本發(fā)明屬于互聯(lián)電網(wǎng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于二層規(guī)劃的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

自動(dòng)發(fā)電控制(automaticgenerationcontrol，agc)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)能量管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其基本任務(wù)是通過控制agc機(jī)組的出力以維持電網(wǎng)的有功平衡，從而保證系統(tǒng)的頻率質(zhì)量、維持區(qū)域之間的電力電量交換計(jì)劃并促進(jìn)實(shí)現(xiàn)有功功率的實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)分配。而隨著我國區(qū)域電網(wǎng)特高壓的逐步聯(lián)網(wǎng)，研究互聯(lián)電網(wǎng)agc控制策略、確保電網(wǎng)頻率質(zhì)量，特別是網(wǎng)省兩級(jí)agc的協(xié)調(diào)問題，是目前非?，F(xiàn)實(shí)的課題。

網(wǎng)省兩級(jí)agc協(xié)調(diào)方法有兩大類，一類是傳統(tǒng)agc控制策略，另一類是agc動(dòng)態(tài)策略。agc動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略的基本思想是在負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，考慮控制性能指標(biāo)與各種安全約束，以某個(gè)或某些指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)agc機(jī)組出力進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，是一種直接確定各agc機(jī)組調(diào)節(jié)功率的超前控制方式。和常規(guī)agc控制策略先確定總調(diào)節(jié)功率再進(jìn)行分配的方法不同，agc動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略在優(yōu)化過程中直接確定機(jī)組的調(diào)節(jié)功率。

agc動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略方面，現(xiàn)有的網(wǎng)省兩級(jí)agc的協(xié)調(diào)方法將網(wǎng)調(diào)agc機(jī)組和省調(diào)agc機(jī)組進(jìn)行集中式規(guī)劃，該方法僅是在省級(jí)agc的動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型基礎(chǔ)上，增加了網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線功率上下限約束條件，并沒有區(qū)分網(wǎng)級(jí)agc與省級(jí)agc的調(diào)頻責(zé)任，也無法體現(xiàn)網(wǎng)省兩級(jí)agc的分層協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。

因此，需要為互聯(lián)電網(wǎng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制提供一種既能區(qū)分網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組的調(diào)頻責(zé)任，又能在保證各項(xiàng)安全約束、滿足考核指標(biāo)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法，以滿足實(shí)際工程運(yùn)用的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)省兩級(jí)agc動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度方法的不足，提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)調(diào)與各省調(diào)不同利益主體間的協(xié)調(diào)，明確網(wǎng)省兩級(jí)調(diào)頻責(zé)任，滿足安全約束與考核指標(biāo)的同時(shí)達(dá)到總費(fèi)用最小的基于二層規(guī)劃的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基基于二層規(guī)劃的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法，利用計(jì)算機(jī)，通過程序，首先輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及完成初始化；然后計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差值和省際間聯(lián)絡(luò)線功率偏差值和上層規(guī)劃直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用；接著對(duì)下層規(guī)劃進(jìn)行線性化處理并計(jì)算下層規(guī)劃的省調(diào)費(fèi)用、計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)、個(gè)體自適應(yīng)變量值以及用q競爭選擇出新的計(jì)算個(gè)體自適應(yīng)變異值；最后進(jìn)行程序終止條件的判斷，輸出最優(yōu)決策結(jié)果，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)省agc機(jī)組的最優(yōu)協(xié)調(diào)調(diào)度。所述方法的具體步驟如下：

(1)輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及初始化

1)輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

首先輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)、網(wǎng)調(diào)agc機(jī)組和省調(diào)agc機(jī)組的數(shù)據(jù)、各省級(jí)控制區(qū)的超短期負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)和自適應(yīng)進(jìn)化規(guī)劃算法的參數(shù)，即所述數(shù)據(jù)需要輸入：1)各省控制區(qū)的頻率偏差系數(shù)、互聯(lián)電網(wǎng)上一年度1min頻率平均偏差方均根的統(tǒng)計(jì)值、系統(tǒng)初始頻率值、網(wǎng)/省際聯(lián)絡(luò)線線功率偏差初始值、各省全年最大負(fù)荷值；2)頻率上下限值、網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線線功率偏差上下限值和省際聯(lián)絡(luò)線線功率偏差上下限值；3)網(wǎng)調(diào)單位內(nèi)每一臺(tái)網(wǎng)調(diào)agc機(jī)組的額定容量、最小技術(shù)出力、最大/小可調(diào)容量、最大/小備用可調(diào)容量、初始出力、爬坡速率范圍、輔助服務(wù)費(fèi)用系數(shù)、單位調(diào)節(jié)功率以及網(wǎng)調(diào)機(jī)組參與調(diào)頻時(shí)的最大負(fù)荷波動(dòng)門檻值；4)各省調(diào)單位內(nèi)每一臺(tái)省調(diào)水電以及火電agc機(jī)組的額定容量、最小技術(shù)出力、最大/小可調(diào)容量、最大/小備用可調(diào)容量、初始出力、爬坡速率范圍、輔助服務(wù)費(fèi)用系數(shù)、單位調(diào)節(jié)功率以及火電機(jī)組的最小調(diào)度時(shí)間；5)各省超短期負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)；6)自適應(yīng)進(jìn)化規(guī)劃算法的種群數(shù)、最大迭代次數(shù)和適應(yīng)度函數(shù)的懲罰系數(shù)。

2)參數(shù)初始化

上層模型中的決策變量是位于j省內(nèi)直調(diào)agc機(jī)組t時(shí)段的調(diào)整出力ujδpw,j,t和j省省調(diào)agc機(jī)組t時(shí)段的總調(diào)節(jié)出力δpj,t，對(duì)ujδpw,j,t和δpj,t進(jìn)行個(gè)體編碼，并在滿足直調(diào)機(jī)組約束公式(1)和省調(diào)總出力約束公式(2)的前提下隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)量為m的初始個(gè)體，編碼形式采用十進(jìn)制。

式中：pw,j,t為t時(shí)段位于j省控制區(qū)直調(diào)機(jī)組出力，δpw,j,k為j省直調(diào)機(jī)組在k時(shí)段的加減出力；和pw,j為j省直調(diào)機(jī)組最大/小可調(diào)出力，和pw,r,t為網(wǎng)調(diào)直調(diào)agc資源的備用可調(diào)容量，預(yù)留出的備用容量供常規(guī)agc滯后控制調(diào)整；和rw,j為j省直調(diào)機(jī)組的最大正負(fù)爬坡能力。

式中：pj,t為t時(shí)段網(wǎng)調(diào)分配給j省控制區(qū)省調(diào)機(jī)組總出力；δpj,t為j省控制區(qū)內(nèi)t個(gè)時(shí)段省調(diào)機(jī)組總調(diào)節(jié)出力；和pj為j省省調(diào)agc機(jī)組最大/小可調(diào)出力之和，和pr,j,t為j省省調(diào)agc資源的正負(fù)備用可調(diào)容量；和δpj為j省全部省調(diào)agc機(jī)組的最大正負(fù)爬坡能力。

(2)計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差值和省際間聯(lián)絡(luò)線功率偏差值

根據(jù)步驟(1)中產(chǎn)生的初始個(gè)體，按照公式(3)-(5)計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差值和省際間聯(lián)絡(luò)線功率偏差值。

1)計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差值

式中：δpin,j,k為k時(shí)段j省控制區(qū)功率缺額，pd,j,0和pd,j,t分別為初始時(shí)刻和t時(shí)段j省控制區(qū)內(nèi)的預(yù)測負(fù)荷；δpw,j,k為j省直調(diào)機(jī)組在k時(shí)段的加減出力，δpj,k為j省控制區(qū)內(nèi)k個(gè)時(shí)段省調(diào)機(jī)組總調(diào)節(jié)出力；δfn,t為t時(shí)段的系統(tǒng)頻率相對(duì)額定頻率的偏差，fn為額定頻率，f0為初始頻率，kj為j省控制區(qū)內(nèi)系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率系數(shù)。

2)計(jì)算省際間聯(lián)絡(luò)線功率偏差值

式中：δpt,j,k,t為t時(shí)段j省與k省省際之間的聯(lián)絡(luò)線功率偏差，δpin,j,t為t時(shí)段j省控制區(qū)功率缺額，kj為j省控制區(qū)內(nèi)系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率系數(shù)。

(3)計(jì)算上層規(guī)劃直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用

直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用按照公式(6)計(jì)算得到。

式中：直調(diào)機(jī)組輔助費(fèi)用cw由直調(diào)agc機(jī)組的調(diào)節(jié)出力決定,m為省控制區(qū)數(shù)量；cw,j為各直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用系數(shù)，uj為位于j省內(nèi)的網(wǎng)調(diào)機(jī)組是否參與調(diào)節(jié)的0-1指示變量(1-參與，0-不參與)直調(diào)輔助服務(wù)費(fèi)用通常高于省調(diào)機(jī)組以保留直調(diào)優(yōu)秀agc資源應(yīng)對(duì)緊急情況；pw,j,0和pw,j,t分別為初始時(shí)刻和t時(shí)刻j省直調(diào)機(jī)組的出力；δpw,j,k為j省直調(diào)機(jī)組在k時(shí)段的加減出力

(4)下層規(guī)劃的線性化處理

下層采用matlab中l(wèi)inprog優(yōu)化工具箱求解，由于下層規(guī)劃為帶有絕對(duì)值的多階段非線性規(guī)劃問題，需將下層模型等價(jià)轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題。對(duì)于目標(biāo)函數(shù)中的ccps,j一項(xiàng)的處理：ccps,j僅是關(guān)于上層決策pj,t的函數(shù)(目前國內(nèi)外廣泛采用cps(controlperformancestandard)標(biāo)準(zhǔn)來考核和規(guī)范各區(qū)域的運(yùn)行控制行為，含cps1考核和cps2考核)，與下層決策變量無關(guān)，故在下層規(guī)劃問題的求解中可以視ccps,j為已知量。對(duì)于目標(biāo)函數(shù)中帶絕對(duì)值的處理：對(duì)于j省的下層規(guī)劃問題，引入15(ch,j+ct,j)個(gè)非負(fù)的輔助變量u和v后，將原問題轉(zhuǎn)化為如下線性規(guī)劃問題：

ccps,j＝fcps,j(pj,t)

公式(7)包括cps(controlperformancestandard)標(biāo)準(zhǔn)約束、各時(shí)刻各省調(diào)agc機(jī)組總調(diào)節(jié)出力約束、單臺(tái)水/火電機(jī)組出力上下限約束、爬坡速率約束和輔助約束。式中：f為下層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，各省調(diào)機(jī)組輔助費(fèi)用cs,j由相應(yīng)agc機(jī)組的調(diào)節(jié)出力決定，各省懲罰費(fèi)用ccps,j需根據(jù)cps1的指標(biāo)值kcps1考核情況來結(jié)算懲罰費(fèi)用；和ph,i,j(和pt,i,j)分別為j省i臺(tái)省調(diào)水(火)電agc機(jī)組最大、小可調(diào)出力；和rh,i,j(和rt,i,j)分別為j省i臺(tái)省調(diào)水(火)電agc機(jī)組的最大正負(fù)爬坡能力。其中，各省調(diào)水電agc機(jī)組與火電agc機(jī)組總調(diào)節(jié)出力需要滿足上層規(guī)劃中的要求。

(5)計(jì)算下層規(guī)劃省調(diào)費(fèi)用

在完成步驟(4)后，可以得到下層各省水火電機(jī)組的最優(yōu)調(diào)整出力，按照公式(8)計(jì)算

式中：f為下層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，各省調(diào)機(jī)組輔助費(fèi)用cs,j由相應(yīng)agc機(jī)組的調(diào)節(jié)出力決定，各省懲罰費(fèi)用ccps,j需根據(jù)cps1的指標(biāo)值kcps1考核情況來結(jié)算懲罰費(fèi)用；

1)計(jì)算各省調(diào)agc機(jī)組輔助服務(wù)費(fèi)用

第j省調(diào)agc機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用按照公式(9)計(jì)算得到。

式中：直調(diào)機(jī)組輔助費(fèi)用cw由直調(diào)agc機(jī)組的調(diào)節(jié)出力決定，m為省控制區(qū)數(shù)量；cw,j為各直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用系數(shù)，直調(diào)輔助服務(wù)費(fèi)用通常高于省調(diào)機(jī)組以保留直調(diào)優(yōu)秀agc資源應(yīng)對(duì)緊急情況；pwj,0為j省直調(diào)機(jī)組的初始出力；δpw,j,k為j省直調(diào)機(jī)組在k時(shí)段的加減出力(相對(duì)于前一時(shí)段的出力增量)，pw,p,j,t為t時(shí)段對(duì)j省直調(diào)機(jī)組安排的計(jì)劃出力。式中：cs,j為j省調(diào)機(jī)組輔助費(fèi)用，由j省調(diào)水電機(jī)組輔助費(fèi)用cs,j和省調(diào)火電機(jī)組輔助費(fèi)用cs,j決定，nh,j和nt,j分別為j省內(nèi)省調(diào)水、火電agc機(jī)組的數(shù)目；ch,i,j和ct,i,j分別為j省i臺(tái)省調(diào)水、火電agc機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用系數(shù)；ph,i,j,0和pt,i,j,0分別為j省i臺(tái)省調(diào)水、火電agc機(jī)組的初始出力；ph,p,i,j,t和pt,p,i,j,t分別為t個(gè)時(shí)段對(duì)j省i臺(tái)省調(diào)水、火電agc機(jī)組安排的計(jì)劃出力。

2)計(jì)算各省調(diào)的cps經(jīng)濟(jì)型目標(biāo)函數(shù)

第1)步完成后，利用公式(10)和公式(11)計(jì)算第j省的cps經(jīng)濟(jì)型目標(biāo)函數(shù)；

式中：kcps1，j為j省的cps1指標(biāo)；eace,,j為j省控制區(qū)t時(shí)刻的ace值；ε1min為頻率控制目標(biāo)，通常取互聯(lián)電網(wǎng)上一年度1min頻率平均偏差方均根的統(tǒng)計(jì)值；bj和bs分別為j省和整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)的頻率偏差系數(shù)，mw/0.1hz，為負(fù)數(shù)。

式中：各省懲罰費(fèi)用ccps,j需根據(jù)cps1的指標(biāo)值kcps1的考核情況來結(jié)算懲罰費(fèi)用；a為單位段統(tǒng)銷電價(jià)，l15，j為j省cps2考核時(shí)的特定限值，kcps1，j為j省的cps1指標(biāo)；eace,ave-15min,j為j省控制區(qū)t時(shí)刻的ace值和15min內(nèi)ace的平均值；ε1min和ε15min為頻率控制目標(biāo)，通常取互聯(lián)電網(wǎng)上一年度1min和15min頻率平均偏差方均根的統(tǒng)計(jì)值。

(6)計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)

每個(gè)個(gè)體的總目標(biāo)函數(shù)值計(jì)算如公式(12)：

minctotal＝cw+f(12)

式中：系統(tǒng)總費(fèi)用ctotal為上層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，直調(diào)機(jī)組輔助費(fèi)用cw由直調(diào)agc機(jī)組的調(diào)節(jié)出力決定；f為下層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)。

將種群z中的m個(gè)個(gè)體z1,z2,…,zm根據(jù)其對(duì)應(yīng)的ctotal,1,ctotal,2,…,ctotal,m每個(gè)目標(biāo)函數(shù)分別按由小到大進(jìn)行排序，得到對(duì)應(yīng)于各子目標(biāo)函數(shù)的最小值選取各目標(biāo)函數(shù)的最小值作為基點(diǎn)值，分別計(jì)算各個(gè)目標(biāo)函數(shù)相對(duì)于基點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)的值，如公式(13)。

式中：f(zd,e)是個(gè)體zd,e相對(duì)各個(gè)基點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)之和，ctotal(zd,e)、ctotal(zd,e_0)分別為第d代e個(gè)個(gè)體zd,e、第d代e個(gè)個(gè)體基點(diǎn)個(gè)體zd,e_0的目標(biāo)函數(shù)值；ccf是懲罰系數(shù)，一般取為10⁶；φ表示狀態(tài)變量越限的數(shù)目，φ的具體數(shù)值取決于公式(14)中約束條件越限的個(gè)數(shù)。

式中：δfn,t為t時(shí)段的系統(tǒng)頻率相對(duì)額定頻率的偏差，δfn和為j省與k省省際之間的聯(lián)絡(luò)線功率偏差上下限值；δpt-uhv和為特高壓聯(lián)絡(luò)線功率偏差上下限值；δpt,j,k和為j省與k省省際之間的聯(lián)絡(luò)線功率偏差上下限值。

(7)計(jì)算個(gè)體自適應(yīng)變異值

對(duì)舊個(gè)體添加隨機(jī)量來變異產(chǎn)生新個(gè)體。在自適應(yīng)進(jìn)化規(guī)劃算法中，變異操作所采用的是高斯變異算子。遵循生物進(jìn)化的原則，如公式(15)利用倒指數(shù)函數(shù)來描述高斯變異算子的方差σ²隨個(gè)體的適應(yīng)度的變化：

式中：fd,e表示第d代種群第e個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值；系數(shù)ah和bh

為：

式中：xm,y,zm～r[0,1]；d＝1,2,…,g，e＝1,2,…,p，g表示進(jìn)化代數(shù)，p表示種群規(guī)模；fd,min表示第d代個(gè)體中最小的適應(yīng)度函數(shù)值；z(d,e)h分別表示第d代第e個(gè)個(gè)體中第h個(gè)分量的上下限。

(8)用q競爭選擇出新的個(gè)體

在完成步驟(7)后，按照下述方法挑選優(yōu)良個(gè)體來組成新的種群。

a.假設(shè)種群規(guī)模為n，將父代種群z與變異操作后生成的子代種群z'歸并在一起構(gòu)成含2n個(gè)個(gè)體的集合i；

b.對(duì)每個(gè)個(gè)體ze∈i，從集合i中隨機(jī)選出q個(gè)個(gè)體，通過對(duì)比這q個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值與ze的適應(yīng)度函數(shù)值來計(jì)算得出ze的隨機(jī)q競爭得分(即q個(gè)個(gè)體中適應(yīng)度函數(shù)值小于ze的適應(yīng)度函數(shù)值的數(shù)目we)；

c.在所有的2n個(gè)個(gè)體都經(jīng)過了該比較過程后，按每個(gè)個(gè)體的得分we從大到小進(jìn)行排序；選擇n個(gè)排序在前的個(gè)體作為下一代種群。

(9)進(jìn)行程序終止條件的判斷

在完成步驟(8)后，需要進(jìn)行程序的終止條件判斷。只要符合以下兩種情況就能進(jìn)入步驟(10)，否則，需要返回至步驟(6)，重復(fù)執(zhí)行個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)的計(jì)算、個(gè)體自適應(yīng)變量值的計(jì)算以及選擇操作，直至滿足終止條件。

情況1)當(dāng)最優(yōu)個(gè)體連續(xù)保持不變的迭代數(shù)超過maxmum，maxmum一般取20～40之間；

情況2)當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)iternum，且最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度值保持不變，iternum一般取150～200之間。

(10)輸出最優(yōu)決策結(jié)果

按照順序依次輸出：最大迭代次數(shù)、最優(yōu)個(gè)體的懲罰個(gè)數(shù)、最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度值、網(wǎng)省協(xié)調(diào)模型最優(yōu)決策對(duì)應(yīng)的總費(fèi)用、上層函數(shù)值、下層目標(biāo)函數(shù)值、下層各省調(diào)agc機(jī)組輔助費(fèi)用、下層各省調(diào)cps考核懲罰費(fèi)用、各省cps1指標(biāo)、各省ace均值、各臺(tái)網(wǎng)調(diào)agc機(jī)組的最優(yōu)出力、調(diào)整值及出力曲線、各省省調(diào)水/火agc機(jī)組的最優(yōu)出力、調(diào)整值及出力配合曲線、各省際聯(lián)絡(luò)線功率偏差值、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線功率偏差值以及l(fā)inprog是否有解的反饋指令。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果：

與現(xiàn)有技術(shù)的cps考核處理的比較，本發(fā)明依據(jù)我國考核辦法，對(duì)cps進(jìn)行考核與結(jié)算，從而轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性cps目標(biāo)函數(shù)；克服了現(xiàn)有技術(shù)將cps1指標(biāo)最優(yōu)作為指標(biāo)性目標(biāo)函數(shù)處理，使cps指標(biāo)維持在最優(yōu)值，而削弱各省相互支援積極性的弊端。此外，本發(fā)明的基于二層規(guī)劃理論明確了網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組的調(diào)頻責(zé)任，使得優(yōu)化結(jié)果更加適用于實(shí)際工程應(yīng)用，具有更好的實(shí)用價(jià)值。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于二層規(guī)劃的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的基于二層規(guī)劃的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法的算法流程圖；

圖3為某地區(qū)網(wǎng)省agc機(jī)組配合示意圖；

圖4為省b負(fù)荷曲線圖；

圖5為省b直調(diào)agc機(jī)組和省調(diào)agc機(jī)組的配合情況。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

一種基于二層規(guī)劃的網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組協(xié)調(diào)調(diào)度方法的具體步驟如下：

(1)輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及初始化

1)輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

設(shè)置該地區(qū)網(wǎng)調(diào)投入的直調(diào)agc電廠數(shù)為4座，分別分布在省a、省b和省c控制區(qū)內(nèi)；省調(diào)a、b和c所投入的agc電廠相同，水、火電agc電廠各2座，省d、e所投入的agc電廠也相同，水電agc電廠1座，火電agc電廠3座。為了保證能夠更有針對(duì)性地處理信息，降低求解維度，網(wǎng)調(diào)與省調(diào)的調(diào)度指令只下達(dá)至每座電廠，由電廠值班人員對(duì)廠內(nèi)每臺(tái)agc機(jī)組進(jìn)行具體功率分配。每座電廠含10臺(tái)agc機(jī)組，且每臺(tái)機(jī)組參與功率調(diào)整系數(shù)相同。直調(diào)機(jī)組參與調(diào)節(jié)時(shí)負(fù)荷波動(dòng)量的門檻值取1000mw，

設(shè)置所述地區(qū)的頻率初始值為50.00hz，電網(wǎng)頻率按50±0.1hz控制；各省級(jí)電網(wǎng)的ε1min和ε15min相同，分別取0.019473和0.011332，b系數(shù)取各省全年最大負(fù)荷的1％，單位統(tǒng)銷電價(jià)均為0.5￥·(kw·h)-1；各省之間均有兩條交流省際聯(lián)絡(luò)線，每條聯(lián)絡(luò)線功率偏差上下限為±50mw，網(wǎng)際間直流特高壓聯(lián)絡(luò)線功率按計(jì)劃值取0，各省超短期負(fù)荷預(yù)測曲線如表(1)所示。

表1各省負(fù)荷預(yù)測

設(shè)置網(wǎng)調(diào)agc機(jī)組和省調(diào)agc機(jī)組的參數(shù)為：

表2agc機(jī)組參數(shù)

2)參數(shù)初始化

上層模型中的決策變量是位于j省內(nèi)直調(diào)agc機(jī)組t時(shí)段的調(diào)整出力ujδpw,j,t和j省省調(diào)agc機(jī)組t時(shí)段的總調(diào)節(jié)出力δpj,t，對(duì)ujδpw,j,t和δpj,t進(jìn)行個(gè)體編碼，在滿足表1中直調(diào)機(jī)組、省調(diào)水電和火電機(jī)組爬坡速率上下限范圍內(nèi)隨機(jī)生成200個(gè)初始個(gè)體。由于僅有b省的負(fù)荷波動(dòng)超過直調(diào)參與的門檻值1000mw，省b的直調(diào)機(jī)組出力，其余省份不出力，以第一次迭代的一個(gè)個(gè)體z1為例，產(chǎn)生的各網(wǎng)、省機(jī)組調(diào)整出力如表3。

表3第一次迭代的一個(gè)個(gè)體z1的各網(wǎng)、省機(jī)組調(diào)整出力

(2)計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差值和省際間聯(lián)絡(luò)線功率偏差值

根據(jù)步驟(1)中產(chǎn)生的初始個(gè)體，按照技術(shù)方案中的公式(3)-(5)計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差值和省際間聯(lián)絡(luò)線功率偏差值，以第一次迭代的一個(gè)個(gè)體z1為例，計(jì)算得到的系統(tǒng)頻率偏差和省際聯(lián)絡(luò)線偏差如表4。

表4系統(tǒng)頻率偏差和省際聯(lián)絡(luò)線偏差

(3)計(jì)算上層規(guī)劃直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用

根據(jù)步驟(2)表(3)中的個(gè)體z1，計(jì)算該個(gè)體對(duì)應(yīng)的上層規(guī)劃直調(diào)機(jī)組的輔助服務(wù)費(fèi)用為24083.33元。

(4)下層規(guī)劃的線性化處理

根據(jù)上層得到的決策，以個(gè)體z1的各省調(diào)總出力作為下層的已知量，采用matlab中l(wèi)inprog優(yōu)化工具箱求解。求解得到z1的下層各省的輔助服務(wù)費(fèi)用分別為：11141.42元、13146.34元、5454.25元、6377.07元和3353.38元

(5)計(jì)算下層規(guī)劃省調(diào)費(fèi)用

完成步驟(4)后，求解得到z1的下層各省費(fèi)用分別為：11141.42元、13146.34元、5454.25元、6377.07元和3353.38元。

(6)計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)

根據(jù)步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)求得的上層規(guī)劃與下層規(guī)劃的總費(fèi)用，再加上個(gè)體越限后附加的懲罰值，可以求得個(gè)體z1的總目標(biāo)函數(shù)值為：1.88×10^-07。

(7)計(jì)算個(gè)體自適應(yīng)變異值

計(jì)算得到z1的適應(yīng)度值后，可以得到該個(gè)體的自適應(yīng)變異值，得到變異后的子代。

(8)用q競爭選擇出新的個(gè)體

完成步驟(7)后，將會(huì)在子代與父代400個(gè)個(gè)體中選擇出200個(gè)新的個(gè)體，進(jìn)行程序終止條件判斷后，得到最優(yōu)的個(gè)體的適應(yīng)度值為1，其對(duì)應(yīng)的決策如表(5)所示：

表5最優(yōu)個(gè)體的各網(wǎng)、省機(jī)組調(diào)整出力

(9)進(jìn)行程序終止條件的判斷

maxmum取30，iternum取150。本次實(shí)施時(shí)，在第52次迭代時(shí)，最優(yōu)個(gè)體適應(yīng)度值連續(xù)保持30代不變，且均為1，程序終止，進(jìn)入步驟(10)。

(10)輸出最優(yōu)決策結(jié)果

輸出最大迭代次數(shù)為52，懲罰數(shù)為0，最優(yōu)個(gè)體適應(yīng)度值為1，linprog有解，返回指令為1；網(wǎng)省協(xié)調(diào)模型最優(yōu)決策對(duì)應(yīng)的總費(fèi)用、上層函數(shù)值、下層目標(biāo)函數(shù)值、下層各省調(diào)agc機(jī)組輔助費(fèi)用、下層各省調(diào)cps考核懲罰費(fèi)用、各省cps1指標(biāo)和各省ace均值如表(6)所示；各省際聯(lián)絡(luò)線功率偏差值和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線功率偏差值如表(7)所示。

表6最優(yōu)決策結(jié)果

表7最優(yōu)決策結(jié)果下的系統(tǒng)頻率與省級(jí)聯(lián)絡(luò)線功率偏差

實(shí)驗(yàn)效果比較分析

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明以及了解本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，申請人結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的闡釋。

省b負(fù)荷預(yù)測曲線如圖4所示，負(fù)荷在時(shí)刻2、4、7、10和13發(fā)生不同程度劇烈波動(dòng)，其余省負(fù)荷預(yù)測曲線仍采用場景1時(shí)的負(fù)荷數(shù)據(jù)。此時(shí)省b負(fù)荷最大波動(dòng)值超過直調(diào)agc機(jī)組參與調(diào)整的門檻值，該優(yōu)化周期內(nèi)直調(diào)電廠w2將參與調(diào)頻。

圖5為網(wǎng)省協(xié)調(diào)調(diào)度模型下直調(diào)機(jī)組與省調(diào)機(jī)組的配合情況。黑色虛線和紅色實(shí)線分別代表單臺(tái)直調(diào)agc機(jī)組、省調(diào)水電和火電agc機(jī)組的調(diào)整功率。分析圖5可知，時(shí)刻1～3，負(fù)荷波動(dòng)小，僅省調(diào)機(jī)組參與調(diào)整；時(shí)刻4時(shí)，出現(xiàn)2000wm的劇烈負(fù)荷波動(dòng)，直調(diào)機(jī)組憑借快速的機(jī)組爬坡速率與省調(diào)機(jī)組一同減少出力應(yīng)對(duì)負(fù)荷突變；時(shí)刻7時(shí)，負(fù)荷偏差減小，直調(diào)機(jī)組優(yōu)先增加出力以保留優(yōu)質(zhì)資源，省調(diào)機(jī)組保持出力不變；時(shí)刻10時(shí)，負(fù)荷偏差再次減小，直調(diào)機(jī)組先回到計(jì)劃出力，省調(diào)輔助服務(wù)費(fèi)用系數(shù)相對(duì)較高的h22機(jī)組次之，輔助服務(wù)費(fèi)用相對(duì)較低的h21、t21和t22繼則續(xù)應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化。

表6為網(wǎng)省協(xié)調(diào)調(diào)度模型在場景2下的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果?？芍?dāng)省b負(fù)荷出現(xiàn)負(fù)荷劇烈波動(dòng)后，所提模型所作決策對(duì)其余省份的輔助服務(wù)費(fèi)用及cps考核指標(biāo)的影響小，對(duì)本省輔助服務(wù)費(fèi)用、cps1指標(biāo)及和ace影響較為明顯，負(fù)荷有功缺額就地平衡的思想。此外，省b控制區(qū)內(nèi)的直調(diào)機(jī)組參與調(diào)頻將產(chǎn)生相應(yīng)的輔助服務(wù)費(fèi)用，省b的cps1考核指標(biāo)保持在100％～200％內(nèi)，且|eace-15min|小于cps2考核的特定限值，故不產(chǎn)生cps考核費(fèi)用。

綜上所述，本發(fā)明依據(jù)我國cps考核辦法，對(duì)cps進(jìn)行考核與結(jié)算，從而轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性cps目標(biāo)函數(shù)；克服了現(xiàn)有技術(shù)將cps1指標(biāo)最優(yōu)作為指標(biāo)性目標(biāo)函數(shù)處理，使cps指標(biāo)維持在最優(yōu)值，而削弱各省相互支援積極性的弊端。這說明，本發(fā)明能夠明確網(wǎng)省兩級(jí)agc機(jī)組的調(diào)頻責(zé)任，使得優(yōu)化結(jié)果更加適用于實(shí)際工程應(yīng)用，具有更好的實(shí)用價(jià)值。