一種基于隨機(jī)對偶動態(tài)理論的電網(wǎng)規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于隨機(jī)對偶動態(tài)理論的電網(wǎng)規(guī)劃 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于負(fù)荷和發(fā)電容量的逐年增加，需要對電網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng)W提高其傳輸容量，優(yōu)化 線路投資成本，并使其滿足一定的運(yùn)行安全約束，運(yùn)就是電網(wǎng)規(guī)劃要解決問題。伴隨著可再 生能源的大規(guī)模接入，需要W長距離輸送的方式將遠(yuǎn)離負(fù)荷中屯、的可再生能源輸送到負(fù)荷 中屯、。由于可再生能源的間歇性，W及長距離輸送的困難性，提高了電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜度。
[0003] 在現(xiàn)有的電網(wǎng)規(guī)劃研究中，越來越多的研究考慮電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷不確定性和可 再生能源不確定性。多種方法被用來解決電網(wǎng)規(guī)劃中的不確定性，其中包括隨機(jī)對偶動態(tài) 理論（Stochastic Dual Dynamic Programming，SDDP)。在文南犬《Generation expansion planning under uncertainty with emissions quotas》（Electric Power Systems Research ,2014, vol. 114, pp. 78-85)中利用SDDP研究發(fā)電規(guī)劃中的不確定性；在文獻(xiàn) 《Power System Investment Planning using Stochastic Dual Dynamic Programming》 (Doctor of Philosophy,Electrical and Computer Engineering,University of CanterbuiT，2008)中采用SDDP方法研究了輸電-發(fā)電規(guī)劃問題；在文獻(xiàn)《Sampling strategies and stopping criteria for stochastic dual dynamic programming:a C曰Se study in long-term hydrotherm曰I scheduling》（Energy Systems ,2011,vol.2, PP . 1-31)和文南犬《Stochastic Hydro-Thermal Scheduling Under C02Emissions Cons1:raints》（I 邸 E Transactions on Power Systems,2012,vol.27pp.58-68)中采用 SDDP方法研究了火電-水電調(diào)度問題。
[0004] 在現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃研究中，對于N-k安全校驗(yàn)考慮不足。大多數(shù)處理方法為在規(guī)劃最 后階段進(jìn)行N-k校驗(yàn)，如果不滿足N-k校驗(yàn)，則對相關(guān)線路進(jìn)行加固。運(yùn)樣的處理方法可能得 不到最優(yōu)的規(guī)劃方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于隨機(jī)對偶動態(tài)理論的電網(wǎng)規(guī) 劃方法，采用Benders分解法將電網(wǎng)規(guī)劃階段分解為電網(wǎng)規(guī)劃主階段和電網(wǎng)規(guī)劃子階段，并 在電網(wǎng)規(guī)劃主階段和電網(wǎng)規(guī)劃子階段分別對電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，最終采用隨機(jī)對 偶動態(tài)理論優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供一種基于隨機(jī)對偶動態(tài)理論的電網(wǎng)規(guī)劃方法，所述方法包括W下步 驟：
[000引步驟1:建立電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型；
[0009] 步驟2:選取電網(wǎng)擔(dān)行場景；
[0010] 步驟3:求解電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型；
[0011] 步驟4:對電網(wǎng)運(yùn)行場景進(jìn)行校驗(yàn)；
[0012] 步驟5:采用隨機(jī)對偶動態(tài)理論優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。
[0013] 所述步驟1中，考慮負(fù)荷和可再生能源的不確定性，W線路投資成本和期望運(yùn)行成 本之和最小為目標(biāo)建立電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，目標(biāo)函數(shù)F表示為：
(1)
[0015]目標(biāo)函數(shù)F相應(yīng)的約束條件如下：
[0027]其中，表示第t-1年的通脹率，t = l，2,…，NT，NT表示規(guī)劃年限;E表示所有線路 集合，Eo表示現(xiàn)有線路集合；表示第t年線路e的狀態(tài);ND表示每年劃分的負(fù)荷時(shí)間段數(shù)，d =1，2,…，ND; Ad表示每個(gè)時(shí)間段的小時(shí)數(shù);Cg表示發(fā)電機(jī)g的發(fā)電成本，g=l，2,…，Gt,Gt 表示第t年的發(fā)電機(jī)集合V阻表示計(jì)算期望值，C表示隨機(jī)變量的樣本，且表示所有隨 機(jī)變量的樣本集；P二(《)表示發(fā)電機(jī)g在第t年第d個(gè)時(shí)段正常運(yùn)行、樣本C下的發(fā)電功率； Gi,t表示第t年節(jié)點(diǎn)i上的發(fā)電機(jī)集合；P品(《)表示發(fā)電機(jī)g在第t年第d個(gè)時(shí)段事故S、樣本寫 下的發(fā)電功率;E.1表示末端為節(jié)點(diǎn)i的線路集合，Ei.表示始端為節(jié)點(diǎn)i的線路集合；乂 表示線路e在第t年第d個(gè)時(shí)段事故S、樣本C下的傳輸功率；片品(。表示可再生能源W在第t年 第d個(gè)時(shí)段事故S、樣本C下的發(fā)電功率，W=I，2,…，Wi,t，Wi,t表示第t年節(jié)點(diǎn)i上的可再生能 源集合；托'/(《)表示在第t年第d個(gè)時(shí)段事故s、樣本C下節(jié)點(diǎn)i的甩負(fù)荷量；巧./《)表示第t年 第d個(gè)時(shí)段、樣本C下接在節(jié)點(diǎn)i上的負(fù)荷;Be表示線路e的電抗;ie和je分別表示線路e的始端 節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)；引表示第t年第d個(gè)時(shí)段事故S、樣本C下的始端節(jié)點(diǎn)ie的相角； 表示第t年第d個(gè)時(shí)段事故S、樣本C下的末端節(jié)點(diǎn)je的相角;Me表示常數(shù)；％表示線路e在事 故S下的狀態(tài)，/；;取O表示正常運(yùn)行，其取1表示退出運(yùn)行；.忘表示線路e在事故S下的最大容 量；:?表示發(fā)電機(jī)g在第t年的發(fā)電容量；巧,,巧)表示第t年第d個(gè)時(shí)段、樣本C下可再生能源 W的最大發(fā)電功率;O為給定的可再生能源利用率；I S I表示事故S中發(fā)生退出運(yùn)行的線路個(gè) 數(shù)；e ISI表示在事故S下允許的甩負(fù)荷比例；S表示所有事故集合;So表示正常運(yùn)行狀態(tài)；八表 示隨機(jī)變量給定樣本集合，CE A ;巧(>-!表示第t年第d個(gè)時(shí)段、樣本C下的負(fù)荷;B表示節(jié)點(diǎn) 集合;inve表示線路e的年投資成本，其表示為：
[00巧]inve = Ce ? r(l+;r)y/((l+;r)y-l) (13)
[0029] 其中，Ce表示線路e的總投資成本，r表示通脹率，y表示線路成本回收年限。
[0030] 所述步驟2中，電網(wǎng)運(yùn)行場景的選取包括W下兩種情況：
[0031] 1)負(fù)荷大、且可再生能源發(fā)電功率小的情形下，電網(wǎng)能夠?qū)鹘y(tǒng)發(fā)電功率輸出給 負(fù)荷；
[0032] 2)負(fù)荷大、且可再生能源發(fā)電功率大的情形下，電網(wǎng)能夠?qū)⒖稍偕茉窗l(fā)電功率 輸送給負(fù)荷。
[0033] 所述步驟3中，先采用Benders分解法將電網(wǎng)規(guī)劃階段分解為電網(wǎng)規(guī)劃主階段和電 網(wǎng)規(guī)劃子階段，并在電網(wǎng)規(guī)劃主階段和電網(wǎng)規(guī)劃子階段分別對電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求 解。
[0034] 在電網(wǎng)規(guī)劃主階段對電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，包括：
[0035] W電網(wǎng)規(guī)劃主階段中線路投資成本和期望運(yùn)行成本之和最小為目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)fi 表不為：
(14
[0037] 其中，乂-嗦示第t-1年線路e的狀態(tài)；
[0038] 目標(biāo)函數(shù)fi對應(yīng)的約束條件為式(11)和（12)。
[0039] 在電網(wǎng)規(guī)劃子階段，根據(jù)事故數(shù)量的不同，有Isl =0，1，2,…，k，k表示需要考慮的 N-k安全校驗(yàn)的等級，將電網(wǎng)規(guī)劃子階段劃分為k+1類;具體分為W下兩種情況：
[0040] 1)電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，I S I = 0，記為SP-O，需要校驗(yàn)在給定場景下，甩負(fù)荷和可 再生能源利用率能夠達(dá)到要求;將SP-O劃分為SP-〇(t，d，C)，W甩負(fù)荷量和可再生能源利用 量之和最小為目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)f 2表示為：
(15)
[0042] 目標(biāo)函數(shù)f2對應(yīng)的約束條件如下：
[0043]
[0050]其中，扮貨)表示在第t年第d個(gè)時(shí)段正常運(yùn)行、樣本C下節(jié)點(diǎn)i的甩負(fù)荷量；齊巧) 表示第t年第d個(gè)時(shí)段正常運(yùn)