[发明专利]一种电力系统机组组合加速优化方法及装置

权利要求书

1.一种电力系统机组组合加速优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)从电力系统调度部门获取基础数据：

所述基础数据包括机组成本数据、机组的运行特性数据、机组电量约束数据、日前负荷预测数据、电网拓扑数据；

所述机组成本数据，包括机组变动成本函数、机组开机成本和机组关机成本；

所述机组的运行特性数据为发电机组的出力上限/下限数据、机组爬坡能力、机组最小连续开机时间、机组最小连续关机时间、机组最大开机次数、机组最大关机次数；

所述机组电量约束数据为发电机组的全天最小发电电量、全天最大发电电量；

所述日前负荷预测数据，为第二日各时段各节点电力负荷需求情况；

所述电网拓扑数据包括电力网络的节点与输电线路的连接关系、各线路断面的最大有功传输容量及其所包含的线路编号、各机组及节点负荷对每条输电线路的发电机输出功率转移分布因子矩阵数据；

2)构建电力系统机组组合优化模型：

2-1)构建电力系统机组组合优化模型的目标函数，表达式如下：

其中，P_kt是机组k在时段t的出力，f(·)是关于机组出力的变动成本函数，SU_k是机组k的开机成本；y_kt是机组k在时段t的开机状态0-1变量，若机组k在时段t由关机状态转换为开机状态，则y_kt等于1，否则为0；SD_k为机组k的关机成本；z_kt是机组k在时段t的关机状态0-1变量，若机组k在时段t由开机状态转换为关机状态，则z_kt等于1，否则为0；

2-2)构建电力系统机组组合优化模型的约束条件，具体如下：

2-2-1)系统负荷平衡约束：

其中，D_bt是节点b在时段t的负荷；

2-2-2)发电机组技术约束：

其中，u_kt是机组k在时段t的开停机状态0-1变量，若机组k在时段t处于开机状态，则u_kt为1，若机组k在时段t处于关机状态，则u_kt为0；P_k,min为机组k的最小出力，P_k,max为机组k的最大出力，P_k^c为机组k的爬坡能力，T_k,on为机组k的最小连续开机时间，T_k,off为机组k的最小连续关机时间，y_k,max为机组k的最大开机次数，z_k,max为机组k的最大关机次数，E_k,min为机组k全天的最小发电电量，E_k,max为机组k全天的最大发电电量，K_E为带电量约束的发电机组编号集合；

2-2-3)线路有功传输容量约束：

其中，TP_l,max为线路l的最大有功传输容量，矩阵G为节点对线路的发电机输出功率转移分布因子矩阵，n_k为机组k的所在节点编号；

3)求解步骤2)建立的电力系统机组组合优化模型的松弛最优解；具体步骤如下：

3-1)将式(1)-(12)构成的电力系统机组组合优化模型中的0-1变量松弛为取值范围为0到1的连续变量，形成电力系统机组组合优化的松弛模型；

3-2)求解电力系统机组组合优化的松弛模型，得到电力系统机组组合优化的松弛最优解x^*，包括：机组开停机状态0-1变量松弛最优解的向量u^*，机组开机状态0-1变量松弛最优解的向量y^*，机组停机状态0-1变量松弛最优解的向量z^*，机组出力变量松弛最优解的向量P^*；

4)构造松弛邻域搜索约束，具体步骤如下：

4-1)根据步骤3)得到的电力系统机组组合优化的松弛最优解，构建松弛距离表达式：

其中，RD(u,y,z,u^*,y^*,z^*)代表电力系统机组组合优化模型任一解与松弛最优解的松弛距离，u为机组开停机状态0-1变量的向量，y为机组开机状态0-1变量的向量，z为机组停机状态0-1变量的向量，u^*为机组开停机状态0-1变量松弛最优解的向量，y^*为机组开机状态0-1变量松弛最优解的向量，z^*为机组停机状态0-1变量松弛最优解的向量，为机组开停机状态0-1变量u_kt的松弛最优解，为机组开机状态0-1变量y_kt的松弛最优解，为机组停机状态0-1变量z_kt的松弛最优解，α(·)为确定权重系数的函数，表达式如(14)所示：

4-2)构造搜索邻域搜索约束，如式(15)所示：

RD(u,y,z,u^*,y^*,z^*)≤r (15)

其中，r为邻域半径系数；

5)构造对称诱导函数，如式(16)所示：

其中，IF(u,y,z,u^*,y^*,z^*)代表基于松弛最优解得到的对称诱导函数，W为对称诱导函数的权重系数；

6)将式(15)作为约束条件加入到步骤2)的电力系统机组组合优化模型的约束条件中，将式(16)加入到步骤2)的电力系统机组组合优化模型的目标函数中，构造电力系统机组组合优化替代模型；

其中，电力系统机组组合优化替代模型的目标函数，如式(17)所示：

7)求解电力系统机组组合优化替代模型，得到电力系统机组组合优化结果x′，包括：机组开停机状态0-1变量优化结果向量u′，机组开机状态0-1变量优化结果向量y′，机组停机状态0-1变量优化结果向量z′，机组出力变量优化结果的向量P′。

2.一种基于如权利要求1所述方法的电力系统机组组合加速优化装置，其特征在于，该装置包括依次相连的数据获取模块，模型构建模块，松弛求解模块，松弛邻域搜索约束和对称诱导函数模块，替代模型构建模块和计算求解模块；

所述数据获取模块用于从电力系统调度部门获取基础数据，并将获取的基础数据发送给模型构建模块；所述基础数据包括机组成本数据、机组的运行特性数据、机组电量约束数据、日前负荷预测数据、电网拓扑数据；

所述模型构建模块用于根据从数据获取模块得到的基础数据构建电力系统机组组合优化模型，并发送给松弛求解模块；

所述松弛求解模块用于将电力系统机组组合优化模型中的0-1变量松弛为取值范围为0到1的连续变量，形成电力系统机组组合优化的松弛模型，并求解电力系统机组组合优化模型的松弛最优解，并将该松弛最优解发送给松弛邻域搜索约束和对称诱导函数模块；

所述松弛邻域搜索约束和对称诱导函数模块包括松弛邻域搜索约束子模块和对称诱导函数子模块；

所述松弛邻域搜索约束子模块利用松弛最优解构建松弛距离表达式并构造松弛邻域搜索约束，然后将松弛邻域搜索约束发送给替代模型构建模块；

所述对称诱导函数子模块利用松弛最优解构建构造对称诱导函数，并发送给替代模型构建模块；

所述替代模型构建模块用于将松弛邻域搜索约束加入到电力系统机组组合优化模型的约束条件中，将对称诱导函数加入到电力系统机组组合优化模型的目标函数中，构建电力系统机组组合优化替代模型；

所述计算求解模块用于求解电力系统机组组合优化替代模型，得到电力系统机组组合优化结果。