一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型。該方法包括：確定優(yōu)化目標(biāo)，確定約束條件，進(jìn)行模型求解。具體步驟見摘要附圖。本發(fā)明解決了在現(xiàn)有電網(wǎng)條件和電源結(jié)構(gòu)下提高電網(wǎng)消納大規(guī)模間歇式電源的能力的問題。
【專利說明】一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場 優(yōu)化調(diào)度模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種考慮大容量燃煤機(jī) 組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型。

【背景技術(shù)】
[0002] 在過去的一段時間，以風(fēng)能為代表的可再生能源裝機(jī)容量保持了迅猛的增長并將 可能進(jìn)一步大規(guī)模增長。但是落后的電網(wǎng)建設(shè)和調(diào)度管理讓將近的風(fēng)電設(shè)備處于空轉(zhuǎn)狀 態(tài)，風(fēng)電產(chǎn)能浪費問題日趨嚴(yán)重。其主要原因之一是由于風(fēng)能等可再生資源具有間歇性、隨 機(jī)性和反調(diào)峰性，大規(guī)模并網(wǎng)后，需要在原來的運行基礎(chǔ)上額外安排一定容量的旋轉(zhuǎn)備用 以響應(yīng)間歇式電源功率的隨機(jī)波動，這會給電力系統(tǒng)安全調(diào)度帶來負(fù)面影響。因此，如何在 現(xiàn)有電網(wǎng)條件和電源結(jié)構(gòu)下提高電網(wǎng)消納大規(guī)模間歇式電源的能力是現(xiàn)在研究的方向所 在。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，在現(xiàn)有電網(wǎng)條件和電源結(jié)構(gòu)下提高電網(wǎng)消納大規(guī)模間歇式電 源的能力。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào) 峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型，包括 ：
[0005] 步驟1:確定優(yōu)化目標(biāo)；
[0006] 步驟2 :確定約束條件；
[0007] 步驟3 :進(jìn)行模型求解；
[0008] 進(jìn)一步地，在步驟1中，優(yōu)化目標(biāo)主要包括深度調(diào)峰費用、可中斷負(fù)荷費用以及網(wǎng) 損最小化。
[0009] 進(jìn)一步地，在步驟2中，約束條件主要分為動態(tài)約束、靜態(tài)約束以及不等式約束。 [0010] 進(jìn)一步地，在步驟3中，主要是利用內(nèi)點法求解優(yōu)化調(diào)度模型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0012] 圖1為本發(fā)明考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模 型流程圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明實施例，如圖1所示，提供了一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可 中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型。
[0015] 本實施例的一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度 模型，包括：
[0016] 步驟1 :確定優(yōu)化目標(biāo)，主要包括從機(jī)組煤耗特性、單位發(fā)電容量補(bǔ)償費用以及機(jī) 組壽命損耗3個方面考慮深度調(diào)峰費用，從負(fù)荷備用費用和實際發(fā)生的負(fù)荷損失補(bǔ)償2個 內(nèi)容考慮可中斷負(fù)荷費以及考慮網(wǎng)損最小化。
[0017] F = min ^ {P. ) + ^ g ., {Ρρ) + Ch(P) (1) j'-l /-I /-1
[0018] 其中，F(xiàn)為調(diào)峰的總費用；T為研究周期內(nèi)的總小時數(shù)；N為系統(tǒng)內(nèi)常規(guī)發(fā)電機(jī)的總 數(shù)；P it為第i臺發(fā)電機(jī)在時段t的輸出有功功率;Μ為系統(tǒng)內(nèi)可中斷負(fù)荷數(shù)；Pjt為第j個 可中斷負(fù)荷在時段t的負(fù)荷損失；h(P)為當(dāng)前潮流下系統(tǒng)中的網(wǎng)損；C為折算為經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 的系數(shù)；f為該發(fā)電機(jī)對應(yīng)的深度調(diào)峰費用；g為該負(fù)荷損失的補(bǔ)償費用。
[0019] 步驟2 :確定約束條件，具體為發(fā)電機(jī)爬坡率約束的動態(tài)約束，潮流方程約束、發(fā) 電機(jī)出力約束、電壓幅值約束、線路潮流約束和可中斷負(fù)荷量約束的靜態(tài)約束。
[0020] -aid_ 彡 Pit-Pi(t+1)彡 aiup ⑵
[0021] i#+Zm =。 (3) i=l /-1
[0022] pimin 彡 pit 彡 pimax ⑷
[0023] Qimin 彡 Qit 彡 Qimax (5)
[0024] Uimin 彡 Uit 彡 Uimax (6) 「00251 pi << pi << pi (7)
[0026] 其中，N為發(fā)電機(jī)的個數(shù)；NW為風(fēng)電機(jī)組的個數(shù)；Dt為負(fù)荷在t時刻的大??；P iDlin和 PiMX分別表示機(jī)組i的最小和最大有功功率；Qit表示發(fā)電機(jī)i在t時刻的無功出力，Q iniin和 Qiniax分別表示機(jī)組i的最小無功功率和最大無功功率；Uit表示節(jié)點i的電壓，U iDlin和Uiniax 分別表示節(jié)點i的最小電壓和最大電壓；表示支路i的潮流，-和 別表示支路i的最小潮流和最大潮流
[0027] 步驟3 :進(jìn)行模型求解。利用內(nèi)點法求解優(yōu)化調(diào)度模型。
[0028] 進(jìn)一步地，在步驟3中，所述通過利用內(nèi)點法求解優(yōu)化調(diào)度模型，具體包括：
[0029] 構(gòu)造如下函數(shù)
[0030] 1' (X, Ζ, λ, 11) = /(X) + /7 G'(X) + μ1 (Η(Χ) + Ζ) - y j In Ζ , (8) m-\
[0031] 其中，f⑴為目標(biāo)函數(shù)；G⑴為等式約束；Η⑴為不等式約束；λ、μ為對等式和 不等式約束的拉格朗日乘子；Υ為擾動因子；Ζ為松弛變量； ni為不等式維數(shù)。
[0032] 對各個變量的偏微分方程為
[0033] G (X，Z，人 /〇 =./:' + G; 乂 + //;" (9)
[0034] ΠΛΧ,Ζ,λ,μ) = μτ -γβτΖ-1 (10)
[0035] ^(X,Z,A//)-Gy(X) (11)
[0036] ^(Χ,Ζ,λ,μ)^/!1 (Χ) + Ζτ (12)
[0037] Hessian矩陣則可寫為
[0038] (X, Ζ,λ,μ) = + GZYA + Η ^ (μ) (13)
[0039] 上述拉格朗日最優(yōu)ΚΚΤ條件為
[0040] F (X, Ζ, λ , μ ) = 〇 (14)
[0041] Ζ > 0, μ > Ο (15) '(Ι/ν)Γ
[0042] F(X,Z,i,//)= μΖ Υβ (16) G(X) Η(Χ) + Ζ
[0043] 利用牛頓-拉夫遜法求解上述方程： 'ΔΧ' r ? ΔΖ
[0044] [fx Fz Fa FM] αλ =-F{X,Z,A,M) (17)
[0045] 通過變換可得：
[0046] Δ μ = - μ +Τ1 ( y e~ μ Δ Ζ) (18)
[0047] ΔΖ = -Η(Χ)-Ζ-ΗχΔΧ (19)
[0048] 將式（18)和式（19)代入式（17)，得出： ~MGiJAXl Γ-iV ' 、
[0049] a ., = ".v. (20)
[0050] 通過如下步驟進(jìn)行求解：
[0051] 利用式（20)計算ΛΧ和Λ λ
[0052] 利用式（19)計算Λ Ζ
[0053] 利用式（18)計算Λ μ
[0054] 上述實例分析表明：上述實施例的一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù) 荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型，具有以下特點：
[0055] (1)從費用最小化和網(wǎng)損最小化兩方面來進(jìn)行調(diào)峰優(yōu)化
[0056] (2)考慮了動態(tài)約束、靜態(tài)約束等約束，使模型與現(xiàn)實情況更接近
[0057] (3)利用內(nèi)點法求解優(yōu)化調(diào)度模型。
[0058] 綜上所述，本發(fā)明上述實施例的一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷 的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型，包括確定優(yōu)化目標(biāo)，確定約束條件以及進(jìn)行模型求解。該風(fēng)電場優(yōu) 化調(diào)度模型，可以為實際電力系統(tǒng)調(diào)度運行提供支持。
[0059] 最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型，其特征在 于，包括： 步驟1:確定優(yōu)化目標(biāo)； 步驟2 :確定約束條件； 步驟3 :進(jìn)行模型求解。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化 調(diào)度模型，其特征在于，在步驟1中，所述的優(yōu)化目標(biāo)主要是從機(jī)組煤耗特性、單位發(fā)電容 量補(bǔ)償費用以及機(jī)組壽命損耗3個方面考慮的深度調(diào)峰費用，從負(fù)荷備用費用和實際發(fā)生 的負(fù)荷損失補(bǔ)償2個內(nèi)容考慮的可中斷負(fù)荷費以及網(wǎng)損最小化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化 調(diào)度模型，其特征在于，在步驟2中，所述的約束條件，具體包括：發(fā)電機(jī)爬坡率約束的動態(tài) 約束，潮流方程約束、發(fā)電機(jī)出力約束、電壓幅值約束、線路潮流約束和可中斷負(fù)荷量約束 的靜態(tài)約束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮大容量燃煤機(jī)組深度調(diào)峰和可中斷負(fù)荷的風(fēng)電場優(yōu)化 調(diào)度模型，其特征在于，在步驟3中，利用內(nèi)點法求解優(yōu)化調(diào)度模型。具體包括： 構(gòu)造如下函數(shù)
其中，f(X)為目標(biāo)函數(shù)；G(X)為等式約束；H(X)為不等式約束八、y為對等式和不等 式約束的拉格朗日乘子；Y為擾動因子；Z為松弛變量；Iii為不等式維數(shù)。 對各個變量的偏微分方程為
上述拉格朗日最優(yōu)KKT條件為
【文檔編號】H02J3/00GK104268403SQ201410498571
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】鄭晶晶, 付熙瑋, 王維洲, 姜希偉, 劉福潮, 王建波, 杜培東, 郭鵬, 張建華, 夏鵬, 韓永軍, 蔡萬通, 李亞龍, 劉文穎 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)