[发明专利]一种计及电阻的内嵌网损双层经济优化调度方法

摘要

本发明公开了一种计及电阻的内嵌网损双层经济优化调度方法，针对目前电力系统调度忽略网损影响或是不能精确考虑网损的现状，在计及电阻的改进直流潮流方法的基础上，提出了一种基于奔德斯分解的内嵌网损的双层电力系统机组组合模型，其中上层决策(主问题)不计网络安全进行机组组合，下层决策(从问题)基于所提出的计及电阻的改进直流潮流方法，对网络安全进行校验，同时实现系统内嵌网损的优化，此内嵌网损方法提高了系统考虑网损的精确性和速度。本发明实现了电力系统调度的精细性和效率性。

主权项

一种计及电阻的内嵌网损双层经济优化调度方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)对上层决策进行调度优化，得到机组组合优化结果；所述上层决策为不计及网络的日前机组组合优化主问题模型，包括目标函数和约束条件，所述目标函数为：$\min \left\{\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}\right[(a_i{P}_{i,t}^2+b_i{P}_{i,t}+c_i{u}_{i,t})+B\×(1-e^{-T_{i,t0-}/\mathrm{\τ}})\left]\right\}$其中，min表示取大括号内函数最小值；P_i,t为机组i在时段t的出力；u_it为机组i在时段t的状态，u_it取值为0或1，其中取值0表示机组停机，取值1表示机组开机；a_i为发电机i出力成本特性曲线方程的二次项参数；b_i为发电机i出力成本特性曲线方程的一次项参数；c_i为发电机i出力成本特性曲线方程的常数项参数；T为调度时段总数；G为机组数；表示机组的启停费用，其中B为机组i在冷却环境下的启动费用，e为自然常数，T_i,t0‑为机组i在时段t上的已经连续停机的时间；τ为机组i冷却速度的时间常数；所述约束条件为系统功率平衡约束、备用容量约束、机组出力限制约束、最小启停机约束和爬坡约束；2)基于所述步骤1)得到的机组组合优化结果，对下层决策进行内嵌网损的经济调度优化，得到松弛变量、机组出力和网损优化结果；所述下层决策为实现网络安全校验以及系统网损优化的从问题模型，包括目标函数和约束条件，所述目标函数为：$\min \left\{\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\right[\underset{i=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}(a_i{P}_{i,t}^2+b_i{P}_{i,t}+c_i{U}_{i,t})+\mathrm{\α}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{l,t}\left]\right\}$其中，min表示取大括号内函数最小值；L为线路总数；α为网络越限的惩罚因子；s_l,t为非负松弛变量，表示线路l在时段t的越限情况；U_i,t为上层决策主问题所得到的机组i在时段t的结果；所述约束条件包括：a)节点功率平衡约束：$\underset{i\∈{\mathrm{\ψ}}_m}{\mathrm{\Σ}}{P}_{i,t}-\underset{j\∈{\mathrm{\φ}}_m}{\mathrm{\Σ}}{P}_{l(i-j),t}-\underset{s\∈L_m}{\mathrm{\Σ}}{D}_{s,t}=0,m=\mathrm{1,2}\·\·\·,N_B;t=\mathrm{1,2}\·\·\·,T$其中，Ψ_m是连接到节点m的发电机编号集合；是连接到节点m的线路的另一端节点集合；L_m是连接到节点的负荷编号集合；P_l(i‑j),t为t时段节点i流向节点j的功率；D_s,t是负荷s在时段t消耗的等效有功功率；N_B为节点总数；b)发电机上下限出力约束：$U_{i,t}\·P_i^{\min }\≤P_{i,t}\≤U_{i,t}\·P_i^{\max },i=\mathrm{1,2}\·\·\·,G;t=\mathrm{1,2}\·\·\·,T$其中，分别为机组i在时段t的最小、最大出力；c)爬坡速率约束：$-r_i^d\·\mathrm{\ΔT}\≤P_{i,t}-P_{i,t-1}\≤r_i^u\·\mathrm{\ΔT},i=\mathrm{1,2}\·\·\·,G;t=\mathrm{1,2}\·\·\·,T;$其中，为机组i最大的每分钟滑坡速率，为机组i最大的每分钟爬坡速率；P_i,t‑1为机组i在时段t‑1的出力；ΔT为相邻时刻段的时间长度；d)直流潮流方程约束：其中，θ_i,t、θ_j,t为节点i、j在t时段的电压相角；r_i‑j为线路ij间的电阻；x_i‑j为线路ij间的电抗值；e)网损约束：S_l(i‑j),t＝P_l(i‑j),t+P_l(j‑i),t l＝1,2…,L；t＝1,2…,TS_l(i‑j),t≥g_i‑j(θ_i,t‑θ_j,t)² l＝1,2…,L；t＝1,2…,T其中，S_l(i‑j),t为t时刻线路i、j之间的网损；g_ij为线路ij之间的电导；f)平衡节点相角约束：θ_slack＝0其中，θ_slack为平衡节点相角；g)网络安全约束：$\frac{P_{l(i-j),t}-P_{l(j-i),t}}{2}\≤{P_{l(i-j)}}^{\max }+s_{l,t},l=\mathrm{1,2}\·\·\·,L;t=\mathrm{1,2}\·\·\·,T$s_l，t≥0  l＝1，2…，L；t＝1，2…，T其中，s_l,t为松弛变量；P_l(i‑j)^max为线路ij的最大传输功率；3)若所述步骤2)得到的松弛变量均为0，则认为系统无线路越限情况，将步骤2)得到的机组出力和网损优化结果作为最终结果输出，否则进入步骤4)；4)若迭代次数k达到最大迭代次数k_max，则将步骤2)得到的机组出力和网损优化结果作为最终结果输出；否则生成奔德斯割集反馈给上层决策，并修改上层决策的目标函数，令k＝k+1后，返回步骤1)。