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专利号: 2016111357929
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采用0-1整数规划模型实现的电力系统经济调度方法,其特征在于,所述方法的步骤如下:步骤1,确定风-蓄系统机组的连接方案和运行状态;

步骤2,建立含禁止区间的电力系统动态经济调度模型;

步骤3,确立经济调度的原则;

步骤4,分支定界法处理0-1整数规划问题;

步骤5,用matlab软件对算例进行仿真分析。

2.根据权利要求1所述的采用0-1整数规划模型实现的电力系统经济调度方法,其特征在于,所述步骤1的具体过程如下:步骤1-1,确定风-蓄系统机组的连接方案;

火电机组直接与调度中心相连;抽水蓄能电站分别与上、下水库连接,抽水蓄能电站可以间接储存电能,在风能过剩时从下水库抽水至上水库,在风能缺乏时从上水库放水至下水库;风电场与抽水蓄能电站协调工作,两者相连后再与调度中心相连;

步骤1-2,确定风-蓄系统机组的运行状态;

在风-蓄协调的节能调度中,引入多个0-1整形优化变量反应抽水蓄能机组不同的运行状态,蓄能电站有三种不同的运行状态:状态1——放电状态,定义其状态变量为X(t);

状态2——充电状态,定义其状态变量为Y(t);

状态3——闲置状态,定义其状态变量为Z(t);

X(t)或Y(t)或Z(t)取0时,表示蓄能机组不处在其对应的状态特征上;X(t)或Y(t)或Z(t)取1时,则表示蓄能机组处在其对应的状态特征上;由于在一个时刻内蓄能机组只能处于某一运行状态,满足关系:X(t)+Y(t)+Z(t)=1。

3.根据权利要求1所述的一种采用0-1整数规划模型实现的电力系统经济调度方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程如下:步骤2-1,确定调度目标;

以火电机组燃煤成本最少为经济调度目标,即

步骤2-2,对发电机组设置禁止区间;

由于常规机组收发电机组件物理限制,使得轴承振动放大,应该对经济调度模型中的发电机组设置禁止区间;

假设火电机组i有k个禁止区间,则在t时刻其运行区间的约束如下:

式中:N为火电机组总数;T为协调调度的时间总数;ai、bi、ci为火电机组i的发电成本系数;Pi(t)为t时段火电机组i的有功出力; 为火电机组i的第k段可行区间有功出力最小值, 为火电机组i的第k段可行区间有功出力最大值;用or表示每个火电机组只能运行在其中一个可运行子区间;

步骤2-3,采用可行区间功率差的MIQP模型方法处理禁止区间;

考虑每个机组第一个可行区间与其他可行区间的功率差跳过禁止区间,将多余的变量淘汰,可使得变量和约束的数量降低,运行区间约束变为:

式中:Ui,j是一个布尔型变量; 和 分别为i机组的第一个可行区间与其他可行区间的上下功率差值; 为火电机组i的第j+1段可行区间有功出力最小值, 为火电机组i的第j+1段可行区间有功出力最大值;

步骤2-4,确定约束条件来实现电力系统的动态经济调度;

功率平衡约束为常规机组与风-蓄系统共同承担系统负荷,即

Pws(t)=Pw(t)+X(t)Pg(t)-Y(t)Pp(t)式中:Pws(t)为风-蓄系统t时段协调出力;Pw(t)为t时段风电入网的出力;Pd(t)为t时段的符合需求;Pg(t)和Pp(t)分别为蓄能机组在t时段放电功率和蓄能功率;

风电接入电网需要考虑安全接入量,风电接入上限约束如下:Pw(t)≤μ(t)Pwn

式中:Pwn为风电装机容量;μ(t)为风电并网上限系数,负荷处在不同的阶段时μ(t)的取值不同;

爬坡率约束:

式中:URi和DRi分别为火电机组i的上下爬坡率;

由于风电和负荷具有随机波动性,为了保证系统稳定运行,因此火电机组需要保留一定的备用容量来应对风电的不确定性;由于系统需要的备用容量是连续可调的,所以含禁止区间电力系统的备用容量约束设置如下:

式中:SU(t)和SD(t)分别为t时刻系统总的上下旋转备用预留值;

根据抽水蓄能电站的运行状态,得出其容量约束满足式(15)-(19):

若X(t)=1,则

若Y(t)=1,则

若Z(t)=1,则

式中:Eu(t)和Ed(t)分别为t时段上下水库的容量; 和 分别为上下水库容量的上下限;Δt为一个时间段的时长;ηg和ηp分别为储能系统的发电效率和储能效率;

蓄能系统运行功率约束:

式中:Pg,min、Pp,min和Pg,max、Pp,max分别为蓄能系统放电和蓄能功率的上下限。

4.根据权利要求1所述的一种采用0-1整数规划模型实现的电力系统经济调度方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程如下:步骤3-1,给定系统运行时段的划分;

低谷时段:负荷率≤β+Δ的时段;

峰荷时段:负荷率≥1-Δ的时段;

腰荷时段:β+Δ<负荷率<1-Δ的时段;

式中:β为日最小负荷率;Δ为小于备用容量率的给定量;

步骤3-2,负荷等级划分;

火电机组按“全部低谷时段加90%腰荷时段”容量运行;风储系统按“10%腰荷时段加峰荷时段”容量恒定运行;每个时段负荷的大小将分为两个等级:等级一:低谷时段加90%腰荷时段之下→只需常规机组供电,风电出力全部用于储能系统;

等级二:低谷时段加90%腰荷时段之上→需要常规机组和风储系统协调供电。

5.根据权利要求1所述的一种采用0-1整数规划模型实现的电力系统经济调度方法,其特征在于,所述步骤4的具体过程如下:

0-1整数规划问题很难像KKT条件那样利用函数的梯度信息刻画其最优性条件,而分支定界法能很好处理整数规划问题;

具体步骤如下:

初始:对该MIQP问题中的0-1变量进行松弛处理,得到原问题一个下界;

分支:固定0-1变量,使其等于0或等于1得到两个子问题;

定界:选择一个子问题,对该子问题进行松弛处理;

剪枝:若子问题不可行或者子问题的下界等于或大于的已知可行解的目标函数值,停止对该子问题进行分支。

6.根据权利要求1所述的一种采用0-1整数规划模型实现的电力系统经济调度方法,其特征在于,所述步骤5的具体过程如下:步骤5-1,确定算例以及其必要特征;

步骤5-2,采用matlab软件编写BNB20函数对算例进行仿真分析。