[發明專利]一種考慮交流潮流約束的不確定性機組組合模型及求解方法

有效

• 申請號: 201610254532.7
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105790265B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 楊楠;周崢;崔家展;李宏圣;王璇;黎索亞
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q50/06;G06F17/50
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

本發明涉及一種考慮交流潮流約束的不確定性機組組合模型及求解方法，本發明以一天24時段中調火電機組的燃料費用總和最小為優化目標，采用機會約束方法描述風電出力的不確定性，構建基于交流潮流模型的網絡安全約束條件，從而提出一種考慮交流潮流安全約束的不確定性機組組合模型。針對模型求解困難的問題，提出了一種隨機約束序優化方法，成功實現對模型的快速求解。相比與傳統基于直流潮流約束的不確定性機組組合模型，本發明所提模型有效降低了風電大規模接入后電網電壓越限的風險，提升了日前發電計劃決策的有效性，所建模型還可以精細化的計算系統網絡損耗，從而為調度人員提供數據參考。同時本發明提求解算法較傳統算法有了顯著提升。

技術領域

本發明屬于電力系統及自動化研究領域，尤其是涉及一種考慮交流潮流約束的不確定性機組組合模型及求解方法。

背景技術

考慮安全約束的機組組合(Security Constraint Unit Commitment，SCUC)是電力系統日前調度決策的理論基礎，也是其制定日前發電計劃的主要依據。隨著近年來出力具有不確定性的風電大規模接入，以及電網調度運行的精細化要求不斷提高，考慮風電接入的電力系統機組組合問題日益成為人們的研究熱點。

目前，在不考慮風電接入的傳統電力系統中，普遍采用的SCUC模型是利用基于直流潮流模型的網絡安全約束條件對決策方案進行安全穩定校核。由于直流潮流模型不考慮系統無功和電壓因素，僅計算線路有功潮流，因而可以極大的降低模型求解難度。而對于風電大規模接入之后的電力系統，常用場景法、機會約束、魯棒優化等對不確定性進行描述。然而，當集群風電的接入水平很高時，往往無法對無功補償設備進行統一調控，故發電功率因數和線路壓降與常規機組相比仍有較大差距，加之風電的調節能力普遍較差，從而導致簡化網絡安全約束模型的前提假設條件已經不存在。若在SCUC模型中繼續采用直流潮流模型描述網絡安全約束條件，則必然會導致決策方案有效性降低，電壓越限風險增加。

另外，SCUC模型本身是一個具有復雜約束的非線性混合整數規劃問題，由于在不確定性環境下，交流潮流模型本身無法快速解析性的求解，通常需要借助于耗時的數值算法，因此，在不確定性SCUC模型中引入交流潮流約束將必然面臨求解困難的問題。而現有基于Benders分解的求解思路的主要優勢在于求解具有復雜約束的確定性優化問題，而對于同時考慮風電不確定性和交流潮流約束的SCUC模型則很難保證求解效率。因此亟需研究一種考慮交流潮流約束的不確定性機組組合模型及求解方法。

發明內容

本發明提出了一種考慮交流潮流約束的不確定性機組組合模型及求解方法，該模型采用機會約束方法描述風電出力的不確定性，并且基于交流潮流模型對網絡安全進行校核。針對模型求解困難的問題，提出了一種隨機約束序優化方法，成功實現對模型的快速求解。基于修改的IEEE-118節點電力系統的實施例，驗證了本發明所提建模方法的正確性和有效性，相比與傳統基于直流潮流約束的不確定性SCUC模型，本發明所提模型有效降低了風電大規模接入后電網電壓越限的風險，提升了日前發電計劃決策的有效性，同時本發明所建模型還可以精細化的計算系統網絡損耗，從而為調度人員提供數據參考。

本發明所采用的技術方案是：

一種考慮交流潮流安全約束的不確定性機組組合建模方法，考慮風電出力的不確定性，并且以交流潮流約束對其進行安全校核，使總運行成本最小，其目標函數為：

式中：F_Gt為系統的總運行成本，系統中的發電機組個數為M，P_Git和U_Git分別表示第i號機組在t時段的有功出力和啟停狀態，U_Git＝0表示發電機組處于停機狀態，U_Git＝1表示發電機組處于開機狀態。Y_it(P_Git)為發電機組的運行成本，S_it(τ_i)為發電機的啟停成本；