[发明专利]二类状态变量的电力系统机组组合模型及其建立方法

摘要

本发明公开了一种二类状态变量的电力系统机组组合模型及其建立方法，包括如下步骤：收集电力系统机组组合的基础数据；分别构建机组旋转备用约束、机组初始状态约束、机组状态约束和最小启停时间约束；构造投影的机组出力连续变量并建立机组出力约束；建立机组功率平衡约束；对机组爬坡限制参数进行投影变换并建立机组爬坡速率约束；建立机组启动费用约束；建立机组组合模型的目标表达式；判断机组总数N是否大于60，若N大于60则对机组组合数学模型的二次目标函数进行线性化近似，否则直接调用混合整数规划求解器求解机组组合模型再输出机组组合优化方案。本发明的机组组合模型具有更少的非零元，并且更紧，采用求解器求解时，计算效率更高。

主权项

1.二类状态变量的电力系统机组组合模型的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)收集电力系统机组组合基础数据；所述机组组合基础数据包括发电机组的运行特性数据、负荷预测数据以及各时段的旋转备用数据；所述发电机组的运行特性数据包括发电机组的燃料费用、启动费用、冷启动时间、最小启停时间、机组爬坡速率上界/下界、机组出力上界/下界、机组初始启动状态和出力数据；负荷预测数据为根据负荷预测软件得到的未来若干个时段的电力负荷需求情况，包括未来各时段电网的总负荷数据；(2)根据负荷预测数据和旋转备用数据，构建机组旋转备用约束：其中i表示机组下标，t表示时段下标,N表示机组总数，u_i，t表示机组i在t时刻的运行状态，表示机组i的出力上界，P_D，t表示t时段时电力系统负荷，R_t表示t时段电力系统所需旋转备用值；(3)根据机组初始启动状态，构建二类状态变量的机组初始状态约束：ui，t＝ui，0，t∈[1，...，Ui+Li].，上述约束中，Ui＝[min[T，ui，0Ton，i‑Ti，0）]]，Li＝[min[T，ui，0(Toff，i+Ti，0)]+；其中，T表示调度总时段数，[·]+表示max(0，·),Ton，i表示机组i的最小开机时间，Toff，i表示机组i的最小停机时间，ui，0表示机组i的初始状态，Ti，0表示机组i初始时已经运行或停机的时间，Ui表示机组i在初始时刻仍需运行时间，Li表示机组i在初始时刻仍需停机时间；(4)利用机组启停和启动两类状态变量，构建二类状态变量机组状态约束和最小启停时间约束：机组状态约束：ui，t‑ui，t‑1≤si，t.，其中si，t表示机组i在t时刻开机；最小启停时间约束：开机时间约束：关机时间约束：上述约束中，U_i＝[min[T，u_i，0(T_on，i‑T_i，0)]]⁺，L_i＝[min[T，u_i，0(T_off，i+T_i，0)]]⁺，其中表示机组i在时刻开机；(5)根据机组组合基础数据，将机组出力上界/下界投影到0～1，构造投影的机组出力连续变量，并建立机组出力约束：其中表示二类状态变量机组模型机组i在t时刻的出力大小；(6)根据机组组合基础数据和投影的机组出力连续变量，建立机组功率平衡约束：其中P_i表示机组i的出力下界；(7)根据机组组合基础数据，对机组的爬坡限制参数进行投影变换，结合两类状态变量，建立机组爬坡速率约束：向上爬坡约束：向下爬坡约束：上述表达式中：和其中，P_up，i表示机组i的向上爬坡速率，表示机组i进行投影变换后的向上爬坡速率，P_down，i表示机组i的向下爬坡速率，表示机组i进行投影变换后的向下爬坡速率，P_start，i表示机组i开机时的最小出力值，表示机组i进行投影变换后的在开机时的最小出力值，P_shut，i表示机组i关机时的最大出力值，表示机组i进行投影变换后的在关机时的最大出力值；(8)利用机组冷热启动费用差异特性，建立机组启动费用约束：上述表达式中，若t‑T_off，i‑T_cold，i‑1≤0且[‑T_i，0]⁺<|t‑T_off，i‑T_cold，i‑1|+1，则f′_init，i，t＝1，否则f′_init，i，t＝0；其中表示机组i在t时刻热启动费用超出的部分，C_hot，i表示机组i的热启动费用，C_cold，i表示机组i的冷启动费用，T_cold，i表示计算机组i冷启动时间，f′_init，i，t表示机组i在t时刻计及热启动费用超出的部分；(9)结合启动费用约束，建立二类状态变量机组模型的目标表达式：表达式中和其中F_C是优化目标,表示机组i的出力成本，即机组燃料费用，α_i，β_i，γ_i表示机组i的二次燃料费用函数系数，表示机组i进行投影变换的二次燃料费用函数系数；(10)判断调度机组总数N是否大于60时，若N大于60，则利用分段线性化方法对机组组合数学模型的二次目标函数进行线性化近似后再转至步骤(11)，否则直接转至步骤(11)；(11)调用混合整数规划求解器，求解二类状态变量的机组组合模型；(12)输出电力系统机组组合优化方案，求解结束。