力，是风电机组i在t时刻的出力，是光伏机组i在t时刻的出力，是光热电站i在t时刻的出力，是抽蓄电站i在t时刻的出力，是母线i在t时刻的失负荷功率，是负荷i在t时刻的负荷功率；

其中，是光热电站最大技术出力，是抽蓄电站最大技术出力，β_D是负荷备用比例，通常取为2％～5％；β_W和β_s分别表示考虑风电和光伏的预测误差而预留的备用比例，其余符号和上文中相同符号的解释相同；

其中，E_min,s是日注入电量最低值，E_max,s是日注入电量最高值，具体计算方式如下：

其中，是水电机组i在s日的最大注入电量，是风电机组i在s日的最大注入电量，是光热机组i在s日的最大注入电量，是功率交换联络线i在s日的最大注入电量，是水电机组i在s日的最小注入电量，是功率交换联络线i在s日的最小注入功率。