[發明專利]基于Benders分解的安全約束機組組合雙層優化方法

在審

• 申請號: 201710365317.9
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN108964012A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）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（專利權）人: 武漢大學;國網吉林省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于Benders分解的安全約束機組組合雙層優化方法，包括：(1)確定以機組啟停機狀態為決策變量的機組組合狀態主問題；(2)對任一時刻進行網路安全約束校核；(3)求解以機組出力為決策變量的最優經濟調度子問題。本發明通過所提出的基于Benders分解的雙層優化模型，不僅求解滿足出網絡安全約束條件的最優機組組合，而且通過迭代計算得出最優經濟調度的問題。由于本發明將機組組合U₀和機組出力P₀分開進行優化，增大了尋優的空間和能力，最終的解要好于傳統的優化算法。

技術領域

本發明涉及電力系統日前調度計劃，特別是一種優化機組組合出力的方法。

背景技術

日前調度計劃是編制發電計劃的核心環節，傳統的機組組合沒有考慮網絡安全約束，無法為調度預留充足的優化空間，不能滿足調峰和備用需求。安全約束機組組合SCUC問題難點在于如何處理網絡安全約束，通過拉格朗日函數項的方法直接嵌入目標函數中，雖然收斂比較快，但是不能很好地處理帶有機組啟停機狀態變量的非線性約束條件，優化效率較低。現階段，眾多學者提出了考慮N-1安全校核安全發電計劃模式，并建立了SCUC模型，采用主、子問題一體控制的分解協調方法，識別作用整數變量的方法來求解安全約束機組組合模型。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于Benders分解的安全約束機組組合雙層優化方法，考慮到網絡中的眾多約束，通過所提出的Benders分解的雙層優化模型，不僅求解出滿足網絡安全約束條件的最優機組組合，而且通過迭代計算得出最優經濟調度。

本發明的具體步驟如下：

一種基于Benders分解的安全約束機組組合雙層優化方法，包括下列步驟：

步驟1，接收電網調度中心得出的接下來24小時的負荷需求數據；根據各個發電廠上報的機組特性數據得出各個機組的特性約束數據；依據數據建立機組組合模型；

建立的機組組合模型目標函數為啟停費用和發電費用總成本最小，約束條件包括：系統功率平衡約束、正負旋轉備用約束、常規機組出力上下限約束、常規機組出力爬坡約束、常規機組啟停時間約束、線路潮流安全約束；

步驟2，首先對機組組合主問題進行求解，得到初始的機組組合狀態；再將初始化得到的機組組合狀態傳遞給各個時刻可解性校核子問題。通過對子問題校核的結果判斷是否可解而產生可解或非可解約束條件并反饋到主問題中；

3、通過迭代計算直到系統滿足網絡安全約束條件，迭代收斂的條件是主問題沒有加入可解約束條件得到的目標函數(下界)和加入可解約束條件得到的目標函數(上界)相等，由于將機組組合U₀和機組出力P₀分開進行優化，增大的尋有的空間和能力，最終的解要好于傳統的優化算法。

機組組合主問題目標函數為啟停成本最小；目標函數包括：機組啟停變量關系約束，系統功率平衡約束，正負旋轉備用約束和機組啟停時間約束；

機組組合子問題包括各時刻的可行性校核子問題與最優經濟分配子問題

所述的可行性校核子問題，包括可行性校核目標，約束條件為基爾霍夫第一定律，基爾霍夫第二定律，常規機組出力上下限約束，線路潮流安全約束，若目標結果大于0，則子問題無解，加入不可行割；若目標等于0，則當前時刻機組啟停計劃可行，轉入求解最優經濟分配問題；

所述的最優經濟分配子問題的目標函數為運行成本最小，約束條件包括：基爾霍夫第一定率，基爾霍夫第二定律，常規機組出力上下限約束，線路潮流安全約束。并計算當前benders割。

步驟2具體包括如下步驟：

(1)求解初始主問題MP1，若無解，表示原始問題無解；否則繼續下一步；

(2)給t賦值，令t＝t+1；