[發明專利]一種兼容受端電網調峰需求的直流送端水電站優化調度方法

在審

• 申請號: 202010177499.9
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111353654A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 原文林;盧璐;蘇承國;吳洋;周彬彬
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 41188
• 代理人: 張夏謙

本發明公開了一種兼容受端電網調峰需求的直流送端水電站優化調度方法，對水電短期優化調度問題進行模型化構建得到數學模型，設置計算條件后，首先將目標函數線性化，對于非線性目標約束，在精度允許的前提下進行線性化處理，進而將原高度非凸的混合整數非線性規劃模型轉換為混合整數線性規劃模型，在此基礎上使用優化求解器對模型進行求解。本發明所提模型具有較高的計算效率，制定的送電計劃有效響應了各受端電網的調峰需求，顯著削減了電網的峰谷差，且滿足了直流聯絡線的輸電限制，提高了直流聯絡線計劃的可執行性，實現了送端水電站、高壓直流聯絡線和受端電網的跨區協調運行。

技術領域

本發明涉及能源和電力技術領域，尤其是一種直流送端水電站優化調度方法。

背景技術

大功率高壓直流水電的饋入極大地緩解了東部地區的能源緊張局面與大氣污染壓力，但由于其送電曲線極少考慮受端電網的調峰需求，在很多情況下會導致受端電網不得不被動消納大量的低谷電力，進一步加劇了受端電網的調峰壓力，不利于受端電網的穩定運行，也影響了受端電網對清潔能源的消納能力。因此，亟需改變當前的高壓直流送端水電站的調度運行及送電方式。目前針對水電站跨區送電的研究主要聚焦于優化送端水電站的調度運行和電力跨區、跨省分配方式，并未考慮跨區送電的高壓直流聯絡線的各類限制條件，如直流聯絡線功率曲線階梯化、日送電電量等限制，使得優化計算結果在實際工程應用中仍面臨諸多技術問題。因此，本發明將充分兼顧送端水電站的運行限制、直流聯絡線輸送控制要求和受端電網負荷需求，研究制定科學合理的高壓直流送端水電站的發電計劃及送電方式，以切實發揮大型水電站的調峰能力，緩解各受端電網的清潔能源消納壓力。

直流送端水電站優化調度問題本質上屬于日前水電短期優化調度問題。目前這類問題的求解方法有很多，包括拉格朗日松弛法，動態規劃及其衍生算法，智能算法和非線性規劃方法等，但這些方法在應用于求解高壓直流送端水電站的調度問題時，均會面臨諸多困難。由于模型的非凸和非線性，拉格朗日松弛法難以獲得準確的對偶方程；由于需要把電站中每臺機組的運行約束考慮在內，動態規劃在求解該問題時往往面臨著“維數災”難題；智能算法，如遺傳算法，差分進化算法，粒子群算法和蜂群算法，也存在易陷入局部最優解、難以有效處理復雜約束和計算結果不穩定等問題；非線性規劃方法無法考慮機組的啟停狀態，因此也無法應用于本問題。混合整數線性規劃是當前研究比較深入、理論相對成熟的一類求解復雜問題的優化方法，借助于高效的商業優化軟件，可以在可接受的求解時間內得到滿意解，因而近年來在水電調度領域得到了廣泛應用。而使用該方法的關鍵在于如何將模型中的非線性目標或約束在精度允許的前提下進行線性化處理，進而將原高度非凸的混合整數非線性規劃模型轉換為混合整數線性規劃模型。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種兼容受端電網調峰需求的直流送端水電站優化調度方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種兼容受端電網調峰需求的直流送端水電站優化調度方法，對水電短期優化調度問題進行模型化構建得到數學模型，設置計算條件后，首先將目標函數線性化，對于非線性目標約束，在精度允許的前提下進行線性化處理，進而將原高度非凸的混合整數非線性規劃模型轉換為混合整數線性規劃模型，在此基礎上使用優化求解器對模型進行求解。

作為本發明的一種優選技術方案，將初始模型轉換為混合整數線性規劃模型的方法為：首先建立高壓直流送端水電站的短期優化調度模型，并以受端電網余荷峰谷差最小為模型的目標函數，以充分挖掘大功率水電站的跨區調峰能力，減輕受端電網的調峰壓力，提升受端電網清潔能源消納水平；在水力約束外，增加機組運行約束、水頭影響和高壓直流聯絡線輸電限制；針對模型中非線性的調峰目標函數、機組發電水頭、機組運行組合振動區、機組動力特性曲線以及高壓直流聯絡線的階梯化輸電曲線限制等非線性因素進行線性化處理；針對水輪機動力特性曲線非線性約束，構建三角形內部線性插值方法，將水輪機的動力特性曲線線性化；實現由原模型至標準混合整數線性規劃模型的轉換。