一種雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力調度領域，具體涉及一種雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002] 隨著新能源發(fā)電的快速發(fā)展，常規(guī)電源的調節(jié)能力和電網(wǎng)傳統(tǒng)的調度運行方式已 經(jīng)不能滿足大規(guī)模風電的送出需求。為了實現(xiàn)新能源發(fā)電的高效消納，已有學者提出將常 規(guī)電源的優(yōu)化與負荷的優(yōu)化控制相結合，建立源荷協(xié)調的雙層優(yōu)化調度模型?？焖儆行У?求解算法是雙層電力經(jīng)濟調度模型能否進行有效應用的一個關鍵問題。從根本上看，雙層 電力經(jīng)濟調度屬于一個雙層規(guī)劃問題。因此，已有的雙層規(guī)劃求解算法均可嘗試應用于雙 層電力經(jīng)濟調度模型的求解，包括分支定界法、互補旋轉法、智能優(yōu)化算法等。運用這些算 法對雙層規(guī)劃問題進行求解時，一般要通過KKT條件將下層優(yōu)化問題轉化為上層優(yōu)化問題 的約束條件，從而得到一個單層優(yōu)化問題。將其用于雙層電力經(jīng)濟調度，將可能出現(xiàn)如下幾 個方面的問題：
[0003] 1)在利用KKT條件將雙層規(guī)劃問題轉化為單層優(yōu)化問題時，要求所涉及的函數(shù)是 可微的，這使得問題的求解具有一定的局限性；
[0004] 2)雙層規(guī)劃問題轉化為單層優(yōu)化問題后進行求解，從根本上屬于集中計算的方 式。在現(xiàn)代電網(wǎng)快速發(fā)展的情況下，大量新型的電源與負荷將參與電力調度，從而產(chǎn)生數(shù)量 巨大的調度主體。這些調度主體具有不同的情況和訴求，這意味著他們具有各自的目標函 數(shù)與約束條件，使雙層電力經(jīng)濟調度中的下層調度形成相等數(shù)量的優(yōu)化問題。轉化為單層 優(yōu)化問題后，計算規(guī)模較大。由于所有的計算工作都由上層電網(wǎng)承擔，這將使得上層電網(wǎng)的 計算負擔過重，與現(xiàn)代電網(wǎng)快速、有效的調度要求不符；
[0005] 3)雙層優(yōu)化問題轉化為單層優(yōu)化問題時，需要將下層優(yōu)化問題的詳細信息傳遞到 上層。在雙層電力經(jīng)濟調度環(huán)境下，下層各個調度主體需將其技術、商業(yè)等方面的信息傳遞 給上層電網(wǎng)，因而無法保證其私密性。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提出一種雙層電力經(jīng)濟調度 快速優(yōu)化方法，可實現(xiàn)雙層電力經(jīng)濟調度的分布式快速計算，并保護不同調度主體的信息 的私密性。
[0007] 為達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0008] -種雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟S10,構建上層調度模型，其包括：在全部虛擬電廠供電下的電網(wǎng)的社會成本 最小化函數(shù)；所述虛擬電廠包括至少一個電源與至少一個負載，所述社會成本包括電價與 供電功率構成的購電成本和供需不平衡成本；所述上層調度模型還包括電價的上下限約束 條件；
[0010] 步驟S20,構建下層調度模型，其包括：全部虛擬電廠供電電網(wǎng)獲取的收益最大化 函數(shù)；所述虛擬電廠的收益是電網(wǎng)的購電成本扣除發(fā)電成本后的盈余；各個虛擬電廠供電 功率的上下限約束條件；
[0011] 步驟S31，將決策變量的上下限約束條件作為搜索區(qū)間，取出搜索區(qū)間的中間值， 所述決策變量為電價；
[0012] 步驟S32,優(yōu)化求解下層調度模型，得到各個虛擬電廠分別在上限電價和下限電價 時對應的第一最優(yōu)供電功率和第二最優(yōu)供電功率，并將該第一、第二最優(yōu)供電功率及對應 電價上傳給電網(wǎng)，由上層調度模型處理；
[0013] 步驟S33,在上層調度模型中，根據(jù)第一最優(yōu)供電功率及對應的下限電價，得出第 一電網(wǎng)社會成本；根據(jù)第二最優(yōu)供電功率及對應的上限電價，得出第二電網(wǎng)社會成本；比 較第一、第二電網(wǎng)社會成本，將兩者中較小的電網(wǎng)社會成本對應的電價與步驟S31所述的 中間值作為新的上下限約束條件，從而形成新的搜索區(qū)間；
[0014] 步驟S34,重復步驟S31至步驟S33,直至獲得上層調度模型的第一、第二電網(wǎng)社會 成本的差值小于給定值ε，給定值ε為小于或等于10-6的正數(shù)；
[0015] 步驟S35,輸出最優(yōu)電價、虛擬電廠的最優(yōu)供電功率及電網(wǎng)的最優(yōu)電網(wǎng)社會成本。
[0016] 進一步，步驟S10所述供需不平衡成本是關于電網(wǎng)的供需不平衡量的函數(shù)，所述 供需不平衡量是電網(wǎng)的電力需求量扣除全部虛擬電廠供電功率后的剩余電力需求量或缺 口電力需求量。
[0017] 進一步，步驟S32的各個虛擬電廠之間采用并行方式，將各自計算的第一、第二最 優(yōu)供電功率及對應電價上傳給電網(wǎng)。
[0018] 所述上層調度模型為：
[0024] 式中F為電網(wǎng)的成本；ρ為電價；qn為虛擬電廠η向電網(wǎng)的供電功率；Ν為虛擬電 廠的總數(shù)；F'為配電網(wǎng)的供需不平衡成本；D為電網(wǎng)的電力需求量；AD為電網(wǎng)的供需不平 衡量；1^為電網(wǎng)供需不平衡的成本系數(shù)；ρ_、ρ_分別為電價的下限與上限。
[0025] 所述下層調度模型為：

[0030] 式中fn為虛擬電廠η的收益；cn為虛擬電廠η中的發(fā)電成本；b" n、V n、bn分別 為虛擬電廠η中的供電成本系數(shù)；qni_、qni_分別為虛擬電廠η的最小供電功率與最大供 電功率。
[0031] 所述步驟S31的中間值為搜索區(qū)間的中點電價Pnud，使
[0032] 所述步驟S33中設定新的上下限約束條件具體如下：
[0033] 步驟S331，第一、第二電網(wǎng)社會成本分別記為F'、F"，比較F'與F"的大小，若 F'〈F"'，則將F'記作標記電網(wǎng)社會成本F%對應的下限電價p記作標記電價p%對應的第一 最優(yōu)供電功率q' n記作標記供電功率否則將F"記為標記電網(wǎng)社會成本F%上限電價p" 記作標記電價P%第二最優(yōu)供電功率q"，記作標記供電功率
[0034] 步驟S332,比較中點電價pmid與標記電價p""的大小，若Ρμ/ρ%則將中點電價p mid 記作最小電價P_，標記電價P#記作最大電價P 否則將標記電價Ρ Η己作最小電價p _，中 點電價作最大電價Ρ
[0035] 步驟S333,將最大電價pmin與最小電價pmax作為新的上下限電價約束條件，形成新 的搜索區(qū)間。
[0036] 所述步驟S32是采用人工蜂群算法優(yōu)化求解下層調度模型，獲取各個虛擬電廠在 上限、下限電價時對應的第一最優(yōu)供電功率和第二最優(yōu)供電功率。本發(fā)明的一種雙層電力 經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法，具有如下有益效果：
[0037] 1.本發(fā)明所提的雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法中，下層調度模型的優(yōu)化計算由 各個虛擬電廠承擔，這實際上是一種分布式計算方法。在該方法下，上層電網(wǎng)的計算負擔不 因虛擬電廠數(shù)量的增長而增加。這有利于解決現(xiàn)代電網(wǎng)快速發(fā)展環(huán)境下調度控制量過多引 起電網(wǎng)調控的計算量劇增的難題，支撐分布式電源、電動汽車、智能電器等新成份通過虛擬 電廠與電網(wǎng)進行快速、有效的互動。
[0038] 2.本發(fā)明所提的雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法中，下層各個虛擬電廠僅需向電 網(wǎng)提供其在不同電價下的供電功率，而不需提供其詳細的信息。隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的快速發(fā)展， 各種新成份分屬于不同的所有者，在參與電力調度的過程中越來越注重其信息的私密性。 在這種情況下，本發(fā)明無疑為新形勢下電力經(jīng)濟調度的順利進行提供了良好的條件。
[0039] 3.本發(fā)明所提的雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法不需通過KKT條件將雙層規(guī)劃 問題轉化為單層規(guī)劃問題，應用范圍廣泛，操作便捷，具有較好的應用前景和應用價值。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的一種雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法的步驟流程圖。
[0041] 圖2為本發(fā)明的一種雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法的基本原理圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例。
[0043] 本發(fā)明的雙層電力經(jīng)濟調度模型中，電網(wǎng)在上層處于協(xié)調者的地位，電源與負荷 在下層處于被協(xié)調者的地位。由于電源與負荷具有天然的互補優(yōu)勢，它們組成一個虛擬電 廠以獲取更大的整體利益。上層的電網(wǎng)通過電價對下層的虛擬電廠進行協(xié)調。以下結合圖 1和圖2對雙層電力經(jīng)濟調度模型進行詳細介紹。
[0044] 參看圖1，本發(fā)明的一種雙層電力經(jīng)濟調度快速優(yōu)化方法，包括如下步驟：
[0045] 步驟S10,構建上層調度模型，其包括：在全部虛擬電廠供電下的電網(wǎng)的社會成本 最小化函數(shù)；所述虛擬電廠包括至少一個電源與至少一個負載，所述社會成本包括電價與 供電功率構成的購電成本和供需不平衡成本；所述上層調度模型還包括電價的上下限約束 條件；
[0046] 步驟S20,構建下層調度模型，其包括：全部虛擬電廠供電電網(wǎng)獲取的收益最大化 函數(shù)；所述虛擬電廠的收益是電網(wǎng)的購電成本扣除發(fā)電成本后的盈余；各個虛擬電廠供電 功率的上下限約束條件；
[0047] 步驟S31，將決策變量的上下限約束條件作為搜索區(qū)間，取出搜索區(qū)間的中間值， 所述決策變量為電價；
[0048] 步驟S32,優(yōu)化求解下層調度模型，得到各個虛擬電廠分別在上限電價和下限電價 時對應的第一最優(yōu)供電功率和第二最優(yōu)供電功率，并將該第一、第二最優(yōu)供電功率及對應 電價上傳給電網(wǎng)，由上層調度模型處理；
[0049] 步驟S33,在上層調度模型中，根據(jù)第一最優(yōu)供電功率及對應的下限電價，得出第 一電網(wǎng)社會成本；根據(jù)第二最優(yōu)供電功率及對應的上限電價，得出第二電網(wǎng)社會成本；比 較第一、第二電網(wǎng)社會成本，將兩者中較小的電網(wǎng)社會成本對應的電價與步驟S31所述的 中間值作為新的上下限約束條件，從而形成新的搜索區(qū)間；
[0050] 步驟S34,重復步驟S31至步驟S33,直至獲得上層調度模型的第一、第二電網(wǎng)社會 成本的差值小于給定值ε，給定值ε為小于或等于10 6的正數(shù)；
[0051] 步驟S35,輸出最優(yōu)電價、虛擬電廠的最優(yōu)供電功率及電網(wǎng)的最優(yōu)電網(wǎng)社會成本。
[0052] 進一步，步驟S10所述供需不平衡成本是關于電網(wǎng)的供需不平衡量的函數(shù)，所述 供需不平衡量是電網(wǎng)的電力需求量扣除全部虛擬電廠供電功率后的剩余電力需求量或缺 口電力需求量。
[0053] 進一步，作為一個實施例，步驟S32的各個虛擬電廠之間采用并行方式，將各自計 算的第一、第二最優(yōu)供電功率及對應電價上傳給電網(wǎng)。
[