一種時空分解協(xié)調的交直流互聯(lián)電網日前機組組合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種時空分解協(xié)調的交直流互聯(lián)電網日前機組組合方法，屬于電力調度自動化技術領域，該方法包括：獲取機組組合基礎數(shù)據(jù)；根據(jù)機組組合基礎數(shù)據(jù)構建機組組合的主模型及多個時段的子模型，采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法，求解機組組合主模型，得到主模型的最優(yōu)解，并傳遞至各子模型，采用非線性內點法并行計算求解各子模型；若各個子模型的優(yōu)化目標為0將所得結果作為該交直流互聯(lián)電網日前機組組合的最優(yōu)解，將所得結果發(fā)放給各機組作為交直流互聯(lián)電網日前機組組合計劃方案；本發(fā)明本發(fā)明可用于優(yōu)化含大量高壓直流輸電線接入的電網，顯著提升計算精確度，有效保障了發(fā)輸電計劃的安全性，具有重要的現(xiàn)實意義和良好的應用前景。
【專利說明】
-種時空分解協(xié)調的交直流互聯(lián)電網日前機組組合方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于電力調度自動化技術領域，特別提供了一種時空分解協(xié)調的交直流互 聯(lián)電網日前機組組合方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，特高壓直流輸電技術在中國實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，大規(guī)模交直流互聯(lián)電網 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。隨著交直流互聯(lián)電網的 快速發(fā)展，傳統(tǒng)的安全約束機組組合計劃和直流輸電計劃已經難W適應未來發(fā)展的需求， 面臨巨大的挑戰(zhàn)。
[0003] 在交直流互聯(lián)電網中，由于直流輸電功率直接影響直流送受端電網機組的啟停和 發(fā)電計劃，而且直流系統(tǒng)的運行方式與電網有功、無功潮流分布關系密切，因而在制定次日 機組組合計劃時，必須建立交流潮流模型描述電網潮流分布約束，同時在發(fā)輸電計劃中精 細化考慮直流系統(tǒng)的非線性穩(wěn)態(tài)運行特性，實現(xiàn)機組啟停和系統(tǒng)有功、無功平衡的協(xié)調優(yōu) 化，其模型、算法的復雜度遠非傳統(tǒng)發(fā)電計劃所能比擬。由于機組組合本身已屬于大規(guī)模復 雜混合整數(shù)規(guī)劃問題，若進一步疊加交流潮流及直流輸電系統(tǒng)運行約束，將使得模型更加 復雜。
[0004] 同時，在實際工作中，上級調度機構將優(yōu)化確定的直流輸電計劃下發(fā)下級調度機 構，做為其確定區(qū)域內機組組合和發(fā)電計劃的邊界條件。上級調度機構在多區(qū)域機組組合 中為了減小問題規(guī)模、降低求解難度，只是簡單考慮了直流潮流模型，雖然優(yōu)化結果中已包 含全網機組組合計劃，但是由于沒有兼顧無功電壓約束、沒有考慮直流系統(tǒng)運行特性，其結 果可能造成局部無功缺額和電壓問題，因此交直流互聯(lián)電網機組組合還必須能夠兼容考慮 各類直流聯(lián)絡線實用化約束，實現(xiàn)對直流功率計劃的協(xié)調優(yōu)化和閉環(huán)反饋，進一步增加了 該問題的復雜性。
[0005] 現(xiàn)有的安全約束機組組合(SCUC)問題一般僅基于直流潮流約束，優(yōu)化機組啟停和 發(fā)電計劃，不考慮節(jié)點電壓約束和交流網損。大量研究文獻采用拉格朗日乘子法、分支界定 法和分解協(xié)調方法解決該直流潮流SCUC問題。已有研究化OTFJOU A，SHAHIDE冊OUR M，F(xiàn)U Y,et al.Security-constrained unit commitment with AC/DC transmission systems (交直流電網安全約束機組組合）.IE邸IYansactions on化wer Systems,2010,25(1): 531-542.)提出了考慮交直流電網安全約束機組組合的求解方法，并提出了分解算法解決 該復雜優(yōu)化問題，但建模中沒有將直流系統(tǒng)狀態(tài)變量納入機組組合協(xié)調優(yōu)化，難W充分發(fā) 掘直流系統(tǒng)的優(yōu)化運行潛力;沒有考慮直流運行電量、直流運行穩(wěn)定性等實用化約束條件， 沒有構造考慮交流潮流和直流穩(wěn)態(tài)運行約束的直流聯(lián)絡線計劃反饋校正約束，難W實現(xiàn)輸 電計劃和機組組合之間的閉環(huán)協(xié)調;求解方法中提出線性化迭代的思路，計算效率難W滿 足實際應用的需求。已有的中國發(fā)明專利申請文件(江全元，周博然，徐凱.一種高效求解含 有交流潮流的機組組合方法:浙江，CN102684190A[P]. 2012-09-19)提出了一種高效求解考 慮交流潮流機組組合的方法，該方法建立了考慮交流潮流的機組組合模型，并且提出了基 于擴展拉格朗日法的求解方法。然而，該方法中未考慮直流穩(wěn)態(tài)運行約束，難W滿足當前交 直流互聯(lián)電網機組組合計劃制定的要求;此外，基于擴展拉格朗日法的計算方法求解機組 組合運類問題時，存在對偶優(yōu)化間隙問題，難W確保最優(yōu)解，而且拉格朗日方法的迭代步長 和迭代方向選擇依賴于算法設計的合理性，容易造成計算過程中迭代震蕩，計算時間過長。
[0006] 隨著大量高壓直流輸電線路接入電網，直流輸電計劃在跨區(qū)電力輸送和電力電量 平衡方面正在發(fā)揮越來越重要的作用。特別是在中國，直流輸電線路連接不同的區(qū)域和市 場，直流每日輸電計劃必須考慮年度、月度等周期交易合同的分解電量約束。此外，直流的 一些實際運行約束也需要在日前調度計劃中考慮，例如直流功率階梯化約束、爬坡速率約 束、功率最大調節(jié)次數(shù)約束等。所有運些約束都要求直流輸送功率和機組開機組合和出力 方式聯(lián)合優(yōu)化，達到交直流互聯(lián)電網整體最優(yōu)運行。因此，如何解決交直流互聯(lián)電網機組組 合的高效計算問題成為當前實際電力調度運行工作中亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，提供一種時空分解協(xié)調的交直流互 聯(lián)電網日前機組組合方法，本發(fā)明能夠精細化考慮交直流互聯(lián)電網交流潮流約束和直流系 統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束，通過機組運行方式和直流系統(tǒng)內部控制參數(shù)的協(xié)調優(yōu)化獲得潛在的優(yōu)化 效益;通過精細化考慮交流潮流約束和直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束，有效保障了發(fā)輸電計劃的 安全性;通過奔德斯分解協(xié)調理論，設計主、子模型閉環(huán)迭代、并行校核的方法，主模型實現(xiàn) 時間維度多時段的協(xié)調優(yōu)化，子模型全面考慮空間維各節(jié)點和網絡之間的交流潮流約束和 直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束，實現(xiàn)空間維度的協(xié)調。
[000引本發(fā)明提出的一種時空分解協(xié)調的交直流互聯(lián)電網日前機組組合方法，其特征在 于，該方法采用奔德斯分解法協(xié)調優(yōu)化交直流互聯(lián)電網的日前機組組合，該方法主要包括 W下步驟：
[0009] 1)獲取機組組合基礎數(shù)據(jù)；
[0010] 2)根據(jù)機組組合基礎數(shù)據(jù)構建機組組合的主模型及多個時段的子模型，其中，機 組組合的主模型為考慮直流運行特性約束的機組組合模型，機組組合的子模型為各時段考 慮交流潮流、直流穩(wěn)態(tài)運行約束的非線性最優(yōu)潮流優(yōu)化模型；
[0011] 3)采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法，求解機組組合主模型，得到主模型的最優(yōu)解，包括 機組啟停計劃、機組有功出力計劃、直流輸電有功計劃，并傳遞至各子模型，并將相應迭代 次數(shù)k置0，；
[0012] 4)采用非線性內點法并行計算求解各子模型；
[0013] 將主模型的最優(yōu)解代入子模型約束作為已知條件，并行計算校驗各個子模型的優(yōu) 化目標《是否為0，如果各子優(yōu)化目標《均為《 =0，或達到迭代最大次數(shù)，將所得結果作為 該交直流互聯(lián)電網日前機組組合的最優(yōu)解，迭代流程結束，將所得結果發(fā)放給各機組作為 交直流互聯(lián)電網日前機組組合計劃方案;否則轉步驟(5);
[0014] 5)如果所有子模型CO聲0或部分子模型CO聲0,根據(jù)奔德斯分解協(xié)調優(yōu)化方法，構 建所有優(yōu)化目標不為加寸段子模型的奔德斯反饋約束條件；
[0015] 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)。
[0016] 本發(fā)明的技術特點及有益效果：
[0017] 本發(fā)明能夠在機組組合模型中精細化考慮交流潮流約束和直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約 束，實現(xiàn)了系統(tǒng)機組啟停狀態(tài)、出力、直流傳輸功率W及電網有功、無功的協(xié)調優(yōu)化。針對該 復雜模型，本發(fā)明基于奔德斯分解協(xié)調理論，構建了主、子問題分解迭代模式，將該復雜混 合整數(shù)非線性規(guī)劃問題分解為一個時間維度協(xié)調優(yōu)化的混合整數(shù)線性規(guī)劃主問題和若干 個空間維度協(xié)調優(yōu)化的非線性規(guī)劃子問題求解，通過并行主、子迭代求解，在保證優(yōu)化精度 的前提下，有效提高了計算效率?；谥袊〖夒娋W實際數(shù)據(jù)的測試分析表明，本發(fā)明提出 的模型和方法能夠有效滿足現(xiàn)有實際調度工作的需求，從計算效益分析，本發(fā)明因詳細考 慮系統(tǒng)的運行約束條件，所得系統(tǒng)運行成本比現(xiàn)有常用基于直流潮流的傳統(tǒng)機組組合方法 降低了 0.4%，而計算效率提高了 70.6%。綜上，本發(fā)明提出的一種時空分解協(xié)調的交直流 互聯(lián)電網日前機組組合方法，具有計算高效、結果更優(yōu)的特點，為交直流互聯(lián)電網機組組合 及發(fā)輸電計劃的自動優(yōu)化真正走向實用化奠定了堅實的基礎。電網公司能夠根據(jù)本發(fā)明優(yōu) 化得到的機組啟停計劃和直流輸電計劃，合理控制和經濟調度電網發(fā)電資源，同時滿足電 網安全和潮流優(yōu)化的實際需求，達到資源優(yōu)化配置和節(jié)能減排的目標。
【附圖說明】
[0018] 圖1是是本發(fā)明的方法流程框圖；
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。應當理解，此處所描述 的【具體實施方式】可用W解釋本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明提供的考慮直流系統(tǒng)特性的交直流互聯(lián)電網機組組合優(yōu)化方法，機組組合 優(yōu)化是指W電網運行成本最低、電網能源消耗最少等為目標，W發(fā)電機組啟停狀態(tài)、機組出 力W及直流有功功率計劃為控制變量，滿足電力平衡約束、電量約束、機組運行約束、交流 潮流運行約束、直流穩(wěn)態(tài)運行約束等約束條件，優(yōu)化每天的發(fā)電機組啟停、出力計劃W及直 流輸電功率計劃。
[0021] 本發(fā)明提供了考慮直流系統(tǒng)特性的交直流互聯(lián)電網機組組合優(yōu)化方法，如圖1所 示，包括W下具體實施步驟：
[0022] 1)獲取機組組合基礎數(shù)據(jù)；
[0023] 所述機組組合基礎數(shù)據(jù)是指發(fā)電機組的運行特性數(shù)據(jù)、負荷預測數(shù)據(jù)、各機組日 電量計劃、直流傳輸功率上下限、直流傳輸電量限值、直流功率上調/下調速率限值、交直流 電網拓撲數(shù)據(jù)及優(yōu)化參數(shù)數(shù)據(jù)等構建交直流互聯(lián)電網機組組合計劃數(shù)學模型所需的數(shù)據(jù)；
[0024] 所述發(fā)電機組的運行特性數(shù)據(jù)包括發(fā)電機組的發(fā)電費用函數(shù)、啟機費用函數(shù)、停 機費用函數(shù)、最小開機/停機時間、出力變化上限/下限、最小/最大技術出力數(shù)據(jù)；由電網公 司調度中屯、根據(jù)電廠上報統(tǒng)計后提供。
[0025] 所述負荷預測數(shù)據(jù)為根據(jù)負荷預測軟件工具得到的未來電力負荷需求情況，包括 未來各日各時段電網的系統(tǒng)負荷數(shù)據(jù)、各時段各節(jié)點的節(jié)點負荷數(shù)據(jù)；由電網公司調度中 屯、負荷預測系統(tǒng)提供。
[0026] 所述機組日電量計劃為各機組根據(jù)年度及月度電量計劃，逐日滾動分解所得日電 量計劃；日電量計劃可由電網公司調度中屯、按規(guī)則分解后提供。
[0027] 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 電網公司調度中屯、生產管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0028] 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算時間跨度內電量傳輸 的限值要求；由電網公司交易中屯、交易計劃系統(tǒng)確定，計算前調度中屯、直接從生產管理系 統(tǒng)中獲取。
[0029] 所述直流傳輸功率上調、下調速率限值直流線路功率在單位時間內向上、向下調 整的的功率限制，由電網公司調度中屯、生產管理系統(tǒng)中直接獲取。
[0030] 所述交直流電網拓撲數(shù)據(jù)包括電力網絡的節(jié)點與輸電線路的連接關系、各輸電斷 面的有功潮流極限及其所包含的線路ID、各發(fā)電機組及節(jié)點負荷對每條輸電線路阻抗與導 納、節(jié)點電壓上下限、交流/直流輸電系統(tǒng)控制變量；由電網公司調度中屯、能量管理系統(tǒng)中 直接獲取。
[0031] 2)根據(jù)機組組合基礎數(shù)據(jù)構建機組組合的主模型及多個時段的子模型，其中，機 組組合的主模型為考慮直流運行特性約束的機組組合模型，機組組合的子模型為各時段考 慮交流潮流、直流穩(wěn)態(tài)運行約束的非線性最優(yōu)潮流優(yōu)化模型；
[0032] 具體包括：
[0033] 2-1)構建考慮直流運行特性約束的機組組合主模型：
[0034] 本發(fā)明中的主模型在考慮典型安全約束機組組合約束條件的基礎上，進一步考慮 了直流線路傳輸約束條件，包括直流傳輸電量約束W及平滑性約束等時段間的禪合約束。 因此，主模型為多時段的協(xié)調優(yōu)化，W獲得機組啟停機計劃、發(fā)電出力計劃和直流傳輸功率 計劃的全局最優(yōu)解。主模型所得上述計劃將遞給子模型，進行可行性校驗。
[003引主模型的目標函數(shù)，表達式如式(1)所示：
[0036]
(1)
[0037] 式中，巧為發(fā)電機組i在時段t的有功出力，為主模型優(yōu)化變量;皆為發(fā)電機組i的 發(fā)電費用函數(shù)，由基礎數(shù)據(jù)中獲得;瑪為發(fā)電機組i在時段t的啟停機狀態(tài)變量，為0/1整數(shù) 變量，為主模型優(yōu)化變量;皆為發(fā)電機組i的啟停機費用函數(shù)，由基礎數(shù)據(jù)中獲得;T為優(yōu)化 總時段數(shù)，日前一般為一天96點(時段），15分鐘一點;Ng為發(fā)電機組總數(shù)，由實際規(guī)模確定；
[0038] 主模型的約束條件包括如下：
[0039] ①系統(tǒng)負荷平衡約束如式(2)所示：
[0040]
2)
[0041 ]式中，Dd, t為節(jié)點d在時段t的節(jié)點有功負荷，Nd為負荷節(jié)點總數(shù)，由基礎數(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)，由實際規(guī)模 確定;K為整流器/換流器標志位，整流器取1，逆變器取為該時段的網損松弛變量， 為主模型優(yōu)化變量；
[0042] ②線路有功潮流約束如式(3)所示：
[0043]
待)
[0044] 式中，每、錢、鳴分別為機組、負荷及直流換流器所在節(jié)點i、d、k對線路I的節(jié)點 輸出功率轉移分布因子，該分布因子可由基礎數(shù)據(jù)中網絡拓撲數(shù)據(jù)計算獲得;ffax和f fin分 別為線路1的有功潮流上、下限。A為調整系數(shù)(一般取10%);
[0045] 為直流潮流計算最大經驗偏差。精確潮流限值將在子模型交流潮流約束中集中考 慮，A的引入可在不影響求解最優(yōu)性的前提下，預估全網潮流分布，避免主模型所得最優(yōu)解 潮流越限情況過于嚴重而引起的主、子模型迭代次數(shù)增加；
[0046] ③直流傳輸電量約束如式(4)所示：
[0047]
(4)
[004引式中，終為直流線路k的傳輸電量限值，由基礎數(shù)據(jù)中獲得;Sk為直流線路k輸電電 量的允許偏差比例，可根據(jù)實際工作要求確定(一般設為5% );
[0049] ⑤直流功率上下限約束如式(5):
[00加 ]
(5)；
[0化。式中，巧、巧-分別為直流線路4的傳輸功率上、下限，由基礎數(shù)據(jù)中獲得； [0化2] 偷官流功莖鵬抓約巧如!立（6)所示：
[005；3]
堿
[0化4] 式中，APtfr'、A/瓷r分別為直流線路k的最大允許上調速率、最大允許下調速率.
[0055] ⑦火電機組運行特性約束
[0056] 所述主模型還包括考慮火電機組最大最小出力約束、爬坡速率約束、最小啟停時 間約束、啟停成本約束等運行特性約束條件，運些約束條件為常規(guī)基本約束，此處不再寶 述。
[0057] 所述主模型為考慮直流運行特性約束的安全約束機組組合模型，該模型基于直流 潮流建模，本質為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題。主模型優(yōu)化所得的機組啟停計劃、有功出力計劃 W及直流有功輸電計劃等優(yōu)化結果傳入子模型，作為子模型約束條件的參數(shù)，引導子模型 優(yōu)化的目標和方向。
[005引2-2)各時段考慮交流潮流、直流穩(wěn)態(tài)運行約束的非線性最優(yōu)潮流優(yōu)化子模型：
[0059] 由于主模型中沒有考慮電網交流潮流約束和直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束條件，主模型 所得機組啟停計劃、有功出力計劃W及直流有功輸電計劃等優(yōu)化結果可能造成交流潮流越 限或者不滿足直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束。為此，需要構建精細考慮交流、直流電網控制變量運 行約束條件的子模型，對主模型所得結果進行安全校核。由于所有時段間禪合約束均已在 主模型中考慮，子模型僅需要均針對各個時段進行單時段建模，下述公式中均省略時標t。
[0060] 子模型的目標函數(shù)：由于子模型的主要作用是對主模型的優(yōu)化結果進行安全校 驗，因此主模型將優(yōu)化所得機組啟停計劃、有功出力計劃W及直流有功輸電計劃傳遞給子 模型，子模型優(yōu)化的目標即為所得優(yōu)化結果相對主模型優(yōu)化結果偏離最小；當子模型優(yōu)化 目標為0時，說明子模型優(yōu)化結果與主模型一致，主模型優(yōu)化結果也滿足子模型的約束條 件。因此，子模型的目標函數(shù)表達式如式(7)所示：
[0061]
妍
[0062] 式中，4、竊、4、每為主、子模型間發(fā)電機組有功、無功出力的偏差變量(具體 變量見約束條件（14)-(16)式）；域、％為主、子模型間直流傳輸功率的偏差變量(具體變 量見約束條件（13)式）；該優(yōu)化目標CO度量了主模型的優(yōu)化結果在子模型中的不可行程度， 當《 =0即主模型優(yōu)化結果滿足子模型約束條件，達到主、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。
[0063] 子模型的約束條件包括：
[0064] ①交直流互聯(lián)電網潮流約束: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1+1々仿生||龍具；n、沁太龍具今1、51占片做擊乂衣'9)所示?
[00 化]
[0066] 貨）； '(二
[0067] 式中，巧、盛分別為節(jié)點m上發(fā)電機組注入的有功、無功出力，巧'公:=完0尸S '巧機 皆、泌分別為節(jié)點111上的有功負荷和無功負荷，巧^=完與。'泌=5!1谷。= I定行I W燈
[006引 Vm、Vn分別為節(jié)點m、n的節(jié)點電壓幅值，0mn為節(jié)點m與節(jié)點n的相角差;Gmn、Bmn分別為 連接節(jié)點m和節(jié)點n線路的電導和電納;Vdk、Idk、稱分別為接入節(jié)點i直流線路的換流變交流 側母線電壓、電流及功率因數(shù)角；若節(jié)點m與直流線路整流側相連，則&A=巧，4=巧若節(jié) 點m與直流線路逆變側相連，則Ka =嘴，/,a =/<n; K為直流符號標志同主模型約束(2)解釋，不 再寶述；
[0069] 貨、這;、￥。、￥。、￥<^、1<^、役均為子模型的優(yōu)化變量，直接參與子模型優(yōu)化求解；
[0070] ②直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束:根據(jù)直流系統(tǒng)等值電路，建立直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行約束 如式(10)-(12)所示：
[0071] (10)
[0072]
[0073] (1夢
[0074] 式中，kTk為換流變變比，0dk為換流器的控制角(對于整流器是觸發(fā)角a,對于逆變 器是焰弧角y)，WS巧為換流器功率因數(shù)，運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為交流側母線電壓幅值，運些參 數(shù)均由基礎數(shù)據(jù)中交直流電網拓撲參數(shù)中獲得；
[0075] ③主、子模型連接約束：主要描述子模型所得優(yōu)化變量與傳入主模型優(yōu)化變量之 間的偏差，如式(13)-(16)所示：
[0076]
[0077]
[007引
[0079]
[0080] 式(13)為主、子模型的直流傳輸功率偏差控制約束，其中，貨'為主模型求得的最優(yōu) 直流有功傳輸功率；
[0081] 式（14)為主、子模型的發(fā)電機組有功出力偏差控制約束，其中，咸為主模型求得最 優(yōu)解對應的節(jié)點i上所有發(fā)電機組有功出力之和；
[0082] 式（15)、（16)為主、子模型的發(fā)電機組無功出力偏差控制約束，用于校驗主模型確 定的機組啟停狀態(tài)是否可W滿足系統(tǒng)無功需求，其中，姑為主模型求得最優(yōu)解對應的節(jié)點i 上的發(fā)電機組的啟停狀態(tài)；
[0083] ④潮流限值約束：
[0084] 上述所有潮流變量皆、盛、Vm、目。、￥<^、1<11<、巧、^*、1^、目<^均應滿足相應變量上、下 限約束(相應上、下限約束均由調度中屯、生產管理系統(tǒng)中獲得）；交流線路傳輸潮流約束可 W采用視在功率約束、線路電流約束或者支路注入有功約束=類約束之一，為方便實際應 用，采用支路有功注入約束方式，如式(17)所示：
[0085]
L7)
[0086] 其中，說保;巧為支路mn在節(jié)點m處的有功潮流注入，媒T為相應的注入限值(相應 限值可由調度中屯、生產管理系統(tǒng)中獲得）；
[0087] 構成的子模型為考慮交流潮流和直流線路穩(wěn)態(tài)運行約束的單時段最優(yōu)潮流問題， 本質為復雜非線性規(guī)劃問題。
[0088] 3)采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法求解機組組合主模型，得到主模型的最優(yōu)解，包括 各時段機組啟停計劃《,"、機組有功出力計劃礦％直流功率計劃誓'，并將此最優(yōu)解傳遞給子 模型；若為第一次迭代，迭代次數(shù)k清零，即k = 0化的取值為大于0的正數(shù)，具體應用時可根 據(jù)實際精度要求和時間限制確定迭代次數(shù)上限，建議上限值不超過15次）；
[0089] 4)采用非線性內點法并行計算求解各子模型;將主模型的最優(yōu)解代入子模型約束 作為已知條件，并行計算校驗各個子模型的優(yōu)化目標《是否為0，如果各子優(yōu)化目標《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，或達到迭代最大次數(shù)，將所得結果作為該交直流互聯(lián)電網日前機組組 合的最優(yōu)解，迭代流程結束，將所得結果發(fā)放給各機組作為交直流互聯(lián)電網日前機組組合 計劃方案;否則轉步驟(5);
[0090] 5)如果所有子模型CO聲0或部分子模型CO聲0,即主模型最優(yōu)解不滿足所有子模型 可行性約束條件，需要構建所有優(yōu)化目標不為加寸段子模型的主模型反饋約束條件
[00川如式（18)所示：
[0092]
I：
[0093] 其中，Adk、、、為、相分別為應用數(shù)學內點法求解子模型所得結果中，子模型約束 (13)~（16)的拉格朗日乘子，可在各子模型內點法優(yōu)化計算結果中直接獲得;該反饋約束 描述了根據(jù)主、子模型計算結果偏差，而需要主模型優(yōu)化變量的調整量，W約束的形式反饋 回主模型中，約束變量的優(yōu)化方式。
[0094] 6)將式（18)對應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);
[0095] 為體現(xiàn)本發(fā)明的效益和效率提升，表1對比展示了采用本發(fā)明進行優(yōu)化和采用現(xiàn) 有商用非線性混合整數(shù)規(guī)劃算法(MINLP)進行優(yōu)化的計算時間和發(fā)電成本結果。
[0096] 表1采用本發(fā)明進行優(yōu)化和MINLP算法進行優(yōu)化的結果對比
[0097]
[0098] 由W上具體實施算例可見，本發(fā)明提出的一種時空分解協(xié)調的交直流互聯(lián)電網日 前機組組合方法，計算費用降低了 0.4%，而計算效率提高了 70.6%。按照本發(fā)明所提供的 方法，電網公司能夠根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化得到的機組啟停計劃和直流輸電計劃，合理控制和經 濟調度電網發(fā)電資源，同時滿足電網安全和潮流優(yōu)化的實際需求，達到資源優(yōu)化配置和節(jié) 能減排的目標。說明本發(fā)明能夠滿足電網公司的實際需要，具有重要的現(xiàn)實意義和良好的 應用前景。
[0099] 值得一提的是，本發(fā)明所提出的實施步驟中的目標函數(shù)可根據(jù)電力市場、節(jié)能發(fā) 電調度W及=公調度等不同調度模式的需要，靈活選擇和定制經濟性最優(yōu)、煤耗最低或者 電量進度均衡等不同優(yōu)化目標，約束條件可W根據(jù)實際需求進一步添加機組、直流系統(tǒng)實 際運行約束條件，可擴展性強。因此，W上實施步驟僅用W說明而非限制本發(fā)明的技術方 案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍 當中。
【主權項】
1. 一種時空分解協(xié)調的交直流互聯(lián)電網日前機組組合方法，其特征在于，該方法采用 奔德斯分解法協(xié)調優(yōu)化交直流互聯(lián)電網的日前機組組合，該方法主要包括以下步驟： 1) 獲取機組組合基礎數(shù)據(jù)； 2) 根據(jù)機組組合基礎數(shù)據(jù)構建機組組合的主模型及多個時段的子模型，其中，機組組 合的主模型為考慮直流運行特性約束的機組組合模型，機組組合的子模型為各時段考慮交 流潮流、直流穩(wěn)態(tài)運行約束的非線性最優(yōu)潮流優(yōu)化模型； 3) 采用線性混合整數(shù)規(guī)劃算法，求解機組組合主模型，得到主模型的最優(yōu)解，包括機組 啟停計劃、機組有功出力計劃、直流輸電有功計劃，并傳遞至各子模型，并將相應迭代次數(shù)k 置〇，； 4) 采用非線性內點法并行計算求解各子模型； 將主模型的最優(yōu)解代入子模型約束作為已知條件，并行計算校驗各個子模型的優(yōu)化目 標ω是否為0，如果各子優(yōu)化目標ω均為ω = 〇，或達到迭代最大次數(shù)，將所得結果作為該交 直流互聯(lián)電網日前機組組合的最優(yōu)解，迭代流程結束，將所得結果發(fā)放給各機組作為交直 流互聯(lián)電網日前機組組合計劃方案;否則轉步驟(5); 5) 如果所有子模型ω辛〇或部分子模型ω辛〇，根據(jù)奔德斯分解協(xié)調優(yōu)化方法，構建所 有優(yōu)化目標不為〇時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】H02J5/00GK105978047SQ201610298185
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】夏葉, 王斌, 夏清, 汪洋, 張慧玲, 韓紅衛(wèi)
【申請人】清華大學, 國網寧夏電力公司