一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法

摘要

本发明涉及一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法，本发明以一天24时段中调火电机组的燃料费用总和最小为优化目标，采用机会约束方法描述风电出力的不确定性，构建基于交流潮流模型的网络安全约束条件，从而提出一种考虑交流潮流安全约束的不确定性机组组合模型。针对模型求解困难的问题，提出了一种随机约束序优化方法，成功实现对模型的快速求解。相比与传统基于直流潮流约束的不确定性机组组合模型，本发明所提模型有效降低了风电大规模接入后电网电压越限的风险，提升了日前发电计划决策的有效性，所建模型还可以精细化的计算系统网络损耗，从而为调度人员提供数据参考。同时本发明提求解算法较传统算法有了显著提升。

主权项

一种考虑交流潮流安全约束的不确定性机组组合建模方法，其特征在于，考虑风电出力的不确定性，并且以交流潮流约束对其进行安全校核，其目标函数为：${\mathrm{minF}}_{Gt}=\underset{t=1}{\overset{24}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}[U_{Git}{Y}_{it}\left(P_{Git}\right)+U_{Git}(1-U_{Git-1})S_{it}\left({\tau }_i\right)]---\left(1\right)$式中：F_Gt为系统的总运行成本，系统中的发电机组个数为M，P_Git和U_Git分别表示第i号机组在t时段的有功出力和启停状态，U_Git＝0表示发电机组处于停机状态，U_Git＝1表示发电机组处于开机状态。Y_it(P_Git)为发电机组的运行成本，S_it(τ_i)为发电机的启停成本；其中，发电机组的运行成本、启停成本的具体数学表达形式如下：$Y_{it}\left(P_{Git}\right)={\alpha }_i+{\beta }_i{P}_{Git}+{\gamma }_i{P}_{Git}^2---\left(2\right)$$S_{it}\left({\tau }_i\right)=S_{0i}+S_{1i}(1-e^{{\tau }_i/{\omega }_i})---\left(3\right)$式中：α_i、β_i、γ_i为机组运行成本参数，S_0i、S_1i、τ_i为i号机组的停机时间，ω_i为启停成本参数；决策变量通常满足以下常规约束条件：系统有功功率平衡约束；发电机组有功、无功出力上下限约束；最小启停次数约束；机组爬坡约束；除上述常规约束条件外，该方法提出的网络安全约束条件如下：‑P_l,max≤P_l,t≤P_l,max               (4)‑Q_l,max≤Q_l,t≤Q_l,max              (5)V_b,min≤V_bt≤V_b,max              (6)式中：P_l,t、Q_l,t分别为线路l在t时段的有功功率和无功功率，V_bt为节点b在t时段的电压，P_l,max、Q_l,max为分别线路l允许的最大有功、无功容量；V_b,min，V_b,max分别为节点b允许的最小最大电压；公式(4‑6)中的变量P_l,max、Q_l,max、V_bt需要经过交流潮流方程求出，其具体形式如下：$\left\{\begin{array}{c}\Delta P=V_b\underset{c\in b}{\Sigma }{V}_c(G_{bc}{\mathrm{cos\theta }}_{bc}+B_{bc}{\mathrm{sin\theta }}_{bc})\\ \Delta Q=V_b\underset{c\in b}{\Sigma }{V}_c(G_{bc}{\mathrm{sin\theta }}_{bc}-B_{bc}{\mathrm{cos\theta }}_{bc})\end{array}\right.---\left(7\right)$式中：△P、△Q表示节点注入有功和无功；b＝1,2,L K为节点数；c∈b表示与节点b相连的节点c；V表示节点电压；G_bc、B_bc分别是节点b和节点c之间的网络导纳的实部和虚部；采用机会约束方法描述机组组合问题中的风电出力不确定性，分别构建系统正负旋转备用风险指标：Q_d≤λ                     (13)Q_u≤λ              (14)式中：Q_d、Q_u分别为正、负旋转备用风险指数；λ为旋转备用风险槛值，系统调度部门可利用年总费用最小法获取可靠性标准后换算而得，通常取0～10％之间。