[发明专利]一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法

摘要

本发明涉及一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，属于电力系统运行技术领域。本方法综合考虑了输电网、配电网的动态经济调度模型，并考虑了输电网和配电网之间的耦合关系，建立了输配协调动态经济调度模型。针对所提出的输配协调动态经济调度模型，采用多参数规划理论，提出了一种输配协调动态经济调度的迭代求解算法。所提出的算法具有良好的收敛速度，可以适应可再生能源接入后带来的输配电网之间功率失配问题，并获得输配全局最优解。

主权项

1.一种基于多参数规划的输配电网协调的动态经济调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)建立一个输配电网协调的动态经济调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成，包括：(1‑1)动态经济调度模型的目标函数：以输电网和配电网的总发电成本为动态经济调度的目标函数为：上式中，T代表动态经济调度时刻集合，G代表输电网或配电网中发电机组所在节点集合，DIST代表配电网编号集合，pg_i,t代表输电网或配电网中连接节点i的发电机组在动态经济调度时刻t的有功功率，上标^trans代表输电网，上标^dist,k代表编号为k的配电网，函数C_i(·)代表连接节点i的发电机组的发电成本函数，该成本函数用二次函数表示为：上式中，a_0,i、a_1,i和a_2,i分别代表连接节点i的发电机组的发电成本常数项系数、一次项系数和二次项系数，常数项系数、一次项系数和二次项系数为发电机组固有参数；(1‑2)动态经济调度模型的约束条件，包括：(1‑2‑1)输电网模型约束条件，其中的功率平衡约束条件为：上式中，B代表输电网与配电网相互连接的边界节点集合，代表在动态经济调度时刻t，输电网从连接节点i传送到配电网的有功功率，D代表输电网或配电网中负荷节点集合，PD_i,t代表在动态经济调度时刻t连接节点i的负荷预测值；其中的输电网中线路传输容量的约束条件为：上式中，PL_n表示输电网中线路n的传输容量，SF_n‑i代表从连接节点i到线路n的转移分布因子，转移分布因子为电网拓扑参数，从电网调度中心直接获得，L是输电网中所有线路编号的集合；其中的旋转备用约束条件为：上式中，ru_i,t和rd_i,t分别为在动态经济调度时刻t，连接节点i的发电机组向上旋转备用容量和向下旋转备用容量，RU_i和RD_i分别为连接节点i的发电机组向上爬坡速率和向下爬坡速率，Δt为动态经济调度的时间间隔，时间间隔的取值由电力调度需求确定，和PG_i分别为连接节点i的发电机组有功功率上限和有功功率下限，SRU_t和SRD_t分别为输电网或配电网的向上旋转备用的容量需求和向下旋转备用的容量需求；其中的输电网中发电机组的爬坡约束条件为：其中的输电网中发电机组的有功功率约束条件为：(1‑2‑2)配电网模型约束条件：其中的配电网潮流约束条件为：上式中，p_i→j,t表示配电网中，从连接节点i向配电网中节点j的有功功率潮流，l_i→j,t表示配电网中从连接节点i向节点j的有功功率损耗，表示配电网中节点j的有功功率注入，N^dist,k表示配电网节点编号集合，节点有功功率注入和有功功率损耗l_i→j,t分别通过下面两式计算：上式中，和分别表示配电网中从连接接点i→j线路的有功功率潮流展开点和无功功率潮流展开点，表示连接节点i的电压展开点，其中展开点选取历史相近负荷水平下线路对应的运行数据，R_i→j表示线路i→j的电阻；其中的线路传输容量约束条件为：上式中，PL_i→j表示配电网中线路i→j的传输容量；其中的配电网中发电机组有功功率约束条件为：(1‑2‑3)输电网与配电网模型连接的边界约束条件：边界约束条件即在每个调度时段输电网向配电网传输的有功功率与配电网接收的有功功率之间的平衡，表示为：上式中，I(k)表示输电网中与第k个配电网相连的节点；(2)将上述步骤(1)建立的输配电网协调的动态经济调度模型转化为矩阵形式，将输配电网协调的动态经济调度模型中的输电网模型变量记作向量x^trans，第k个配电网的变量记作向量x^dist,k，则输配电网协调的动态经济调度模型的矩阵形式如下：满足：A^kx^trans+B^kx^dist,k≤c^kx^trans∈X^trans上式中，函数C^trans(·)表示输电网的目标函数，函数C^dist,k(·)表示第k个配电网的目标函数，X^trans和X^dist,k分别表示输电网和第k个配电网的约束集合，A^kx^trans+B^kx^dist,k≤c^k表示边界约束条件，其中的A^k、B^k、c^k分别为第k个配电网与输电网边界条件中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，由上述步骤(1‑2‑3)中的约束系数提取得到，其中，在A^kx^trans+B^kx^dist,k≤c^k代表时间t的行中，A^k中与相对应的列为1，其余为0，B^k中与相对应的列为‑1，其余为0，c^k为0，DIST代表配电网编号集合；(3)求解上述步骤(2)得到的矩阵形式的输配电网协调的动态经济调度模型，具体步骤如下：(3‑1)初始化迭代次数m为0，初始化可行割集FC为全集，利用下式，求解得到输电网有功功率的最优解为minC^trans(x^trans)s.t.x^trans∈X^transx^trans∈FC(3‑2)计算求解如下的配电网问题的最优有功功率以第k个配电网的子问题为例：minC^dist,k(x^dist,k)x^dist,k∈X^dist,k若上式有解，则进行以下步骤(3‑2‑1)，若上式无解，则进行以下步骤(3‑2‑2)；(3‑2‑1)确定局部最优函数的可行域和局部最优函数局部最优函数可行域和局部最优函数的确定方法如下：(3‑2‑1‑1)将上述步骤(3‑2)的计算公式转化成如下的标准二次规划形式：其中，Q、f和r分别为配电网目标函数的二次项矩阵、一次项向量与常数项系数，二次项矩阵Q的对角线中与相对应的项为a_2,i，其余元素为0，一次项向量f中与相对应的项为a_1,i，其余元素为0，常数项系数r为分别为包含配电网约束和边界约束中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数分别由上述步骤(1‑2‑2)和(1‑2‑3)中的约束系数提取得到，具体提取方法为，将上述步骤(1‑2‑2)中所有约束和上述步骤(1‑2‑3)中所有约束列写成标准的矩阵不等式形式，其中与相对应的矩阵列组成与x^dist,k相对应的矩阵列组成矩阵不等式的右手项组成(3‑2‑1‑2)将上述步骤(3‑2‑1‑1)中最优解处起作用约束用下标(·)_A表示，不起作用约束用下标(·)_I表示，其中，最优解处不等式中不等号两侧严格相等的行是起作用约束，反之，最优解处不等式中不等号两侧严格小于的行则为不起作用约束，为方便表达，定义：M₂＝‑Q^‑1f(3‑2‑1‑3)局部最优函数可行域和局部最优函数表示为：(3‑2‑2)若步骤(3‑2)中的配电网问题不可行，生成可行割并更新可行割集FC，具体步骤为：(3‑2‑2‑1)求解如下步骤(3‑2)中的配电网问题的修正对偶问题，并将最优解记为ω₀；0≤ω≤1(3‑2‑2‑2)按照如下方式更新可行割集FC：(3‑3)求解如下输电网优化问题并得到输电网有功功率最优解：s.t.x^trans∈X^transx^trans∈FC上式中，DIST_(m)是第m次迭代中配电网问题可行的配电网集合，将迭代次数m增加1并把输电网有功功率最优解记为(3‑4)若所有配电网问题均可行，且相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量小于阈值，则终止迭代，执行(3‑5)；若存在某个配电网问题不可行，或者相邻两次迭代的输电网问题有功功率解的变化量大于或等于阈值，则返回步骤(3‑2)继续进行求解；(3‑5)将所获得的输电网和配电网优化问题有功功率最优解作为输电网和配电网调度策略执行。