一種考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度模型的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度模型。該方法包括：確定優化目標，確定約束條件，進行模型求解。具體步驟見摘要附圖。本發明解決了在現有電網條件和電源結構下提高電網消納大規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組深度調峰和可中斷負荷的風電場 優化調度模型
【技術領域】
[0001] 本發明屬于風電場優化調度控制【技術領域】，具體地，涉及一種考慮大容量燃煤機 組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度模型。
【背景技術】
[0002] 在過去的一段時間，以風能為代表的可再生能源裝機容量保持了迅猛的增長并將 可能進一步大規模增長。但是落后的電網建設和調度管理讓將近的風電設備處于空轉狀 態，風電產能浪費問題日趨嚴重。其主要原因之一是由于風能等可再生資源具有間歇性、隨 機性和反調峰性，大規模并網后，需要在原來的運行基礎上額外安排一定容量的旋轉備用 以響應間歇式電源功率的隨機波動，這會給電力系統安全調度帶來負面影響。因此，如何在 現有電網條件和電源結構下提高電網消納大規模間歇式電源的能力是現在研究的方向所 在。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于，在現有電網條件和電源結構下提高電網消納大規模間歇式電 源的能力。
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種考慮大容量燃煤機組深度調 峰和可中斷負荷的風電場優化調度模型，包括 ：
[0005] 步驟1:確定優化目標；
[0006] 步驟2 :確定約束條件；
[0007] 步驟3 :進行模型求解；
[0008] 進一步地，在步驟1中，優化目標主要包括深度調峰費用、可中斷負荷費用以及網 損最小化。
[0009] 進一步地，在步驟2中，約束條件主要分為動態約束、靜態約束以及不等式約束。 [0010] 進一步地，在步驟3中，主要是利用內點法求解優化調度模型。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實 施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0012] 圖1為本發明考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度模 型流程圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
[0014] 根據本發明實施例，如圖1所示，提供了一種考慮大容量燃煤機組深度調峰和可 中斷負荷的風電場優化調度模型。
[0015] 本實施例的一種考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度 模型，包括：
[0016] 步驟1 :確定優化目標，主要包括從機組煤耗特性、單位發電容量補償費用以及機 組壽命損耗3個方面考慮深度調峰費用，從負荷備用費用和實際發生的負荷損失補償2個 內容考慮可中斷負荷費以及考慮網損最小化。
[0017] F = min ^ {P. ) + ^ g ., {Ρρ) + Ch(P) (1) j'-l /-I /-1
[0018] 其中，F為調峰的總費用；T為研究周期內的總小時數；N為系統內常規發電機的總 數；P it為第i臺發電機在時段t的輸出有功功率;Μ為系統內可中斷負荷數；Pjt為第j個 可中斷負荷在時段t的負荷損失；h(P)為當前潮流下系統中的網損；C為折算為經濟指標 的系數；f為該發電機對應的深度調峰費用；g為該負荷損失的補償費用。
[0019] 步驟2 :確定約束條件，具體為發電機爬坡率約束的動態約束，潮流方程約束、發 電機出力約束、電壓幅值約束、線路潮流約束和可中斷負荷量約束的靜態約束。
[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為發電機的個數；NW為風電機組的個數；Dt為負荷在t時刻的大小；P iDlin和 PiMX分別表示機組i的最小和最大有功功率；Qit表示發電機i在t時刻的無功出力，Q iniin和 Qiniax分別表示機組i的最小無功功率和最大無功功率；Uit表示節點i的電壓，U iDlin和Uiniax 分別表示節點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 :進行模型求解。利用內點法求解優化調度模型。
[0028] 進一步地，在步驟3中，所述通過利用內點法求解優化調度模型，具體包括：
[0029] 構造如下函數
[0030] 1' (X, Ζ, λ, 11) = /(X) + /7 G'(X) + μ1 (Η(Χ) + Ζ) - y j In Ζ , (8) m-\
[0031] 其中，f⑴為目標函數；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。
[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組深度調峰和可中斷負 荷的風電場優化調度模型，具有以下特點：
[0055] (1)從費用最小化和網損最小化兩方面來進行調峰優化
[0056] (2)考慮了動態約束、靜態約束等約束，使模型與現實情況更接近
[0057] (3)利用內點法求解優化調度模型。
[0058] 綜上所述，本發明上述實施例的一種考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷 的風電場優化調度模型，包括確定優化目標，確定約束條件以及進行模型求解。該風電場優 化調度模型，可以為實際電力系統調度運行提供支持。
[0059] 最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明， 盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化調度模型，其特征在 于，包括： 步驟1:確定優化目標； 步驟2 :確定約束條件； 步驟3 :進行模型求解。
2. 根據權利要求1所述的考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化 調度模型，其特征在于，在步驟1中，所述的優化目標主要是從機組煤耗特性、單位發電容 量補償費用以及機組壽命損耗3個方面考慮的深度調峰費用，從負荷備用費用和實際發生 的負荷損失補償2個內容考慮的可中斷負荷費以及網損最小化。
3. 根據權利要求1所述的考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化 調度模型，其特征在于，在步驟2中，所述的約束條件，具體包括：發電機爬坡率約束的動態 約束，潮流方程約束、發電機出力約束、電壓幅值約束、線路潮流約束和可中斷負荷量約束 的靜態約束。
4. 根據權利要求1所述的考慮大容量燃煤機組深度調峰和可中斷負荷的風電場優化 調度模型，其特征在于，在步驟3中，利用內點法求解優化調度模型。具體包括： 構造如下函數
其中，f(X)為目標函數；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。 對各個變量的偏微分方程為
上述拉格朗日最優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 優先權日:2014年9月25日
【發明者】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:國家電網公司, 國網甘肅省電力公司電力科學研究院, 華北電力大學