[發(fā)明專利]基于Benders分解的安全約束機(jī)組組合雙層優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710365317.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN108964012A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張黎明;李寶聚;劉滌塵;王波;李振元;劉志君;傅吉悅;郭雷;曲紹杰;王巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);國網(wǎng)吉林省電力有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于Benders分解的安全約束機(jī)組組合雙層優(yōu)化方法，其特征在于，該方法由以下步驟構(gòu)成：

步驟1，輸入數(shù)據(jù)，建立機(jī)組組合模型：

接收電網(wǎng)調(diào)度中心得出的未來24小時(shí)的負(fù)荷數(shù)據(jù)；根據(jù)各個(gè)發(fā)電廠上報(bào)的機(jī)組特性數(shù)據(jù)得出各個(gè)機(jī)組的特性約束數(shù)據(jù)，包括常規(guī)機(jī)組i的ST_i,SD_i分別表示常規(guī)機(jī)組i的啟動(dòng)成本和停機(jī)成本；α_it,β_it為表示常規(guī)機(jī)組i的啟、停狀態(tài)變量，當(dāng)機(jī)組i在t時(shí)刻啟動(dòng)，α_it為1，否則為0；當(dāng)機(jī)組i在t時(shí)刻停機(jī)，β_it為1，反之為0；P_it表示機(jī)組i在t時(shí)刻的出力；I_it表示機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停機(jī)狀態(tài)，I_it＝1表示機(jī)組i運(yùn)行，I_it＝0表示機(jī)組i停機(jī)；依據(jù)數(shù)據(jù)建立機(jī)組組合模型，該機(jī)組組合模型的目標(biāo)函數(shù)為啟停費(fèi)用和發(fā)電費(fèi)用總成本最小，約束條件包括：系統(tǒng)功率平衡約束、正負(fù)旋轉(zhuǎn)備用約束、常規(guī)機(jī)組出力上下限約束、常規(guī)機(jī)組出力爬坡約束、常規(guī)機(jī)組啟停時(shí)間約束和線路潮流安全約束，構(gòu)成機(jī)組組合初始主問題(MP1)，該初始主問題(MP1)的決策變量為機(jī)組啟停機(jī)狀態(tài)α_it、β_it，目標(biāo)函數(shù)為啟停成本最小，表述為：

Min Z_Lower

不考慮機(jī)組的閥點(diǎn)效應(yīng)，常規(guī)機(jī)組的成本是機(jī)組出力P_it的二次函數(shù)：

其中，A_i、B_i、C_i為燃料成本函數(shù)的系數(shù)；

約束條件包括：

1)I_it與α_it、β_it存在如下關(guān)聯(lián)關(guān)系：

α_it-β_it＝I_it-I_i(t-1)

2)系統(tǒng)功率平衡約束(不計(jì)網(wǎng)損)：

式中：P_Wt表示第t時(shí)段風(fēng)電場輸出的有功功率預(yù)測值；P_Dt表示第t時(shí)段的負(fù)荷預(yù)測值；

3)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量約束，包括：

正旋轉(zhuǎn)備用約束：

R_u,it＝min(P_i,max-P_it,UR_iΔT)

負(fù)旋轉(zhuǎn)備用約束：

R_d,it＝min(P_it-P_i,min,DR_iΔT)

式中：

R_u,it，R_d,it分別表示機(jī)組i在t時(shí)段的正旋轉(zhuǎn)備用容量和負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量；

ΔP_D,t表示t時(shí)段為應(yīng)對(duì)負(fù)荷預(yù)測誤差所需的旋轉(zhuǎn)備用容量；

P_i,max，P_i,min分別表示機(jī)組i的最大和最小出力；

μ％，d％分別表示高估和低估風(fēng)電出力時(shí)對(duì)備用容量的需求系數(shù)；

UR_i，DR_i分別表示機(jī)組n的上升爬坡速率、下降爬坡速率，單位MW/h；

ΔT表示調(diào)度計(jì)劃的時(shí)間間隔，通常取1h或者30min；

4)常規(guī)機(jī)組啟停時(shí)間約束：

式中，分別表示機(jī)組i的最小連續(xù)運(yùn)行時(shí)段數(shù)和最小連續(xù)停運(yùn)時(shí)段數(shù)，NT表示調(diào)度周期；

步驟2，建立機(jī)組組合的優(yōu)化問題(MP2)，所述的優(yōu)化問題(MP2)與初始主問題(MP1)目標(biāo)函數(shù)相同，但包含了子問題所有約束條件的優(yōu)化問題；

步驟3，調(diào)用CPLEX求解器求解初始主問題MP1，若無解，表示原始問題無解，結(jié)束；否則進(jìn)入步驟4；

步驟4，給t賦值，t＝t+1

步驟5，求解t時(shí)刻的安全校核子問題，所述的可行性校核子問題，包括可行性校核目標(biāo)，約束條件為基爾霍夫第一定律，基爾霍夫第二定律，常規(guī)機(jī)組出力上下限約束和線路潮流安全約束；

步驟6，判斷是否可行，如果即子問題無解，增加t時(shí)刻不可行Benders割到所述的優(yōu)化問題(MP2)：

并轉(zhuǎn)入步驟11；否則，則當(dāng)前時(shí)刻機(jī)組啟停計(jì)劃可行，則進(jìn)入步驟7；

步驟7，求解最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度子問題：

目標(biāo)函數(shù)為運(yùn)行成本最小：

約束條件如下：

(1)基爾霍夫第一定律：

SP_lt+P_Gt＝P_Dt

(2)基爾霍夫第二定律：

P_lt＝A_km·(θ_k-θ_m)

(3)常規(guī)機(jī)組出力上限約束：

(4)常規(guī)機(jī)組出力下限約束：

P_it≤P_i,minπ

(5)還包括線路潮流安全約束：

第n次迭代對(duì)應(yīng)的可行Benders割為：

步驟8，增加t時(shí)刻可行Benders割到所述的優(yōu)化問題(MP2)；

步驟9，判斷t是否達(dá)到調(diào)度周期NT，,若沒有達(dá)到，令t＝t+1，返回步驟5，否則進(jìn)入步驟10；

步驟10，判斷是否收斂，若收斂，進(jìn)入步驟12，否則進(jìn)入步驟11；

步驟11，求解加入可行或不可行約束條件的主問題(MP2)，進(jìn)入步驟5；

步驟12，停止計(jì)算，輸出最優(yōu)解，結(jié)束。