[發明專利]計及需求側響應的新能源電力系統調度方法

在審

• 申請號: 202210320574.1
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114552658A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 孫磊;穆志影;平陽;姜可馨;江靈杰;鄭文偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種計及需求側響應的電力系統調度方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟一、建立電力系統的調度模型：

步驟1.1、利用式(1)建立電力系統火電機組的碳排放最小化為目標的目標函數：

式(1)中：Ω_T為調度時間集合，t_m表示所述調度時間集合Ω_T中的第m個采樣時刻；Ω_G為火電機組集合；c_g為第g個機組發出單位電量的碳排放量；為第g個機組在第m個采樣時刻t_m的有功出力；

步驟1.2、利用式(2)建立電力系統的功率平衡約束：

式(2)中：Ω_B為節點集合；為第i個節點在第m個采樣時刻t_m的負荷功率需求；

步驟1.3、利用式(3)和式(4)建立電力線路潮流安全約束：

式(3)-式(4)中：表示第m個采樣時刻t_m的第i個節點和第j個節點之間的輸電線路允許流過的有功功率；為第i個節點和第j個節點之間的輸電線路允許流過的有功功率最大值；Ω_L為線路集合；G_k為與第k個節點連接的機組集合；Γ_ij,k為第k個節點對第i個節點和第j個節點之間的輸電線路的節點功率轉移因子；

步驟1.4、利用式(5)構建機組爬坡速度約束：

式(5)中：和分別為第g個機組上、下行的爬坡速率；為第g個機組在第m-1個采樣時刻t_m-1的有功出力；

步驟1.5、利用式(6)構建機組最大、最小出力約束：

式(6)中：和分別為第g個機組有功出力的下限和上限；

步驟二、構建考慮需求側響應的電力系統調度模型：

步驟2.1、在電力系統的調度模型中增加與可中斷負荷調控相關的約束：

步驟2.1.1、利用式(7)構建可中斷負荷中斷量約束：

式(7)中：P_i^IL,min和P_i^IL,max分別為第i個節點上可中斷負荷的最小和最大中斷量；為表示第m個采樣時刻t_m的第i個節點上可中斷負荷中斷狀態的布爾變量，若為1，則表示處于中斷狀態；若為0，則表示處于不中斷狀態；

步驟2.1.2、利用式(8)構建最小中斷時間約束：

式(8)中：為第i個節點可中斷負荷在第m個采樣時刻t_m的累計中斷時間；T_i^D,min為第i個節點可中斷負荷的最小中斷時間；

對式(8)進行線性化處理，得到式(9)：

式(9)中：表示第i個節點在第m個采樣時刻t_m開始中斷負荷的布爾變量，當且僅當且時，為表示第m-1個采樣時刻t_m-1的第i個節點上可中斷負荷中斷狀態的布爾變量，若為1，則表示處于中斷狀態；若為0，則表示處于不中斷狀態；

對進行線性化后，得到式(10)-式(12)：

步驟2.1.3、利用式(13)構建最大中斷時間約束：

式(13)中：T_i^D,max為第i個節點可中斷負荷的最大中斷時間；

步驟2.1.4、利用式(14)構建最小中斷間隔約束：

式(14)中：為第i個節點可中斷負荷在第m個采樣時刻t_m累計不中斷時間，T_i^U,min為最小中斷間隔時間；

對式(14)進行線性化，得到式(15)：

式(15)中：為表示第i個節點負荷在第m個采樣時刻t_m停止中斷負荷的布爾變量，當且僅當且時，

對進行線性化后，得到式(16)-式(18)：

步驟2.1.5、利用式(19)構建最大中斷次數約束：

式(19)中：為第i個節點可中斷負荷的最大中斷次數；

步驟2.2、利用式(20)得到加入可中斷負荷后的電力系統功率平衡約束：

由式(1)和式(3)-式(7)、式(9)-式(13)、式(15)-式(20)共同構成所述考慮需求側響應的電力系統調度模型；

步驟三、建立基于IGDT的新能源電力系統調度模型：

步驟3.1、利用式(21)構建新的目標函數：

maxα (21)

式(21)中：α為不確定參數的波動范圍；

步驟3.2、利用式(22)構建新的目標函數的約束條件：

式(22)中：f₀為碳排放量的預設值，δ為偏差因子，取值范圍為[0,1)；

步驟3.3、利用式(23)構建風電場出力約束：

式(23)中：Ω_W為風電場的集合；為第w個風電場在第m個采樣時刻t_m的實際有功出力；是第w個風電場在第m個采樣時刻t_m的風電預測值；

步驟3.4、利用式(24)構建新能源電力系統功率平衡約束：

由式(21)和式(3)-式(6)、式(15)-式(19)、式(22)-式(24)共同構成基于IGDT的新能源電力系統調度模型；

步驟四、建立CGDT模型：

步驟4.1、利用式(25)構建概率約束：

步驟4.2、利用式(26)構建風電出力的約束條件：

步驟4.3、采用場景法對式(25)進行處理，得到式(27)、式(28)：

式(27)中：s_n為第n個場景的決策變量，若s_n＝1，則表示第n個場景滿足式(22)，若s_n＝0，則表示第n個場景不滿足式(22)；

式(28)中：Ω_N為場景集合；P_n為第n個場景發生的概率；β為置信度；

步驟4.4、利用Big-M法對式(27)進行處理，得到式(29)：

步驟4.4、利用式(30)-式(34)構建風電場場景約束：

式(30)-式(34)中，為在第n個場景中第w個風電場在第m個采樣時刻t_m的實際有功出力；為在第n個場景中第g個機組在第m個采樣時刻t_m的有功出力；為在第n個場景中第i個節點和第j個節點之間的輸電線路在第m個采樣時刻t_m流過的有功功率；和分別為第g個機組上下行的爬坡速率；

由式(21)和式(7)、式(9)-式(13)、式(15)-式(19)、式(24)、式(26)、式(28)-式(34)共同構成基于計及需求側響應的新能源電力系統調度模型；

步驟4.6、利用AMPL求解器對基于計及需求側響應的新能源電力系統調度模型進行求解，得到最優調度方案，包括：風電出力的波動范圍，可中斷負荷的中斷量，各節點，輸電線路的有功功率，機組的發電量。