一种电力系统调度模型的建模方法及应用

本发明属于电力系统调度，更具体地，涉及一种电力系统调度模型的建模方法及应用。

背景技术：

1、电力是生产、生活的必须品，在国民经济中占有及其重要的地位，其发输配用构成了电力系统的基本形态。电力系统调度通过对发输配用各个环节进行优化调整，实现对电力的安全、经济、可靠供应。近年来，随着可再生能源的大量接入，其波动性、间歇性严重威胁电力系统的安全稳定运行，因此对电力系统调度提出了更高的要求。

2、在电力系统中，旋转备用用来在发电或输电系统故障时快速提供同步容量，以保证系统的稳定运行。随着具有高波动性和不确定性的可再生能源的接入以及电力负荷的增长，备用需求增加，对电力系统备用的充裕性提出了更高的要求；然而在现有的电力系统调度中，备用来源往往仅由源侧传统的火电机组来提供，可调节裕度较小，无法满足日益增长的备用需求，进而导致调度的灵活性较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电力系统调度模型的建模方法及应用，用以解决现有的电力系统调度灵活性较差的技术问题。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电力系统调度模型的建模方法，包括：

3、在热电联产机组的可行域中，将热电联产机组在任意时刻下能够提供的正、负备用功率与热电联产机组提供单位正、负备用功率的收益对应相乘后，进行加和，得到热电联产机组在该时刻下的备用收益；

4、将任意电动汽车在任意时刻下能够提供的负、正备用功率与电动汽车提供单位负、正备用功率的收益对应相乘后，进行加和，得到电动汽车在该时刻下的备用收益；

5、基于热电联产机组在任意时刻下的电力输出功率和热力输出功率，得到热电联产机组在该时刻下的运行成本；

6、在任意时刻，当任意电动汽车处于充电状态时，将该电动汽车的充电功率与电力系统该时刻下的购电价格相乘，得到该电动汽车在该时刻下的购电成本；当任意电动汽车处于放电状态时，将该电动汽车的放电功率与电力系统该时刻下的卖电价格相乘，得到该电动汽车在该时刻下的售电收益；

7、将全时间段t内热电联产机组的总运行成本与电动汽车的总购电成本之和减去全时间段t内电动汽车的总售电收益、总备用收益、及热电联产机组的总备用收益之和，得到电力系统调度总成本；以电力系统调度总成本最小为优化目标，建立电力系统调度模型。

8、进一步优选地，上述电力系统调度模型的优化目标为：

9、

10、其中，和分别为热电联产机组 t时刻下的运行成本和备用收益； n为电动汽车的数量；为第 n辆电动汽车在 t时刻下的备用收益；为最小分辨时间间隔；

11、当第 n辆电动汽车在 t时刻下处于充电状态时，为第 n辆电动汽车在 t时刻下的购电成本；为第 n辆电动汽车在 t时刻下的充电功率；为电力系统 t时刻下的购电价格；

12、当第 n辆电动汽车在 t时刻下处于放电状态时，；为第 n辆电动汽车在 t时刻下的售电收益；为第 n辆电动汽车在 t时刻下的放电功率；为电力系统 t时刻下的卖电价格。

13、进一步优选地，热电联产机组的可行域为非凸可行域；将热电联产机组的可行域进行分割，得到多个凸可行域，在每一个凸可行域中分别计算热电联产机组 t时刻下能够提供的正、负备用功率所对应的收益，进而得到热电联产机组 t时刻下的备用收益；

14、热电联产机组 t时刻下的备用收益为：

15、

16、

17、

18、其中， i为凸可行域的数量；和分别为热电联产机组 t时刻下的第 i个凸可行域能够提供的正、负备用功率；和分别表示 t时刻下热电联产机组提供单位正、负备用功率的收益；和分别为热电联产机组的最大正爬坡和负爬坡功率；为热电联产机组在 t时刻下的电力输出功率；和分别为热电联产机组在电力输出功率为时第 i个凸可行域电力最大、最小可输出功率。

19、进一步优选地，热电联产机组 t时刻下的运行成本为：

20、

21、其中， i为凸可行域的数量； k i为第 i个凸可行域中顶点的总数量；为热电联产机组 t时刻下的第 i个凸可行域中的第 k个顶点的系数；为热电联产机组第 i个凸可行域中的第 k个顶点处的运行成本。

22、进一步优选地，第 n辆电动汽车在 t时刻下的备用收益为：

23、

24、

25、

26、其中，和分别为第 n辆电动汽车在 t时刻下能够提供的负、正备用功率；和分别为 t时刻下电动汽车提供单位负、正备用功率的收益；和分别为第 n辆电动汽车的最大充、放电功率；为第 n辆电动汽车在 t-1时刻下的电池蓄电水平；和分别为第 n辆电动汽车电池最大、最小蓄电水平。

27、进一步优选地，电力系统调度模型的约束条件包括：热电联产机组运行约束、电动汽车运行约束、储能运行约束、以及电力系统的电力平衡约束、热力平衡约束和正、负备用功率约束。

28、第二方面，本发明提供了一种电力系统调度模型的建模装置，包括：

29、热电联产机组备用收益获取模块，用于在热电联产机组的可行域中，将热电联产机组在任意时刻下能够提供的正、负备用功率与热电联产机组提供单位正、负备用功率的收益对应相乘后，进行加和，得到热电联产机组在该时刻下的备用收益；

30、电动汽车备用收益获取模块，用于将任意电动汽车在任意时刻下能够提供的负、正备用功率与电动汽车提供单位负、正备用功率的收益对应相乘后，进行加和，得到电动汽车在该时刻下的备用收益；

31、热电联产机组运行成本获取模块，用于基于热电联产机组在任意时刻下的电力输出功率和热力输出功率，得到热电联产机组在该时刻下的运行成本；

32、电动汽车购电成本获取模块，用于在任意时刻，当任意电动汽车处于充电状态时，将该电动汽车的充电功率与电力系统该时刻下的购电价格相乘，得到该电动汽车在该时刻下的购电成本；

33、电动汽车售电收益获取模块，用于在任意时刻，当任意电动汽车处于放电状态时，将该电动汽车的放电功率与电力系统该时刻下的卖电价格相乘，得到该电动汽车在该时刻下的售电收益；

34、模型构建模块，用于将全时间段t内热电联产机组的总运行成本与电动汽车的总购电成本之和减去全时间段t内电动汽车的总售电收益、总备用收益、及热电联产机组的总备用收益之和，得到电力系统调度总成本；以电力系统调度总成本最小为优化目标，建立电力系统调度模型。

35、第三方面，本发明提供了一种电力系统调度方法，包括：

36、获取电力系统调度参数；其中，电力系统调度参数包括：全时间段t内每一时刻下电力系统的购电价格、卖电价格、热电联产机组提供单位正、负备用功率的收益以及电动汽车提供单位负、正备用功率的收益；

37、将上述电力系统调度参数输入到电力系统调度模型中进行求解，得到热电联产机组在每一时刻下的电力输出功率和热力输出功率，以及每一个辆电动汽车在每一时刻下的充、放电功率，以对电力系统进行调度；

38、其中，电力系统调度模型采用本发明第一方面所提供的电力系统调度模型的建模方法构建得到。

39、第四方面，本发明提供了一种电力系统调度系统，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行本发明第三方面所提供的电力系统调度方法。

40、第五方面，本发明提供了一种电力系统调度装置，包括：

41、采集模块，用于获取电力系统调度参数；其中，电力系统调度参数包括：全时间段t内每一时刻下电力系统的购电价格、卖电价格、热电联产机组提供单位正、负备用功率的收益以及电动汽车提供单位负、正备用功率的收益；

42、调度优化模块，用于将所述电力系统调度参数输入到电力系统调度模型中进行求解，得到热电联产机组在每一时刻下的电力输出功率和热力输出功率，以及每一个辆电动汽车在每一时刻下的充、放电功率，以对电力系统进行调度；

43、其中，电力系统调度模型采用本发明第一方面所提供的电力系统调度模型的建模方法构建得到。

44、第六方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行本发明第一方面所提供的电力系统调度模型的建模方法和/或本发明第三方面所提供的电力系统调度方法。

45、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

46、1、本发明提供了一种电力系统调度模型的建模方法，在源侧考虑热电联产机组可提供的备用功率，在荷侧考虑电动汽车可提供的备用功率，建立了同时考虑源荷双侧备用的电力系统调度模型，通过协同优化源侧热电联产机组与荷侧电动汽车的备用功率，提高了源荷双侧的备用灵活性，电力系统调度灵活性较高。

47、2、进一步地，本发明所提供的电力系统调度模型的建模方法，将热电联产机组的非凸可行域进行分割，得到多个凸可行域，在每一个凸可行域中分别计算热电联产机组各时刻下能够提供的正、负备用功率，提升了非凸可行域热电联产机组可提供的正、负备用功率的计算精度，进而提高电力系统调度的准确性与可靠性。

48、3、进一步地，本发明所提供的电力系统调度模型的建模方法，充分挖掘了荷侧电动汽车提供正、负备用功率的能力，通过向电力系统提供备用功率获得备用收益，通过调整充、放电功率降低电动汽车总购电成本，在降低电动汽车用户总成本的同时为电力系统增加了调度灵活性。