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专利号: 2018116078964
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
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.基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,包括如下步骤,步骤1,以电网公司为上层决策者,以发电集团作为下层决策者,构建二层规划的电力调度双层决策系统,对电力调度进行决策;采用备用系数作为上层决策者的不确定因素,采用碳排放系数作为下层决策者的不确定因素;

步骤2,通过对历史数据的搜集,分别获取两个不确定因素的模糊变量并进行模糊数转换,将备用系数和碳排放系数分别描述为三角模糊数;

步骤3,电力调度双层决策系统根据上、下层决策者的决策变量和不确定因素,得出上、下层目标函数及上、下层约束条件,并对模糊数进行机会处理;

步骤4,电力调度双层决策系统根据上、下层目标函数及上、下层约束条件,计算得出基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度规划全局模型;

步骤5,电力调度双层决策系统利用交互式满意度法,将双层多目标电力调度规划全局模型转换为单层的规划函数,并进行求解,计算出满意解,并根据满意解下的结果来进行区域的电力调度。

2.根据权利要求1所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,所述的电力调度双层决策系统中,电力调度以电网公司下达生产计划为起点;

以发电集团生产电力,将电力出售给电网公司为中间环节;以电网公司将电力销售给用户为终点;

电网公司和发电集团的反馈关系中,其分别作为两个不同的决策者具有各自的目标和决策变量;电网公司决定各发电集团的生产计划和不同用户的电力销售价格,发电集团决定各电源的生产计划和上网价格。

3.根据权利要求1所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤2中,通过对历史数据的搜集,得到备用系数和碳排放系数各自的最小值、最大值和出现概率最高的值,从而将备用系数和碳排放系数分别描述为三角模糊数,用最小值来表示左端点,用出现概率最高的值来表示中值,用最大值来表示右端点;

将模糊变量并进行模糊数转换时具体包括如下步骤;

步骤2.1,令x,l,m,n∈R,构造有如下隶属度函数的三角模糊数M:其中,三角模糊数表示为M=(l,m,n)或(m,α,β);m为M的中值,l和n分别为M的左端点和右端点,l≤m≤n,α=m-l为M的左宽度,β=n-m为M的右宽度;

步骤2.2,通过构造的三角模糊数来描述备用系数和碳排放系数,备用系数用三角模糊数 来描述,其中,αb表示备用系数的左宽度,βb表示备用系数的右宽度,且b-αb和b+βb分别表示备用系数的左边界和右边界,即备用系数在b-αb和b+βb之间;

碳排放系数用三角模糊数 来描述,其中, 和 分别表示模糊变量的左宽度和右宽度,ag,i表示模糊变量的最有可能值,且 和 分别表示三角模糊数中的左边界和右边界,即碳排放系数在 和 之间。

4.根据权利要求1所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤3中,确定的上、下层决策变量如下;

上层决策变量包括:电网公司在t时段向第u类用户销售单位电力的价格yut;电网公司对发电集团g在t时段分配的上网总电量xg,t;

下层决策变量包括:发电集团g使用第i种电源在t时段的发电量xg,i,t;发电集团g在t时段中为第i种电源所生产的电力而制定的上网电价yg,i,t。

5.根据权利要求4所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤3中,电力调度双层决策系统根据上述上、下层决策变量和不确定因素,得出上、下层目标函数及上、下层约束条件如下;

(1)上层目标函数描述为:

表示电网公司的一个目标为利润最大化;其中,demut:第u类用户在t时段的用电量;yut:电网公司在t时段向第u类用户销售单位电力的价格;xg,i,t:发电集团g使用第i种电源在t时段的发电量;yg,i,t:发电集团g在t时段中为第i种电源所生产的电力而制定的上网电价;

表示电网公司的另一个目标为碳排放最小化;其中,ag,i:发电集团g使用第i种电源发电时单位电力的碳排放系数;

(2)上层目标函数的约束条件包括:

A、电力供应约束,即:

其中,xg,t:电网公司对发电集团g在t时段分配的上网总电量;

B、供电稳定性约束,即:

其中,xg,w,t:发电集团g使用第w种稳定型电源在t时段的发电量;r:稳定型发电量占全部发电量的最小规定比例;

C、电力备用约束,即:

其中, 电网公司调度电力的备用系数;

D、销售价格约束,即:

其中,U:代表用户类型总数;Ig:代表发电集团g所有电源类型总数;

E、政府管制约束,即:

其中,pu:区域政府规定的电网公司向第u类用户销售单位电力的最高价格;

(3)下层目标函数描述为:

其中, 表示发电集团向电网公司销售电力的收入,

表示各发电集团在碳排放市场上的收入或支出,当发电集团的碳排放量大于政府发放的配额时需要在碳交易市场上购买碳排放额度;当发电集团的碳排放量小于政府发放的配额时,能够在碳交易市场上卖出多余配额;cg,i,t:发电集团g使用第i种电源在t时段的发电成本;pi:区域政府对第i种电源单位发电量的补贴;d:碳交易市场上单位碳排放权的交易价格;eg:区域政府对发电集团g发放的碳排放配额;

(4)下层目标函数的约束条件包括:

A、发电集团输出功率约束,即:

其中,Qg,i,t:发电集团g的第i类电源在t时段的装机容量上限;

B、发电量平衡约束,即:

C、发电集团收入约束,即:

D、上网价格约束,即:

其中,Ri,t:区域政府规定的第i类电源在t时段上网的最高限价。

6.根据权利要求5所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤3中,电力调度双层决策系统使用机会算子对模糊数进行转换已得到确定的模型;即对如下的模糊多目标模型进行转换:其中,ξ为模糊变量;

则该模型基于POS的机会约束表示为:

其中δi和θr是置信水平;

如果目标为最小化某一目标,则基于POS的机会约束表示为则;

上层目标函数的机会约束表示为:

上层目标函数约束条件的机会约束表示为:

电力备用约束:

下层目标函数的机会约束描述为:

7.根据权利要求6所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,所述步骤3中,电力调度双层决策系统对使用机会算子转换后的结果进行如下的等价变形;

假设有如下三角模糊变量ξ1=(m1,α1,β1),ξ2=(m2,α2,β2),其中m1、m2分别为ξ1、ξ2的中值;α1、α2与β1、β2分别为ξ1、ξ2的左宽度与右宽度,则:①kξ1=(km1,kα1,kβ1),k>0

其中 为ξ1的γ截集的右端点, 为ξ2的γ截集的左端点,则;

上层目标函数转化为:

上层约束条件转化为:

下层目标函数转化为:

其中,参数γ1,γ2,γ3为决策者设定的置信水平。

8.根据权利要求7所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤4中,电力调度双层决策系统根据上/下层目标函数及上/下层约束条件计算得出基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度规划全局模型为:

9.根据权利要求8所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤5中,系统利用交互式满意度法将步骤4的双层规划全局模型转换为单层的规划函数包括如下步骤:步骤5.1,系统采用线性隶属度来描述目标,Fh max和Fh min(h=1,2)分别表示上层目标函数的最大值和最小值;fg max和fg min(g=1,2,…G)分别表示下层目标函数的最大值和最小值;则上、下层目标的线性隶属度函数表述为:步骤5.2,上层的电网公司管理者会预期一个满意度下限λi∈[0,1];下层发电集团的管理者指定最小的满意度水平λg∈[0,1](g=1,2,…,G);

步骤5.3,为了获得两层满意度全局最优解,上层电网公司的管理者需要结合下层决策者的满意度水平和上层决策者的满意度水平,下层发电集团管理者的满意解通过求解下面的规划函数获得:max λ

其中,λ为辅助变量,S表示基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度问题全局模型的可行域;

令X*=(x*,y*,λ*)为上述问题的最优解,此时如果有SDg(fg(x,y))≥λg,g=1,2,…G,那么就得到了上下层全局满意解;如果不是,上层决策者需要重新调整满意度下限λi来满足下层发电集团的要求。

10.根据权利要求9所述的基于电力不确定性和低碳诉求的双层多目标电力调度方法,其特征在于,步骤5中,还包括通过上下层满意度比值对上层电网公司当局与下层发电集团管理者之间的满意度约束,确保上层电网公司当局与下层发电集团管理者之间的公平性原则;

所述的上下层满意度比值为:

其中, 为上层满意度的算术平均数;则如果Δ不存在于区间[Δl,Δu],其中Δl和Δu分别是由上层电网公司指出的区间的左、右边界,其需要根据以下两种情况来调节自身的满意度下限λi:(1)如果Δ>Δu,则满意度水平更加偏向下层各发电集团管理者,这就导致下层过高的满意度,在这种情况下,上层电网公司需要提高其满意度下限λi来保证上、下层的公平性;

(2)如果Δ<Δl,则满意度水平更加偏向于上层电网公司,这就导致上层过高的满意度,在这种情况下,上层电网公司需要降低其最小满意度下限λi来提高下层的满意度水平。