一種交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法，屬于電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，包括：獲取動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；構(gòu)建動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型及多個(gè)時(shí)段的子模型，求解動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化主模型，得到最優(yōu)解，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給各時(shí)段子模型；將主模型的最優(yōu)解代入子模型作為已知條件構(gòu)造子模型約束，并行計(jì)算校驗(yàn)各個(gè)子模型的優(yōu)化目標(biāo)，如果各子模型優(yōu)化目標(biāo)ω均為0，或達(dá)到迭代最大次數(shù)，將所得結(jié)果作為該交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的最優(yōu)解。本發(fā)明可用于優(yōu)化含風(fēng)電、火電的交直流互聯(lián)電網(wǎng)日前發(fā)電計(jì)劃，有效的提升了計(jì)算精度和計(jì)算效率，保障了發(fā)輸電計(jì)劃的安全性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
-種交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種基于奔德斯分解法的交直 流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，風(fēng)電與特高壓直流輸電技術(shù)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，截至2014年底，全 國(guó)全口徑風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量已達(dá)95.8GW，同比增長(zhǎng)25.6%，大規(guī)模交直流互聯(lián)電網(wǎng)在跨區(qū)、 跨省資源配置和可再生能源消納方面正在發(fā)揮重要作用。根據(jù)國(guó)務(wù)院簽發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn) 略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年）》，十S五期間我國(guó)將繼續(xù)大力發(fā)展風(fēng)電，重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)甘肅酒 泉、新疆哈密等9個(gè)大型現(xiàn)代風(fēng)電基地，中西部風(fēng)電遠(yuǎn)距離向東部負(fù)荷中屯、大規(guī)模外送的客 觀需求將更為迫切。而高壓直流輸電技術(shù)是大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、高效率傳輸電能的重要手段， 為我國(guó)風(fēng)電基地、水電基地等新能源大規(guī)?？鐓^(qū)消納提供了有力的物理平臺(tái)。目前，我國(guó)跨 區(qū)直流輸送容量已超過5000萬千瓦，交直流互聯(lián)電網(wǎng)的基本格局已初步形成。傳統(tǒng)的安全 約束機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度和直流輸電計(jì)劃已經(jīng)難W適應(yīng)未來發(fā)展的需求，面臨巨大的挑戰(zhàn)。
[0003] 風(fēng)、火協(xié)調(diào)的交直流互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃本質(zhì)上是涵蓋火電機(jī)組有功、無功發(fā)電計(jì) 劃、直流輸電計(jì)劃、風(fēng)電運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化W及電容/電抗投切計(jì)劃等多維協(xié)同優(yōu)化問題，目前 尚無有效的解決方案。文獻(xiàn)(At)bas R,Alireza S,An化ew K. Information Gap Decision HieoiyBased OPF Wi1:h HVDC Connected Wind F'armsI；基于信息間隙決策理論的直流互聯(lián) 風(fēng)場(chǎng)最優(yōu)潮流優(yōu)化方法的研究）[J]. I 邸E IYansactions on Power Systems,2015,30(6): 3396-3406.)中雖然在直流互聯(lián)系統(tǒng)中考慮風(fēng)電模型，但其本質(zhì)是針對(duì)單時(shí)段的最優(yōu)潮流 優(yōu)化問題，難W解決當(dāng)前日前調(diào)度計(jì)劃多時(shí)段協(xié)調(diào)優(yōu)化的需求，而且該文獻(xiàn)未提出求解方 法，求解效率難W滿足實(shí)際需求。經(jīng)查閱，現(xiàn)有專利中尚無全面考慮本發(fā)明所提相關(guān)要求和 約束的專利。
[0004] 隨著風(fēng)電遠(yuǎn)距離外送規(guī)模的不斷擴(kuò)大和交直流互聯(lián)電網(wǎng)的快速發(fā)展，對(duì)于送端電 網(wǎng)而言，大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)和直流換流站的接入對(duì)系統(tǒng)無功潮流分布造成極大影響，傳統(tǒng)基于 直流潮流的有功發(fā)、輸電計(jì)劃模式將難W滿足電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃工作的實(shí)際需求。因而，含風(fēng)電 接入的交直流互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化在傳統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃基礎(chǔ)上亟待解決如下難題:①風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組有功、無功及電壓特性的精確建模;②交直流互聯(lián)電網(wǎng)的交流潮流約束及校核； ③直流輸電系統(tǒng)系統(tǒng)建模及控制運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化;④火電、風(fēng)電、直流換流站及電容/ 電抗運(yùn)行特性約束的有功、無功動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)優(yōu)化;⑤該復(fù)雜非線性問題的高效求解。因此，上 述運(yùn)些問題在當(dāng)前實(shí)際電力調(diào)度運(yùn)行工作中亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié) 調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法，本發(fā)明能夠在常規(guī)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型基礎(chǔ)上，精細(xì)化考慮 電容、電抗器日內(nèi)投切次數(shù)限制、直流輸電運(yùn)行特性、雙饋風(fēng)機(jī)的有功、無功禪合特性、時(shí)段 間禪合特性等復(fù)雜約束條件，通過機(jī)組有功出力、直流系統(tǒng)內(nèi)部控制參數(shù)、風(fēng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)行參 數(shù)W及電容/電抗器投切的協(xié)調(diào)優(yōu)化最大化電網(wǎng)有功、無功協(xié)調(diào)優(yōu)化效益;通過精細(xì)化考慮 交流潮流約束和直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束，有效保障了發(fā)輸電計(jì)劃的安全性;構(gòu)建了適用于 本發(fā)明的可行性奔德斯割約束，實(shí)現(xiàn)考慮交直流電網(wǎng)運(yùn)行約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W及電 容/電抗運(yùn)行特性的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化問題的主、子問題協(xié)調(diào)優(yōu)化，在確保模型求解最優(yōu)的 同時(shí)提升計(jì)算效率。
[0006] 本發(fā)明提出了一種交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在 于，該方法采用奔德斯分解法協(xié)調(diào)風(fēng)電的交直流互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化，該方法主 要包括W下步驟：
[0007] 1)獲取動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0008] 2)根據(jù)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型及多個(gè)時(shí)段 的子模型，其中，動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型為考慮直流運(yùn)行特性約束和電容/電抗器投切 次數(shù)約束限制的多時(shí)段動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型，子模型為各時(shí)段考慮交流潮流約束、直流 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化模型，并將 相應(yīng)迭代次數(shù)k置0;
[0009] 3)采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法，求解動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化主模型，得到主模型的最 優(yōu)解，包括機(jī)組有功出力計(jì)劃、直流有功輸電計(jì)劃、電容/電抗器投切計(jì)劃，并將計(jì)算結(jié)果傳 遞給各時(shí)段子模型；
[0010] 4)采用非線性內(nèi)點(diǎn)法并行計(jì)算求解各子模型：
[0011] 將主模型的最優(yōu)解代入子模型作為已知條件構(gòu)造子模型約束，并行計(jì)算校驗(yàn)各個(gè) 子模型的優(yōu)化目標(biāo)《是否為0，如果各子模型優(yōu)化目標(biāo)《均為0，或達(dá)到迭代最大次數(shù)將所 得結(jié)果作為該交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的最優(yōu)解，迭代流程結(jié)束，將所 得結(jié)果發(fā)放給各機(jī)組作為交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方案；否則轉(zhuǎn)步驟 5);
[0012] 5)如果所有子模型CO辛0或部分子模型CO辛0,根據(jù)奔德斯分解協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，構(gòu) 建所有優(yōu)化目標(biāo)不為加寸段子模型的奔德斯反饋約束條件；
[0013] 將所述奔德斯反饋約束條件均反饋回主模型作為主模型新增的約束條件，迭代次 數(shù)k = k+l，返回步驟3)。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果：
[0015] 本發(fā)明能夠在動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型中精細(xì)化考慮交流潮流約束、直流輸電系 統(tǒng)、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗器運(yùn)行特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)包含風(fēng)、火、無功補(bǔ)償設(shè)備的交直 流互聯(lián)系統(tǒng)的有功、無功協(xié)調(diào)優(yōu)化。針對(duì)該模型復(fù)雜約束多、非線性程度高、計(jì)算規(guī)模大，提 出了基于奔德斯分解法的交直流互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的求解模式和方法，構(gòu)建了 主、子問題分解迭代模式，將原模型轉(zhuǎn)化為考慮直流系統(tǒng)多時(shí)段電量約束和電容/電抗器投 切次數(shù)約束限制的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化主模型和各個(gè)時(shí)段考慮交流潮流約束、直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化子模型分別求解。算 例結(jié)果表明，本發(fā)明所提方法能夠在確保電網(wǎng)運(yùn)行安全前提下，具有計(jì)算高效、結(jié)果更優(yōu)的 特點(diǎn)，為交直流電網(wǎng)考慮風(fēng)、火、直流系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度精益化編制及高效求解提供 了有效的思路，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。電網(wǎng)公司能夠根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化得到的機(jī)組出力 計(jì)劃、直流輸電計(jì)劃W及電容/電抗投切計(jì)劃，合理控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度電網(wǎng)發(fā)電和無功資源， 同時(shí)滿足電網(wǎng)安全和潮流優(yōu)化的實(shí)際需求，達(dá)到資源優(yōu)化配置和節(jié)能減排的目標(biāo)。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的方法流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述 的【具體實(shí)施方式】可用W解釋本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明提供的基于奔德斯分解法的交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化 方法，動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化是指W電網(wǎng)運(yùn)行成本最低、電網(wǎng)能源消耗最少等為目標(biāo)，W發(fā)電機(jī) 組出力、直流有功功率計(jì)劃、電容/電抗器投切計(jì)劃W及風(fēng)電有功出力為控制變量，滿足電 力平衡約束、電量約束、機(jī)組運(yùn)行約束、交流潮流運(yùn)行約束、直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn) 行約束W及電容/電抗等無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行約束等約束條件，優(yōu)化每天的發(fā)電機(jī)組出力、直 流有功功率計(jì)劃、電容/電抗器投切計(jì)劃W及風(fēng)電有功出力計(jì)劃。
[0019] 本發(fā)明提供了基于奔德斯分解法的交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化 方法，如圖1所示，包括W下具體實(shí)施步驟：
[0020] 1)獲取動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0021] 所述日前調(diào)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是指發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)功率預(yù) 測(cè)數(shù)據(jù)、各機(jī)組的日電量計(jì)劃、直流傳輸功率上下限、直流輸電日電量計(jì)劃約束、直流功率 上調(diào)/下調(diào)速率限值、交直流電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)及優(yōu)化參數(shù)數(shù)據(jù)、電容/電抗器投切次數(shù)限制、電 容/電抗器的運(yùn)行特性、直流換流站內(nèi)控制系統(tǒng)特性、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性，等構(gòu)建交直流互 聯(lián)電網(wǎng)機(jī)組日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度數(shù)學(xué)模型所需的數(shù)據(jù)；
[0022] 所述發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性數(shù)據(jù)包括發(fā)電機(jī)組的燃料費(fèi)用、出力變化上限/下限、最 小/最大技術(shù)出力數(shù)據(jù)、最大增減出力限值；由電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、根據(jù)電廠上報(bào)統(tǒng)計(jì)后提 供。
[0023] 所述負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)軟件得到的未來電力負(fù)荷需求情況，包括未來 各日各時(shí)段電網(wǎng)的總負(fù)荷數(shù)據(jù)、各時(shí)段各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)；由電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、負(fù)荷 預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供。
[0024] 所述風(fēng)功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為根據(jù)風(fēng)功率預(yù)測(cè)軟件或者風(fēng)電場(chǎng)上報(bào)的未來各風(fēng)電場(chǎng)的 預(yù)計(jì)發(fā)電出力曲線。有電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)或者風(fēng)電場(chǎng)管理信息系統(tǒng)中獲 得。
[0025] 所述機(jī)組日電量計(jì)劃為各機(jī)組根據(jù)年度及月度電量計(jì)劃，逐日滾動(dòng)分解所得日電 量計(jì)劃；日電量計(jì)劃可由電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、按規(guī)則分解后提供。
[0026] 所述直流傳輸功率上下限為交直流互聯(lián)系統(tǒng)中高壓直流傳輸功率的上下限制；由 電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、生產(chǎn)管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0027] 所述直流傳輸電量限值為電力系統(tǒng)中高壓直流線路在計(jì)算時(shí)間跨度內(nèi)電量傳輸 的限值要求；由電網(wǎng)公司交易中屯、交易計(jì)劃系統(tǒng)確定，計(jì)算前調(diào)度中屯、直接從生產(chǎn)管理系 統(tǒng)中獲取。
[0028] 所述直流傳輸功率上調(diào)、下調(diào)速率限值直流線路功率在單位時(shí)間內(nèi)向上、向下調(diào) 整的功率限制，由電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、生產(chǎn)管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0029] 所述交直流電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)包括電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)與輸電線路的連接關(guān)系、各輸電斷 面的有功潮流極限及其所包含的線路ID、各發(fā)電機(jī)組及節(jié)點(diǎn)負(fù)荷對(duì)每條輸電線路阻抗與導(dǎo) 納、節(jié)點(diǎn)電壓上下限、交流/直流輸電系統(tǒng)控制變量;有電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、能量管理系統(tǒng)中 直接獲取。
[0030] 所述電容/電抗器限制是指電容W及電抗器日內(nèi)投切次數(shù)限制；由電網(wǎng)公司調(diào)度 中屯、生產(chǎn)管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0031] 所述電容/電抗器的運(yùn)行特性是指電容/電抗器的無功-電壓特性；
[0032] 所述直流換流站內(nèi)控制系統(tǒng)特性是指換流站內(nèi)觸發(fā)角、換流變等控制變量的控制 方式運(yùn)行要求等；由電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、生產(chǎn)管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0033] 所述風(fēng)機(jī)機(jī)組數(shù)據(jù)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有功、無功及電壓特性的運(yùn)行約束要求；由 電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、生產(chǎn)管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0034] 2)根據(jù)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型及多個(gè)時(shí)段 的子模型，其中，動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型為考慮直流運(yùn)行特性約束和電容/電抗器投切 次數(shù)約束限制的多時(shí)段動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型，子模型為各時(shí)段考慮交流潮流約束、直流 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化模型；
[0035] 具體包括：
[0036] 2-1)構(gòu)建考慮直流運(yùn)行特性約束和電容/電抗器投切次數(shù)約束限制的多時(shí)段動(dòng)態(tài) 經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化主模型：
[0037] 本發(fā)明中的主模型在考慮經(jīng)典經(jīng)濟(jì)調(diào)度約束條件的基礎(chǔ)上，精細(xì)考慮了機(jī)組電 量、直流傳輸電量、電容/電抗器投切次數(shù)等多時(shí)段禪合約束條件。因此，主模型為多時(shí)段的 協(xié)調(diào)優(yōu)化問題，W獲得機(jī)組有功出力計(jì)劃、直流有功傳輸計(jì)劃W及電容/電抗器投切計(jì)劃的 全局最優(yōu)解。主模型所得上述計(jì)劃結(jié)果將遞給子模型，進(jìn)行可行性校驗(yàn)。
[0038] 主模型的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式如式(1)所示：
[0039]
[0040] 式中，巧為發(fā)電機(jī)組i在時(shí)段t的有功出力，為主模型優(yōu)化變量;巧為發(fā)電機(jī)組i的 發(fā)電成本函數(shù)，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得;T為優(yōu)化總時(shí)段數(shù)，日前一般為一天96點(diǎn)，15分鐘一點(diǎn)； Ng為發(fā)電機(jī)組總數(shù)，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得；城、喊分別為電容、電抗器組u、v在時(shí)段t的投入 標(biāo)識(shí)變量，為0/1整數(shù)變量，其取值滿足式(2)約束;化、化分別為并聯(lián)電容、電抗器總組數(shù);C 為數(shù)量級(jí)遠(yuǎn)小于發(fā)電成本的罰因子，用于盡量減少并聯(lián)電容、電抗器日內(nèi)的投切次數(shù)，取值 建議為發(fā)電成本下限值的千分之一;St含0為該時(shí)段的網(wǎng)損松弛變量，為主模型優(yōu)化變量。 主模型基于直流潮流，未考慮系統(tǒng)網(wǎng)損;而子模型基于交流潮流，所得機(jī)組有功出力中包含 網(wǎng)損，為保證子模型反饋回主模型的機(jī)組有功出力修正條件有效，需在約束式(3)電力平衡 約束中考慮網(wǎng)損松弛，并在主問題中引入較大罰值M限值各時(shí)段網(wǎng)損量。
[0041 ]主模型約束條件包括如下：
[0042]①電容/電抗器投切狀態(tài)約束
[0043]
[0044] 式中，把、C分別為并聯(lián)電容、電抗器組u、v在時(shí)段t的狀態(tài)標(biāo)識(shí)變量，為0/1整數(shù) 變量，取0值表示該電容/電抗器組未投入，反之則代表投入。
[0045] ②系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束
[0046]
[0047] 式中，巧為風(fēng)電場(chǎng)j在時(shí)段t的風(fēng)電有功出力預(yù)測(cè)值，佩為風(fēng)電場(chǎng)個(gè)數(shù);Dd, t為節(jié)點(diǎn)d 在時(shí)段t的有功負(fù)荷，Nd為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)總數(shù)，均由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得;巧為直流線路k的功率，為 主模型優(yōu)化變量;Nk為接入系統(tǒng)的直流線路總數(shù)，由實(shí)際問題規(guī)模確定;K為整流器/換流器 標(biāo)志位，整流器取1，逆變器取-1; St含0為該時(shí)段的網(wǎng)損松弛變量，為主模型優(yōu)化變量。
[0048] ③線路有功潮流約束
[0049]
[0化0] 式中，巧、均、《分別為機(jī)組、負(fù)荷及直流換流器所在節(jié)點(diǎn)i、d、k對(duì)線路1的節(jié)點(diǎn) 輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子，該分布因子可由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)計(jì)算獲得;ffax和fimin分 別為線路1的有功潮流上、下限，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得。A為調(diào)整系數(shù)，一般取10%，為直流潮流 計(jì)算最大經(jīng)驗(yàn)偏差。精確潮流限值將在子模型交流潮流中集中考慮，A的引入可在不影響求 解最優(yōu)性的前提下，預(yù)估全網(wǎng)潮流分布，避免主模型所得最優(yōu)解潮流越限情況過于嚴(yán)重而 引起的主、子模型迭代次數(shù)增加。
[0化1 ] ?化紀(jì)出力及官流功率爬地約束
[0化2]
[0化3]
[0054]式中，A/巧'、Ai器'分別為發(fā)電機(jī)組i的最大增出力速率、最大減出力速率限值. A/f：r、A/沉"''分別為直流線路k的最大允許上調(diào)速率、最大允許下調(diào)速率限值，W上數(shù)據(jù)均 可由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得。
[0化日]⑤機(jī)組發(fā)電量約束
[0化6]
[0057] 式中，《為機(jī)組i的日電量計(jì)劃，可由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得;扣為相應(yīng)機(jī)組的允許電量 偏差比例，實(shí)際工作中一般選為3%。
[0058] ⑩直流傳輸由量約束
[0化9]
[0060]式中，公"為直流線路k的直流輸電日電量計(jì)劃約束，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得;Sk為直流 線路k輸電電量的允許偏差比例，一般選為3%。
[0061 ] ⑦機(jī)組出力及直流功率上下限約束
[0062]
[0063]
[0064] 式中，皆"I"、巧'mi"分別為發(fā)電機(jī)組i的有功出力上、下限；巧巧"""分別為直流 線路k的傳輸功率上、下限。W上數(shù)據(jù)均由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得。
[0065] ⑧并聯(lián)電容、電抗器日投切次數(shù)約束，運(yùn)里僅需限制投入次數(shù)即可。
[0066]
[0067] 式中，Zc、Zl分別為并聯(lián)電容器電抗器日投入次數(shù)限制，可由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得。
[0068] ⑨火電機(jī)組運(yùn)行特性約束
[0069] 本模型還考慮火電機(jī)組最大、最小出力約束、爬坡速率約束、最小啟停時(shí)間約束、 啟停成本約束等運(yùn)行特性約束條件，運(yùn)些約束條件為常規(guī)基本約束，此處不再寶述。
[0070] 所述主模型為考慮直流運(yùn)行特性約束和電容/電抗器投切次數(shù)約束限制的多時(shí)段 動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型，該模型基于直流潮流建模，本質(zhì)為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題。主模型 優(yōu)化所得的機(jī)組有功出力計(jì)劃、直流有功輸電計(jì)劃、電容/電抗器投切計(jì)劃傳入子模型，作 為子模型約束條件的參數(shù)，引導(dǎo)子模型優(yōu)化的目標(biāo)和方向。
[0071] 2-2)構(gòu)建各個(gè)時(shí)段考慮交流潮流約束、直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W 及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化子模型：
[0072] 由于主模型中沒有考慮電網(wǎng)交流潮流約束、直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束條件、雙饋風(fēng) 機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗器運(yùn)行特性約束，主模型所得機(jī)組有功出力計(jì)劃、直流有功輸電 計(jì)劃W及電容/電抗器投切計(jì)劃等優(yōu)化結(jié)果可能造成交流潮流越限或者不滿足直流、風(fēng)機(jī)、 電容/電抗運(yùn)行特性約束。為此，需要構(gòu)建精細(xì)考慮考慮交流潮流約束、直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束、 雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化子模型，對(duì)主模型所得結(jié) 果進(jìn)行安全校核。由于所有時(shí)段間禪合約束均已在主模型中考慮，子模型僅需要均針對(duì)各 個(gè)時(shí)段進(jìn)行單時(shí)段建模，下述公式中均省略時(shí)標(biāo)t。
[0073] 子模型的目標(biāo)函數(shù)：由于子模型的主要作用是對(duì)主模型的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行安全校 驗(yàn)，因此主模型將優(yōu)化所得機(jī)組有功出力計(jì)劃、直流有功輸電計(jì)劃、電容/電抗器投切計(jì)劃 傳遞給子模型，子模型優(yōu)化的目標(biāo)即為所得優(yōu)化結(jié)果相對(duì)主模型優(yōu)化結(jié)果偏離最?。划?dāng)子 模型優(yōu)化目標(biāo)為加寸，說明子模型優(yōu)化結(jié)果與主模型一致，主模型優(yōu)化結(jié)果也滿足子模型的 約束條件。因此，子模型優(yōu)化目標(biāo)表達(dá)如式(12)所示：
[0074]
[00巧]式中，磕、瑞為主、子模型間發(fā)電機(jī)組出力的偏差松弛變量;4、％為主、子模型 間直流傳輸功率的偏差松弛變量;6；；。、為主、子模型間節(jié)點(diǎn)m上投入并聯(lián)電容器的偏差 松弛變量;瑞、墻為主、子模型間節(jié)點(diǎn)n上投入并聯(lián)電抗器的偏差松弛變量。該優(yōu)化目標(biāo)CO 度量了主模型的優(yōu)化結(jié)果在子模型中的不可行程度，當(dāng)《=〇即滿足主、子模型收斂性條 件，否則子模型需要向主模型反饋修正約束條件。
[0076]子模型的約束條件包括：
[0077]①考慮風(fēng)電接入的交直流互聯(lián)電網(wǎng)潮流約束。根據(jù)基爾霍夫第一定律，建立交流 潮流約束，描述交流電網(wǎng)中各控制變量和狀態(tài)變量之間的約束關(guān)系，如式（13)、（14)所示。
[007引
[0079]
[0080] 式中，皆、城分別為節(jié)點(diǎn)m上發(fā)電機(jī)組注入的有功、無功出力，為子模型優(yōu)化變量；
'皆、錫分別為節(jié)點(diǎn)m上的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷

可直接由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得;QmC、Q"L分別為節(jié)點(diǎn)i上并聯(lián)電容、電抗器的無功注入/ 輸出，為子模型優(yōu)化變量。
[0081] Vm、Vn分別為節(jié)點(diǎn)m、n的節(jié)點(diǎn)電壓幅值，0mn為節(jié)點(diǎn)m與節(jié)點(diǎn)n的相角差，為子模型優(yōu) 化變量;Gmn、Bmn分別為連接節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n線路的電導(dǎo)和電納，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得;Vdk、Idk、媽 分別為接入節(jié)點(diǎn)i直流線路的換流變交流側(cè)母線由用、電流及功率因數(shù)角，為子模型優(yōu)化變 量。若節(jié)點(diǎn)m與直流線路整流側(cè)相連，則
若節(jié)點(diǎn)m與直流線路逆變側(cè)相連，貝U
模型中其余直流系統(tǒng)相應(yīng)變量同理，不再寶述。趕f、淺分別為節(jié)點(diǎn)m上雙饋 風(fēng)機(jī)的有力，為子模型優(yōu)化變量。由式（15)確定。
[0082]
(I幻
[0083] 式中，臀、貨分別為節(jié)點(diǎn)i上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)第e臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的有功、無功出力，C為節(jié) 點(diǎn)m上風(fēng)電場(chǎng)接入的并聯(lián)風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)。寫"'可依據(jù)風(fēng)功率預(yù)測(cè)結(jié)果確定，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲 得。終上、下限則主要受變流器轉(zhuǎn)子側(cè)電流限制，由式（16)確定。
[0084]
[0085] 式（16)中，簡(jiǎn)便起見省略了風(fēng)電機(jī)組上標(biāo)W，Ps為定子側(cè)有功Jr max為轉(zhuǎn)子側(cè)電流 限額。設(shè)雙饋風(fēng)機(jī)定子功率因數(shù)角為^，則風(fēng)機(jī)定子有功、無功之間滿足W下約束條件：
[0086]
(巧
[0087] 結(jié)合立（Ifi)、（17).而浩網(wǎng)加韋功約巧；
[008引
[0089]
[0090]
[0091]
[0092] 風(fēng)機(jī)有功功率Pe-般由風(fēng)功率預(yù)測(cè)確定，則根據(jù)式（18)風(fēng)機(jī)無功功率Qe主要由節(jié) 點(diǎn)電壓Us和功率因數(shù)角0決定，傳統(tǒng)運(yùn)行中通常采用定電壓或者定功率因數(shù)控制方法。本發(fā) 明的動(dòng)態(tài)最優(yōu)潮流的目的是通過優(yōu)化各類變量使得系統(tǒng)中各元件協(xié)調(diào)運(yùn)行在最佳運(yùn)行點(diǎn)， 因此扣和&〇?^在本發(fā)明中均為優(yōu)化變量，從而可^根據(jù)系統(tǒng)需要充分發(fā)揮雙饋風(fēng)機(jī)的無功 調(diào)節(jié)能力，支撐系統(tǒng)電壓，降低系統(tǒng)損耗。
[0093] W上關(guān)于風(fēng)電的各變量、參量中，除Qe、Us和tanp為子模型優(yōu)化變量外，其余均為固 定參數(shù)，可由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中獲得。
[0094] ②直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束
[0095]
[0096]
[0097]
[0098] 式中，kTk為換流變變比，0dk為換流器的控制角(對(duì)于整流器是觸發(fā)角a,對(duì)于逆變 器是焰弧角y) ,CCSA為換流器功率因數(shù)，運(yùn)些變量均為子模型優(yōu)化變量，參與子模型優(yōu)化求 解。Xck為換流變電抗，kY為常數(shù);化為直流線路k的電阻，Vt為交流側(cè)母線電壓幅值，運(yùn)些參 數(shù)均由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中交直流電網(wǎng)拓?fù)鋮?shù)中獲得。
[0099] ③主、子模型連接約束
[0100]
[0101]
[0102]
[0103] 式(22)為主、子模型的直流傳輸功率偏差控制約束，其中PkD^J主模型求得最優(yōu)直 流線路有功傳輸功率；
[0104] 式(23)為主、子模型的發(fā)電機(jī)組有功出力偏差控制約束，其中主，模型求得 最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)i上所有發(fā)電機(jī)組有功出力之和；
[0105] 式(24)為主、子模型的并聯(lián)電容、電抗器無功注入/輸出偏差控制約束，依據(jù)主模 型最優(yōu)投切計(jì)劃巧'、及并聯(lián)電容、電抗器單組容抗皆、感抗計(jì)算得到，uem、ven分 別表示并聯(lián)在節(jié)點(diǎn)m和n上的電容、電抗器。
[0106] ④潮流限值約束
[0107] 上述所有潮流變量劈、熱、Vm、目m、Vdk、Idk、巧、Vt、kTk、目化均應(yīng)滿足相應(yīng)變量上、下 限約束，均由電網(wǎng)公司調(diào)度中屯、能量管理系統(tǒng)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)中獲得。交流線路傳輸潮流 約束采用支路有功注入約束方式如下。
[010 引
[0109] 式中，公,爪所為支路皿在節(jié)點(diǎn)m處的有功潮流注入，由右邊的計(jì)算公式確定； 巧產(chǎn)ax為相應(yīng)的注入限值(相應(yīng)限值可由調(diào)度中屯、生產(chǎn)管理系統(tǒng)中獲得）；。
[0110] 由式（12)~（25)構(gòu)成的子模型為考慮交流潮流約束、直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行約束、雙饋風(fēng) 機(jī)運(yùn)行約束W及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化模型，本質(zhì)為復(fù)雜非線性規(guī)劃問 題。
[0111] 模型建立后，迭代次數(shù)k清零，即k=(Kk的取值為大于0的正數(shù)，具體應(yīng)用時(shí)可根據(jù) 實(shí)際精度要求和時(shí)間限制確定迭代次數(shù)上限，建議上限值不超過15次）；
[0112] 2)采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法求解主模型，并將計(jì)算結(jié)果，包括機(jī)組有功出力計(jì) 劃、直流有功輸電計(jì)劃、電容/電抗器投切計(jì)劃，傳遞給各時(shí)段子模型作為已知條件，構(gòu)造子 模型約束條件，并將運(yùn)些主模型的最優(yōu)解傳遞給子模型。
[0113] 3)采用非線性內(nèi)點(diǎn)法并行計(jì)算求解各子模型;將主模型的最優(yōu)解代入子模型約束 作為已知條件，并行計(jì)算校驗(yàn)各個(gè)子模型的優(yōu)化目標(biāo)《是否為0，如果各子優(yōu)化目標(biāo)《均為 ?=〇,即主模型最優(yōu)解滿足子模型可行性約束的要求，子模型無需反饋任何約束條件，貝U 主、子模型迭代收斂，或達(dá)到迭代最大次數(shù)，將所得結(jié)果作為該交直流互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào) 度的最優(yōu)解，迭代流程結(jié)束，將所得結(jié)果發(fā)放給各機(jī)組作為交直流互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 計(jì)劃方案;否則轉(zhuǎn)步驟5);
[0114] 4)如果所有子模型CO辛0或部分子模型CO辛0,即主模型最優(yōu)解不滿足所有子模型 可行性約束條件，需要構(gòu)建所有優(yōu)化目標(biāo)不為加寸段子模型的主模型反饋約束條件。
[0115] 々n井航志.
[0116]
[0117] 其中，Adk、Aic、^、^^分別為內(nèi)點(diǎn)法求解結(jié)果中約束(22)-(24)的拉格朗日乘子，， 可在各子模型內(nèi)點(diǎn)法優(yōu)化計(jì)算結(jié)果中直接獲得;該反饋約束描述了根據(jù)主、子模型計(jì)算結(jié) 果偏差，而需要主模型優(yōu)化變量的調(diào)整量，W約束的形式反饋回主模型中，約束變量的優(yōu)化 方式。
[0118] 5)將式(26)對(duì)應(yīng)的奔德斯約束反饋回主模型作為主模型新增的約束條件，迭代次 數(shù)k = k+l，返回步驟3);
[0119] 值得一提的是，本發(fā)明所提出的實(shí)施步驟中的目標(biāo)函數(shù)可根據(jù)電力市場(chǎng)、節(jié)能發(fā) 電調(diào)度W及=公調(diào)度等不同調(diào)度模式的需要，靈活選擇和定制經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、煤耗最低或者 電量進(jìn)度均衡等不同優(yōu)化目標(biāo)，約束條件可W根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)一步添加機(jī)組、直流系統(tǒng)實(shí) 際運(yùn)行約束條件，可擴(kuò)展性強(qiáng)。因此，W上實(shí)施步驟僅用W說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方 案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍 當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，該方法采用奔 德斯分解法協(xié)調(diào)風(fēng)電的交直流互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化，該方法主要包括以下步驟： 獲取動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 1) 根據(jù)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型及多個(gè)時(shí)段的子 模型，其中，動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的主模型為考慮直流運(yùn)行特性約束和電容/電抗器投切次數(shù) 約束限制的多時(shí)段動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型，子模型為各時(shí)段考慮交流潮流約束、直流穩(wěn)態(tài) 運(yùn)行約束、雙饋風(fēng)機(jī)運(yùn)行約束以及電容/電抗運(yùn)行特性約束的最優(yōu)潮流優(yōu)化模型，并將相應(yīng) 迭代次數(shù)k置0; 2) 采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法，求解動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化主模型，得到主模型的最優(yōu) 解，，并將計(jì)算結(jié)果傳遞給各時(shí)段子模型； 3) 采用非線性內(nèi)點(diǎn)法并行計(jì)算求解各子模型： 4) 將主模型的最優(yōu)解代入子模型作為已知條件構(gòu)造子模型約束，并行計(jì)算校驗(yàn)各個(gè)子 模型的優(yōu)化目標(biāo)ω是否為0，如果各子模型優(yōu)化目標(biāo)ω均為〇，或達(dá)到迭代最大次數(shù)將所得 結(jié)果作為該交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化的最優(yōu)解，迭代流程結(jié)束，將所得 結(jié)果發(fā)放給各機(jī)組作為交直流互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)、火協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方案;否則轉(zhuǎn)步驟5); 5) 如果所有子模型ω矣〇或部分子模型ω矣〇,根據(jù)奔德斯分解協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，構(gòu)建所 有優(yōu)化目標(biāo)不為〇時(shí)段子模型的奔德斯反饋約束條件； 6) 將所述奔德斯反饋約束條件均反饋回主模型作為主模型新增的約束條件，迭代次數(shù) k = k+l，返回步驟3)。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK105846456SQ201610319481
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】夏葉, 王斌, 夏清, 汪洋, 張慧玲, 韓紅衛(wèi)
【申請(qǐng)人】清華大學(xué), 國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司