一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法技術方案

本發明專利技術公開了一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，包括以下步驟：(1)、建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，給出考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數；(2)、建立計及閥點效應的電力系統動態經濟調度約束條件；(3)、將動態經濟調度目標函數通過分段線性化的方法簡化，轉化為混合整數線性規劃的問題，再用CPLEX中的MILP求解器進行求解，從而得到初始近似解；(4)、通過重新設定各個時段機組的出力上下限來實現相鄰時刻間的解耦，將動態經濟調度問題轉換為靜態經濟調度問題；(5)、利用改進的維數速降法對每個時段的機組出力進行快速求解，得到最終的優化解。

Dynamic economic dispatch method for power system considering valve point effect

The invention discloses a dynamic economic dispatch method considering valve point effect, which comprises the following steps: (1), a dynamic economic scheduling model is established and the valve point effect, given the dynamic economic scheduling objective function valve point effect; (2), dynamic economic dispatch constraints is established valve point effect; (3), the dynamic economic dispatch objective function through a simplified piecewise linearization method, transformed into a mixed integer linear programming problem is solved by MILP solver in CPLEX, so as to obtain the initial approximate solution; (4), by re set each time the unit's output bounds. Decoupling between adjacent time, converting the dynamic economic dispatch problem for static economic dispatch problem; (5) using the improved method, dimension downhill units for each time the output of rapid solving, The final optimal solution is obtained.

【技術實現步驟摘要】
一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法
本專利技術涉及電氣工程領域，尤其涉及用于電力系統短期運行調度的一種計及閥點效應的動態經濟調度方法。
技術介紹
電力系統動態經濟調度是在滿足系統運行約束條件下，通過優化調度各發電機組出力，使系統在所有運行時段的總運行費用最小，是電力系統運行中面對的關鍵問題之一。在實際系統中，由于汽輪機進氣閥突然開啟時出現的拔絲現象會使機組耗量特性產生閥點效應，會在機組的耗量特性曲線上疊加一個脈動效果，即產生閥點效應。實際運行經驗已表明，忽略閥點效應會使經濟調度的運行結果受到明顯影響。從數學上講，考慮閥點效應的電力系統動態經濟調度是一個典型的高維、動態非凸、非線性優化問題，求解較為困難。分析當前研究，主要有兩類方法可用于解決這一問題。第一類是元啟發式優化算法，元啟發式算法及其混合算法都需要設置與算法相關的參數，這些參數的設置會對算法的性能產生影響。第二類是數學優化算法，由于考慮閥點效應的動態經濟調度問題的非線性和非凸特性，經典的數學優化算法并不適合解決這個問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，在考慮閥點效應的靜態經濟調度最優解特性的基礎上，通過將動態經濟調度時段之間的耦聯約束(爬坡約束)解耦，并引入類奇異點的概念，最終利用改進的維數速降法(ModifiedDimensionalSteepestDeclineMethod，MDSD)與混合整數線性規劃(MixedIntegerLinearProgramming，MILP)方法對該問題進行求解。為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，包括以下步驟：(1)、建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，給出考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數；(2)、建立計及閥點效應的電力系統動態經濟調度約束條件，包括系統的電力平衡約束及系統旋轉備用約束；(3)、將動態經濟調度目標函數通過分段線性化的方法簡化，轉化為混合整數線性規劃的問題，再用CPLEX中的MILP求解器進行求解，從而得到初始近似解；(4)、在步驟(3)中得到的初始近似解基礎上，通過重新設定各個時段機組的出力上下限來實現相鄰時刻間的解耦，將動態經濟調度問題轉換為靜態經濟調度問題；(5)、對于步驟(4)中解耦后的靜態經濟調度問題，利用改進的維數速降法對每個時段的機組出力進行快速求解，得到最終的優化解。進一步地，步驟(1)中的建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數為：式中：TC是發電總成本；Ci是發電機第i組第t時段的成本函數；NG是發電機組個數；NT是一個調度周期的時段總數；ai，bi，ci是燃料費用系數；Pi，t是發電機第i組第t時段輸出的有功功率；Pimin是發電機組i的最小出力；ei，fi是閥點效應系數。進一步地，步驟(2)中，系統的電力平衡約束為：式中：Ptloss是第t時段的系統網損，通過B系數法求得；Dt是第t時段的系統負荷，Bij是B矩陣的系數，發電機的輸出功率約束：式中，Pimax是發電機第i組的最大出力；發電機爬坡約束：式中，URi,DRi是火電機組的上、下爬坡率；2)系統旋轉備用約束：式中，SRi,t是發電機組i第t時段提供的旋轉備用；SSRtreq是第t時段系統的旋轉備用需求。進一步地，步驟(3)中，發電機組i第t時段的動態經濟調度目標函數被分段線性化為：即將發電機組動態經濟調度目標函數Ci(Pi，t)表示成分段線段的總和：參數Ki表示發電機組i從最小機組出力到最大機組出力的分段數，如果將每一個正弦周期平均等分為M段，則Ki為：式中，bm，i和cm，i分別表示每一個分段線段的斜率和截距：其中，每一分段的上下限和橫坐標上的點對應的函數表示：設參數Um，i，t為0，1變量，表示在t時段，發電機組i的出力是否在線性分段的第m段上；則機組的輸出功率Pi，t和發電機組i第t時刻在線性分段的第m段上的出力Pm，i，t應滿足以下約束條件：3)每一個正弦周期被平均等分為兩段(M＝2)，最后得到的優化模型直接通過MILP進行求解，得到一個初始近似解，求解時的收斂標準可以設為MILP的收斂間隙小于一個給定的值。進一步地，步驟(4)中機組的出力上下限方程如下：式中，和分別為發電機組i第t時段的新的出力約束；在確定時段t某一臺機組的出力新的上下限時，需要用到時段t-1和時段t+1這臺機組的出力，t-1時段的機組出力需要用維數速降法得到的新的出力值，而t+1時段的機組出力則用第一步中得到的初始出力值。進一步地，利用改進的維數速降法來解決靜態經濟調度問題可分為兩步：1)第一步需要得到機組出力初始解；改進的維數速降法需要用到機組的奇異點，以P_SP0i，j來表示第i臺機組運行在它的第j個奇異點上：此處用P_SPi，t，j表示發電機組i在時段t的出力是在其第j個奇異點上，P_SPi，t，j包括以及處于兩者間的P_SP0i，j，Nsp，t表示t時段奇異點的總數；以Di，t，j來表示改進的維數速降法的下降率，其為第t時段，發電機組i由第j+1個奇異點處出力下降到第j個奇異點處出力時的每兆瓦成本；用Lenghti，t，j表示第t時段、發電機組i的第j+1個奇異點處出力與第j個奇異點處出力的差值；Lengthi，t，j＝P_SPi，t，j+1-P_SPi，t，j(20)初始解不需要嚴格遵守功率平衡約束，可應用冒泡法對Di，t，j由小到大進行排序，表示排序后的Di，t，j順序為order，如同進行相應的排序，在第一次迭代中，每臺機組運行在其出力下限上，每迭代一次，按照order的順序在各臺機組的出力下限和的基礎上加一段功率平衡的差值EERt由下式計算：迭代過程中，在EERt大于零的情況下，當其最接近零時，迭代停止；然后將在迭代過程中用到的按照機組編號i分別累加到每臺機組的出力下限上，得到初始解中每臺機組的出力值，其中參數I0+1設為最終迭代次數的值；2)第二步是調整第一步中得到的初始解，記錄下所有調整后的結果，從而再作進一步調整：選I0次迭代及其前三個上升動作的狀態和后四個上升動作的狀態為可變狀態，對于每種情況做進一步調整，就是選其中一臺機組做為松弛機組來滿足功率平衡約束，對于t時段的所有滿足機組出力上下限約束的情況計算總成本，選取能使總成本最小的可行解。本專利技術的有益效果是，本專利技術在考慮閥點效應的靜態經濟調度最優解特性的基礎上，通過將動態經濟調度時段之間的爬坡約束解耦，并引入類奇異點的概念，最終利用改進的維數速降法與混合整數線性規劃方法對該問題進行求解，具有獲得全局最優解方面的可行性與有效性，較好地解決了非線性和非凸特性動態經濟調度問題。附圖說明圖1是本專利技術流程圖。具體實施方式如圖1所示，一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，包括以下步驟：(1)、建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，給出考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數，考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數為：式中：TC是發電總成本；Ci是發電機第i組第t時段的成本函數；NG是發電機組個數；NT是一個調度周期的時段總數；ai，bi，ci是燃料費用系數；Pi，t是發電機第i組第t時段輸出的有功功率；Pimin是發電機組i的最小出力；ei，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，給出考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數；(2)、建立計及閥點效應的電力系統動態經濟調度約束條件，包括系統的電力平衡約束及系統旋轉備用約束；(3)、將動態經濟調度目標函數通過分段線性化的方法簡化，轉化為混合整數線性規劃的問題，再用CPLEX中的MILP求解器進行求解，從而得到初始近似解；(4)、在步驟(3)中得到的初始近似解基礎上，通過重新設定各個時段機組的出力上下限來實現相鄰時刻間的解耦，將動態經濟調度問題轉換為靜態經濟調度問題；(5)、對于步驟(4)中解耦后的靜態經濟調度問題，利用改進的維數速降法對每個時段的機組出力進行快速求解，得到最終的優化解。

【技術特征摘要】
1.一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，給出考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數；(2)、建立計及閥點效應的電力系統動態經濟調度約束條件，包括系統的電力平衡約束及系統旋轉備用約束；(3)、將動態經濟調度目標函數通過分段線性化的方法簡化，轉化為混合整數線性規劃的問題，再用CPLEX中的MILP求解器進行求解，從而得到初始近似解；(4)、在步驟(3)中得到的初始近似解基礎上，通過重新設定各個時段機組的出力上下限來實現相鄰時刻間的解耦，將動態經濟調度問題轉換為靜態經濟調度問題；(5)、對于步驟(4)中解耦后的靜態經濟調度問題，利用改進的維數速降法對每個時段的機組出力進行快速求解，得到最終的優化解。2.如權利要求1所述的一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，其特征在于，步驟(1)中的建立計及閥點效應的動態經濟調度模型，考慮閥點效應的動態經濟調度目標函數為：式中：TC是發電總成本；Ci是發電機第i組第t時段的成本函數；NG是發電機組個數；NT是一個調度周期的時段總數；ai，bi，ci是燃料費用系數；Pi，t是發電機第i組第t時段輸出的有功功率；是發電機組i的最小出力；ei，fi是閥點效應系數。3.如權利要求1所述的一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，其特征在于，步驟(2)中，系統的電力平衡約束為：式中：Ptloss是第t時段的系統網損，通過B系數法求得；Dt是第t時段的系統負荷，Bij是B矩陣的系數，發電機的輸出功率約束：式中，Pimax是發電機第i組的最大出力；發電機爬坡約束：式中，URi,DRi是火電機組的上、下爬坡率；2)系統旋轉備用約束：式中，SRi,t是發電機組i第t時段提供的旋轉備用；SSRtreq是第t時段系統的旋轉備用需求。4.如權利要求1所述的一種計及閥點效應的電力系統動態經濟調度方法，其特征在于，步驟(3)中，發電機組i第t時段的動態經濟調度目標函數被分段線性化為：即將發電機組動態經濟調度目標函數Ci(Pi，t)表示成分段線段的總和：參數Ki表示發電機組i從最小機組出力到最大機組出力的分段數，如果將每一個正弦周期平均等分為M段，則Ki為：式中，bm，i和cm，i分別表示每一個分段線段的斜率和截距：其中，每一分段的上下限和橫坐標上的點對應的函數表示：

【專利技術屬性】
技術研發人員：王艷，張杰，鄭志杰，劉曉明，張友泉，安鵬，王飛，高效海，沙志成，朱春萍，趙龍，張鵬飛，田鑫，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司經濟技術研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：山東,37