电网经济调度局部最小解确定和全局最小解搜索方法

摘要

本发明公开了一种电网经济调度局部最小解确定和全局最小解搜索方法，包括下述步骤：（1）获取具有N台发电机组的电力系统中每台机组相关数据；（2）建立电网经济调度问题的数学优化模型；（3）求得每台机组的由阀点和出力上限构成的奇异点集合；（4）可行解中至多有一台机组的出力不处于奇异点位置；（5）可行解中至少有两台机组的出力不处于奇异点位置，此类机组的燃料费用函数对其出力的一阶导数值相等，遍历搜索满足（4）或（5）的可行解；（6）从步骤（4）和（5）得到的具有最小燃料费用值的可行解即为问题的全局最小解。本发明提出问题解空间中局部最小解所需满足的必要条件，并遍历搜索满足该条件的解，得到问题的全局最小解。

主权项

电网经济调度局部最小解确定和全局最小解搜索方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)获取具有N台发电机组的电力系统中每台机组出力上下限数据、出力‑燃料费用函数的系数数据和系统负荷数据；(2)建立考虑机组阀点效应的电网经济调度问题的数学优化模型，具体为：考虑机组阀点效应的燃料费用函数取为二次多项式与正弦函数的叠加：其中f_g(P_g)为机组g的燃料费用函数，a_g,b_g,c_g,e_g和f_g为考虑阀点效应的机组g的燃料费用系数；模型约束条件包括机组出力约束和负荷平衡约束：其中P_g为机组g的有功出力；N为机组总数；分别为机组g的出力上、下限；P_d为系统总负荷；本发明中不考虑线路损耗；故考虑机组阀点效应电网经济调度模型可如下表示：其中f_g(P_g)由式(1)表示；(3)根据机组的出力‑燃料费用函数求得每台机组的由阀点和出力上限构成的奇异点集合及燃料费用函数对其出力的二阶导数大于零的区域；(4)问题的可行解中至多有一台机组的出力不处于奇异点位置，对满足上述条件的可行解进行遍历搜索；(5)问题的可行解中有两台或两台以上机组的出力不处于奇异点位置，此类机组的燃料费用函数对其出力的一阶导数值相等，且其中至多有一台此类机组不处于燃料费用函数对其出力的二阶导数大于零的区域，对满足上述条件的可行解进行遍历搜索；(6)从步骤(4)和(5)中得到的具有最小燃料费用值的可行解即为问题的全局最小解，将该全局最小解作为指令通过自动发电控制装置发送给相关 发电厂或机组，通过发电厂或机组的自动控制调节装置实现对机组功率的控制；根据燃料费用函数一阶导数是否存在，上述电网经济调度模型的可行解中的元素可分成两个集合：P^I＝{P_i:一阶导数f_i'(P_i)不存在}和P^II＝{P_i:一阶导数f_i'(P_i)存在}，根据集合P^II中元素个数不同，可分成两类：第一类解，中至多有1个元素属于集合P^II，将此类解称为第一类潜在局部最小解，对此类解的遍历搜索在步骤(4)中进行；第二类解，中有两个或两个以上元素属于集合P^II，对此类解的遍历搜索在步骤(5)中进行；对第一类潜在局部最小解的遍历搜索具体步骤如下：(1.1)求得每一台发电机组的出力‑燃料费用曲线的奇异点，构成奇异点集合S_g(g＝1,2,…,N)；(1.2)选取机组i＝1作为平衡机组，平衡机组的作用是当其它机组出力确定时，调整平衡机组的出力以达到负荷平衡；(1.3)让余下的每一台机组j(j＝1,2,…,N,j≠i)均运行在奇异点，共有种排列组合，其中∏为连乘符号，||S_j||表示集合S_j中奇异点的个数；(1.4)对每一种组合(P₁,P₂,…,P_i‑1,P_i+1,P_N)，令验证机组i出力上下限约束是否越限，即验证不等式是否成立，若不成立该组合无效，若成立则X＝(P₁,P₂,…,P_i‑1,P_i,P_i+1,P_N)可能是局部最小解；求解其燃料费用值f(X)，若f(X)≤f_min则更新最小燃料费用值f_min＝f(X)并记录对应最小解X；(1.5)选取不同的平衡机组，即i＝2,3,…,N，对每个不同的取值i，重新执行(1.3)和(1.4)；对第二类潜在局部最小解的遍历搜索具体步骤如下：(2.1)求得每一台机组的出力‑燃料费用曲线二阶导数非负的出力区域A_g(g＝1,2,…,N)；(2.2)求得每一台机组区域A_g的一阶导数取值范围，确定其区域A_g的一阶导数有交集的机组，记这些机组编号的集合为I，暂时让集合I中机组的出力为在相应的奇异点；(2.3)让余下的每一台机组j(j＝1,2,…,N,)均运行在奇异点，共有种排列组合，其中∏为连乘符号，||S_j||表示集合S_j中奇异点的个数；(2.4)对每一种组合(P₁,P₂,…,P_N)，验证不等式是否 成立，其中l₁为集合I中的所有机组[A,B]区域的最大值，l₂为集合I中的所有机组[C,D]区域的最大值，||I||表示集合I中机组的个数，若不成立该组合无效，若成立则根据库恩‑塔克条件确定集合I中机组的出力，使集合I中机组出力满足等微增率法则从而达到总燃料费用最小，同时使负荷平衡约束得到满足，考虑到实际中，一般只有参数完全相同的机组之间其区域A_g的一阶导数才有交集，集合I中每台机组出力增量取为即可，记调整出力后的解为X，求解其燃料费用值f(X)，若f(X)≤f_min则更新最小燃料费用值f_min＝f(X)并记录对应最小解X；其中，A点和D点为阀点所在位置，燃料费用函数二阶导数大于零区域由两部分组成，即[A,B]区域和[C,D]区域。