[发明专利]一种柔性负荷的多目标日前经济调度模型建立与求解方法

摘要

本发明公开一种柔性负荷的多目标日前经济调度模型建立与求解方法。首先建立风电出力不确定性模型和负荷不确定性模型，在同时考虑系统经济成本与碳排放量的情况下，对系统内火电机组与柔性负荷分别建模，采用机会约束规划处理系统的旋转备用约束，通过改进的CMOPSO算法求解模型，利用模糊隶属度函数从Pareto解集中找到最优折中解，即均衡两个目标函数的解。本发明可在日前做出第二天的机组出力计划并以一定的置信度满足风电与负荷的波动，保证系统运行的可靠性；需求侧柔性负荷参与系统调度，可以与发电侧进行协调配合，达到削峰填谷，缓解高峰期用电压力的作用；改进的算法可以增加对目标空间的搜索范围，提高算法的收敛性与多样性。

主权项

1.一种计及柔性负荷的多目标日前经济调度模型建立方法，以单个区域为研究对象，所述模型中发电侧主要由常规火电机组和风电机组组成，负荷侧分为刚性负荷和柔性负荷两大部分，其中柔性负荷主要分为三类：可削减负荷、可平移负荷和可转移负荷；其特征在于，所述多目标日前经济调度模型的建立方法是按如下步骤进行：步骤1：建立源荷双侧不确定性模型步骤1.1、建立源侧风电功率的不确定性模型风电功率预测误差服从均值为0的正态分布：其中，风电功率预测误差的标准差与风电功率预测值之间的函数关系为：σ_W,t＝k_W1P_WZ,t+k_W2            (2)所以，风电功率的实际功率等于风电功率预测值与风电功率预测误差的和：P′_WZ,t＝P_WZ,t+ΔP_WZ,t            (3)式中：ΔP_WZ,t为t时段风电功率预测误差；σ_W,t为t时段风电功率预测误差的标准差；P_WZ,t为t时段风电预测总功率；k_W1、k_W2为风电功率的预测误差系数；P′_WZ,t为t时段风电实际总功率；步骤1.2、建立荷侧负荷的不确定性模型与风电功率预测误差类似，负荷预测误差也可视为均值为0的服从正态分布的随机变量：其中，负荷预测误差的标准差与负荷预测值之间的函数关系为：σ_L,t＝k_LP_L,t            (5)因此，实际负荷值等于负荷预测值与负荷预测误差的和：P′_L,t＝P_L,t+ΔP_L,t            (6)式中：ΔP_L,t为t时段负荷预测误差；σ_L,t为t时段负荷预测误差的标准差；k_L为负荷预测误差系数；P′_L,t为t时段实际负荷值；P_L,t为t时段负荷预测值；步骤2：建立常规火电机组的成本模型步骤2.1、常规火电机组的发电成本式中：f_c为常规火电机组的发电成本；P_i,t为机组i在t时刻的有功功率；C_i(P_i,t)为机组i在t时刻的燃煤费用；u_i,t为机组i在t时刻的启停状态变量，并且u_i,t＝1表示机组处于开机状态，u_i,t＝0表示机组处于停机状态；T代表时段数；I代表机组数；其中，C_i(P_i,t)＝a_iP_i,t²+b_iP_i,t+c_i              (8)式中：a_i、b_i、c_i为机组i的燃煤费用系数；步骤2.2、常规火电机组的启停成本式中：f_s为常规火电机组的启停成本；S_i^*为机组i的启动成本系数；步骤2.3、常规火电机组的碳排放量在不考虑电网损耗的前提下，由发电侧一次能源的消耗所引起的碳排放量理论上应等于由需求侧负荷电能的消耗所引起的碳排放量；因此，选择从发电侧角度计算CO₂排放量，通常用二次函数形式表示：式中：f₂为常规火电机组的碳排放量；x_i、y_i、z_i为机组i的污染气体排放系数；步骤3：建立柔性负荷补偿成本模型需求侧柔性负荷一般根据其响应特性分为三种类型参与系统经济调度，分别为可削减负荷、可平移负荷以及可转移负荷；步骤3.1、可削减负荷调度成本可削减负荷通常指的是根据电量的供需情况进行部分或全部削减的负荷，削减负荷后的补偿费用为式中：f_cut为可削减负荷调度的补偿费用；C_cutfix,t为负荷在t时刻削减的固定补偿费用；C_cut,p为负荷单位有功削减的补偿费用；u_cut,t为负荷在t时刻的削减状态，且u_cut,t＝1表示负荷被削减，u_cut,t＝0表示负荷未被削减；p_cut,t为可削减负荷t时刻的削减量；步骤3.2、可平移负荷调度成本可平移负荷由于受到生产流程制约，其用电时间段具有严格的连续性，故其只能以固定的连续时间段在一定时段间整体平移；可平移负荷调度后的补偿费用为式中：f_sh为可平移负荷调度的补偿费用；J为可平移负荷原起始时刻的集合；j、n分别为可平移负荷的原起始时刻和原结束时刻；t_sh为平移后可平移负荷的起始时刻；为负荷可接受的平移时段区间；C_sh,p,t为t时刻负荷单位有功功率平移的补偿费用；p_sh,t为原始区间[j,n]内t时刻可平移负荷的有功功率，且时，p_sh,t＝0；为负荷的平移状态，且表示负荷从[j,n]时段平移至[t_sh,t_sh+n‑j]时段，表示负荷未平移；步骤3.3、可转移负荷调度成本可转移负荷通常指在整个调度周期T内，总用电量保持不变，但可以在部分时段灵活调节的负荷；与可平移负荷相比，没有连续性和时序性的限制；可转移负荷调度后的补偿费用为式中：f_tr为可转移负荷调度的补偿费用；M为可转移负荷原运行时刻的集合；为负荷可接受的转移时段区间；C_tr,p,t为t时刻负荷单位有功功率转移的补偿费用；p_tr,t为t时刻转移至t_tr时刻的有功功率；为负荷的转移状态，且表示负荷转移至t_tr时刻，表示负荷未转移至t_tr时刻；步骤4：建立多目标日前经济调度模型多目标日前经济调度模型的目标函数包括系统的经济运行成本和常规火电机组的碳排放量；其中，系统的经济运行成本主要包括常规火电机组的运行成本、启停成本、三类需求侧柔性负荷的调度成本；模型调度周期为一天24个时段，两个目标函数为：f₁＝f_c+f_s+f_cut+f_sh+f_tr            (14)由此，完成了多目标日前经济调度模型的建立。