一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法与流程

技术特征：

1.一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、建立计及阀点效应的动态经济调度模型，给出考虑阀点效应的动态经济调度目标函数；

(2)、建立计及阀点效应的电力系统动态经济调度约束条件，包括系统的电力平衡约束及系统旋转备用约束；

(3)、将动态经济调度目标函数通过分段线性化的方法简化，转化为混合整数线性规划的问题，再用CPLEX中的MILP求解器进行求解，从而得到初始近似解；

(4)、在步骤(3)中得到的初始近似解基础上，通过重新设定各个时段机组的出力上下限来实现相邻时刻间的解耦，将动态经济调度问题转换为静态经济调度问题；

(5)、对于步骤(4)中解耦后的静态经济调度问题，利用改进的维数速降法对每个时段的机组出力进行快速求解，得到最终的优化解。

2.如权利要求1所述的一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征在于，步骤(1)中的建立计及阀点效应的动态经济调度模型，考虑阀点效应的动态经济调度目标函数为：

$\min TC=\underset{t=1}{\overset{N_T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{C}_i\left(P_{i,t}\right)---\left(1\right)$

$C_i\left(P_{i,t}\right)=a_i{P}_{i,t}^2+b_i{P}_{i,t}+c_i+e_i\left|\sin f_i(P_{i,t}-P_i^{\min })\right|---\left(2\right)$

式中：TC是发电总成本；C_i是发电机第i组第t时段的成本函数；N_G是发电机组个数；N_T是一个调度周期的时段总数；a_i，b_i，c_i是燃料费用系数；P_i，t是发电机第i组第t时段输出的有功功率；是发电机组i的最小出力；e_i，f_i是阀点效应系数。

3.如权利要求1所述的一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征在于，步骤(2)中，系统的电力平衡约束为：

$\underset{i=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{P}_{i,t}=D_t+P_t^{loss},t=1,2,...N_T---\left(3\right)$

$P_t^{loss}=\underset{i=1}{\overset{N_G}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{P}_{i,t}{B}_{i,j}{P}_{j,t},t=1,2,...N_T---\left(4\right)$

式中：P_t^loss是第t时段的系统网损，通过B系数法求得；D_t是第t时段的系统负荷，B_ij是B矩阵的系数，

发电机的输出功率约束：

$P_i^{min}\≤P_{i,t}\≤P_i^{max},\∀i,t---\left(5\right)$

式中，P_i^max是发电机第i组的最大出力；

发电机爬坡约束：

式中，UR_i,DR_i是火电机组的上、下爬坡率；

2)系统旋转备用约束：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{SR}}_{i,t}\≤P_i^{\max }-P_{i,t}\\ {\mathrm{SR}}_{i,t}\≤{\mathrm{UR}}_i\end{array}\right.---\left(7\right)$

$\underset{i=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{\mathrm{SR}}_{i,t}\≥{\mathrm{SSR}}_t^{req}---\left(8\right)$

式中，SR_i,t是发电机组i第t时段提供的旋转备用；SSR_t^req是第t时段系统的旋转备用需求。

4.如权利要求1所述的一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征在于，步骤(3)中，发电机组i第t时段的动态经济调度目标函数被分段线性化为：

$C_i\left(P_{i,t}\right)={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{K_i}(b_{m,i}\·P_{m,i,t}+c_{m,i}\·U_{m,i,t})---\left(9\right)$

即将发电机组动态经济调度目标函数C_i(P_i，t)表示成分段线段的总和：参数K_i表示发电机组i从最小机组出力到最大机组出力的分段数，如果将每一个正弦周期平均等分为M段，则K_i为：

$K_i=ceil\left(M\frac{f_i(P_i^{\max }-P_i^{\min })}{\mathrm{\π}}\right)---\left(10\right)$

式中，b_m，i和c_m，i分别表示每一个分段线段的斜率和截距：

$b_{m,i}=\frac{C_i\left(P_{m,i}^{\max }\right)-C_i\left(P_{m,i}^{\min }\right)}{P_{m,i}^{\max }-P_{m,i}^{\min }}---\left(11\right)$

$c_{m,i}=C_i\left(P_{m,i}^{\min }\right)-b_{m,i}\·P_{m,i}^{\min }---\left(12\right)$

其中，每一分段的上下限和横坐标上的点对应的函数表示：

$P_{m,i}^{\min }=P_i^{\min }+(m-1)\frac{\mathrm{\π}}{M\·f_i},m=1,2,...,K_i;---\left(13\right)$

$P_{m,i}^{max}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_i^{\min }+m\frac{\mathrm{\π}}{M\·f_i}& m=1,2,...,K_i-1;\\ P_i^{\max }& m=K_i;\end{array}\right.---\left(14\right)$

设参数U_m，i，t为0，1变量，表示在t时段，发电机组i的出力是否在线性分段的第m段上；则机组的输出功率P_i，t和发电机组i第t时刻在线性分段的第m段上的出力P_m，i，t应满足以下约束条件：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{i,t}=\underset{m=1}{\overset{K_i}{\Σ}}{P}_{m,i,t}\\ P_{m,i}^{\min }{U}_{m,i,t}\≤P_{m,i,t}\≤P_{m,i}^{\max }{U}_{m,i,t}\\ \underset{m=1}{\overset{K_i}{\Σ}}{U}_{m,i,t}=1\end{array}\right.---\left(15\right)$

3)每一个正弦周期被平均等分为两段(M＝2)，最后得到的优化模型直接通过MILP进行求解，得到一个初始近似解，求解时的收敛标准可以设为MILP的收敛间隙小于一个给定的值。

5.如权利要求1所述的一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征在于，步骤(4)中机组的出力上下限方程如下：

$P_{i,t}^{{\min }^{*}}=\left\{\begin{array}{c}\max \{P_i^{\min },P_{i,t+1}-{\mathrm{UR}}_t\},t=1;\\ \max \{P_i^{\min },P_{i,t+1}-{\mathrm{UR}}_t,P_{i,t-1}-{\mathrm{DR}}_t\},t=2,3,\mathrm{...},23;\\ \max \{P_i^{\min },P_{i,t+1}-{\mathrm{UR}}_t\},t=24;\end{array}\right.---\left(16\right)$

$P_{i,t}^{{\max }^{*}}=\left\{\begin{array}{c}\min \{P_i^{\max },P_{i,t+1}+{\mathrm{DR}}_t\},t=1;\\ \min \{P_i^{\max },P_{i,t+1}+{\mathrm{DR}}_t,P_{i,t-1}+{\mathrm{UR}}_t\},t=2,3,\mathrm{...},23;\\ \min \{P_i^{\max },P_{i,t+1}+{\mathrm{UR}}_t\},t=24;\end{array}\right.---\left(17\right)$

式中，和分别为发电机组i第t时段的新的出力约束；

在确定时段t某一台机组的出力新的上下限时，需要用到时段t-1和时段t+1这台机组的出力，t-1时段的机组出力需要用维数速降法得到的新的出力值，而t+1时段的机组出力则用第一步中得到的初始出力值。

6.如权利要求5所述的一种计及阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征在于，利用改进的维数速降法来解决静态经济调度问题可分为两步：

1)第一步需要得到机组出力初始解；

改进的维数速降法需要用到机组的奇异点，以P_SP0_i，j来表示第i台机组运行在它的第j个奇异点上：

$P\_SP{0}_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_i^{\min }+j\·\frac{\mathrm{\π}}{f_i}& j=0,1,...,K_i;\\ P_i^{\max }& j=K_i+1;\end{array}\right.---\left(18\right)$

此处用P_SP_i，t，j表示发电机组i在时段t的出力是在其第j个奇异点上，P_SP_i，t，j包括以及处于两者间的P_SP0_i，j，N_sp，t表示t时段奇异点的总数；以D_i，t，j来表示改进的维数速降法的下降率，其为第t时段，发电机组i由第j+1个奇异点处出力下降到第j个奇异点处出力时的每兆瓦成本；用Length_i，t，j表示第t时段、发电机组i的第j+1个奇异点处出力与第j个奇异点处出力的差值；

$D_{i,t,j}=\frac{C_i(P\_{\mathrm{SP}}_{i,t,j+1})-C_i(P\_{\mathrm{SP}}_{i,t,j})}{{\mathrm{Length}}_{i,t,j}}---\left(19\right)$

Length_i，t，j＝P_SP_i，t，j+1-P_SP_i，t，j (20)

初始解不需要严格遵守功率平衡约束，可应用冒泡法对D_i，t，j由小到大进行排序，表示排序后的D_i，t，j顺序为order，如同进行相应的排序，在第一次迭代中，每台机组运行在其出力下限上，每迭代一次，按照order的顺序在各台机组的出力下限和的基础上加一段功率平衡的差值EER_t由下式计算：

${\mathrm{EER}}_t=\underset{i=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{P}_{i,t}^{\min *}+\underset{order=1}{\overset{N_{sp,t}-1}{\Σ}}{\mathrm{Length}}_{i,t,j}^{order}-D_t---\left(21\right)$

迭代过程中，在EER_t大于零的情况下，当其最接近零时，迭代停止；然后将在迭代过程中用到的按照机组编号i分别累加到每台机组的出力下限上，得到初始解中每台机组的出力值，其中参数I0+1设为最终迭代次数的值；

2)第二步是调整第一步中得到的初始解，记录下所有调整后的结果，从而再作进一步调整：选I0次迭代及其前三个上升动作的状态和后四个上升动作的状态为可变状态，对于每种情况做进一步调整，就是选其中一台机组做为松弛机组来满足功率平衡约束，对于t时段的所有满足机组出力上下限约束的情况计算总成本，选取能使总成本最小的可行解。