光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電力系統運行、分析及調度技術領域，尤其設及光伏并網下基于網絡 安全約束的機組組合方法。
【背景技術】
[0002] 考慮安全約束的機組組合（SCUC)指在滿足網絡安全約束的前提下使某個或多個 目標函數最優化而得出的機組啟停計劃，是制定發電計劃的中屯、環節，在電力系統短期運 行中，能夠為電能資源進行結構性的優化。大量的光伏并網會對電網系統造成沖擊，為了抑 制該沖擊所帶來的安全問題，使資源獲得更大面積的優化配置，充分調動電網的輸電能力， 實現電網安全與經濟相統一。因此，如何實現大規模光伏并網與電網安全約束機組組合的 銜接，將會成為一個至關重要的問題。
[0003] 國內外關于求解機組組合的方法很多，但是求解光伏并網下考慮安全約束機組組 合的非常少；如優先級表法、智能算法及拉格朗日松弛法等算法，適應于求解普通機組組合 問題，對于求解安全約束機組組合仍不夠全面。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的是現有技術中缺少在光伏并網下考慮網絡安全約束機組組合的 全面的計算方法等技術問題，從而提供一種合理高效的基于Benders算法的光伏并網下基 于網絡安全約束的機組組合方法。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：
[0006] 一種光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在于：步驟如下：
[0007] 步驟1 ;利用經典7場景模型對系統未來24小時的負荷及光伏發電功率做出預 測；
[000引步驟2 ;建立光伏并網下基于網絡安全約束機組組合的計算模型，依據實際電網 運行特點描述目標函數W及約束條件；
[0009] 步驟3 ;利用發電機輸出功率轉移因子對網絡安全約束中直流潮流約束條件進行 簡化，使得該約束條件只與傳輸線路參數有關；
[0010] 步驟4 ;運用Benders算法將計及安全約束的機組組合問題分解成兩個相互制約 的子問題，分別為無網絡安全約束機組組合問題SP1和計及網絡安全約束機組組合的支路 有功功率檢測問題SP2 ;
[0011] 步驟5 ;運用CPLEX工具計算無網絡安全約束機組組合問題SP1，獲得此時各機組 的啟停方案；
[0012] 步驟6 ;將步驟（5)所得機組啟停方案作為計及網絡安全約束機組組合的支路有 功功率檢測問題SP2運算的初始值，在目標函數及網絡安全約束中增加懲罰變量X1，計算 SP2,并檢測步驟（5)所得的啟停方案是否會造成支路有功功率越限，若不越限，則步驟巧） 所得機組啟停方案為系統最優方案；若越限，則進行下一步；
[0013] 步驟7 ;將步驟化）中得到的非0懲罰變量值進行標記，并在SPl中增加一個新的 約束條件，然后計算SP1，重復步驟5和步驟6使SP1和SP2反復相互迭代，直至得到系統最 優方案。
[0014] 所述步驟（1)中，經典7場景模型對系統負荷建立的模型為女二D,'(l+r;、）（1); 其中，&,;表示場景S下負荷的實際值，1)^表示負荷預測值，會,為場景S下預測的正態分布 誤差值；對光伏發電建立的模型為這+ (2);其中，運。表示場景S下光伏電站的 實際出力值，Gr表示光伏電站預測出力值。
[0015] 所述步驟（2)中目標函數為系統運行費用最低，公式為：
[0016]
【主權項】
1. 一種光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在于：步驟如下： 步驟1 :利用經典7場景模型對系統未來24小時的負荷及光伏發電功率做出預測； 步驟2 :建立光伏并網下基于網絡安全約束機組組合的計算模型，依據實際電網運行 特點描述目標函數以及約束條件； 步驟3 :利用發電機輸出功率轉移因子對網絡安全約束中直流潮流約束條件進行簡 化，使得該約束條件只與傳輸線路參數有關； 步驟4 :運用Benders算法將計及網絡安全約束的機組組合問題分解成兩個相互制約 的子問題，分別為無網絡安全約束機組組合問題SPl和計及網絡安全約束機組組合的支路 有功功率檢測問題SP2 ; 步驟5 :運用CPLEX工具計算無網絡安全約束機組組合問題SP1，獲得此時各機組的啟 停方案； 步驟6 :將步驟（5)所得機組啟停方案作為計及網絡安全約束機組組合的支路有功功 率檢測問題SP2運算的初始值，在目標函數及網絡安全約束中增加懲罰變量Xi，計算SP2， 并檢測步驟（5)所得的啟停方案是否會造成支路有功功率越限，若不越限，則步驟（5)所得 機組啟停方案為系統最優方案；若越限，則進行下一步； 步驟7 :將步驟(6)中得到的非O懲罰變量值進行標記，并在SPl中增加一個新的約束 條件，然后計算SPl，重復步驟5和步驟6使SPl和SP2反復相互迭代，直至得到系統最優方 案。
2. 根據權利要求1所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在 于：所述步驟（1)中，經典7場景模型對系統負荷建立的模型為/3,、=D,S(1+《> (1 );其 中，為,表示場景s下負荷的實際值，Df表示負荷預測值，€為場景s下預測的正態分布誤 差值；對光伏發電建立的模型為=(3丨(1+邑） （2);其中，（?11'表不場景s下光伏電 站的實際出力值，G:'表示光伏電站預測出力值。
3. 根據權利要求1所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合 方法，其特征在于：所述步驟⑵中目標函數為系統運行費用最低，公式為：
4. 根據權利要求1所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在 于：所述步驟（2)中，約束條件包括發電與負荷功率平衡約束、系統旋轉備用容量、機組有 功出力限制約束、機組有功功率調整速率約束、最小啟停時間約束、網絡安全約束。
5. 根據權利要求1所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在 于：所述步驟（3)中，網絡安全約束為-P1maxSP1,t彡PTx，tGT(9)，其中，P1,t為t時刻 線路1的傳輸功率;P1maX為支路1傳輸功率允許的最大值； Pu用發電機輸出功率轉移因子表示具體公式如下：
，其中，M為節點集合，Gn_為節點j對線路1的功率轉移 分布因子；Pw為節點j在t時刻的凈注入功率；輸出功率轉移因子G是反應發電機輸 出功率與線路傳輸功率關系的影響因子：
其中QjP9m分別表示線路1的始端k電壓相角和末端m電壓相角；XjPXnu表示直流潮 流阻抗矩陣中對應位置的阻抗值；X1為線路1的阻抗值。
6. 根據權利要求1所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在 于：所述步驟（4)中，無網絡安全約束機組組合問題SPl包括目標函數、發電與負荷功率平 衡約束、系統旋轉備用容量、機組有功出力限制約束、機組有功功率調整速率約束和最小啟 停時間約束；計及網絡安全約束機組組合的支路有功功率檢測問題SP2包括增加懲罰變量 的目標函數、發電與負荷功率平衡約束、系統旋轉備用容量、機組有功出力限制約束、機組 有功功率調整速率約束、最小啟停時間約束和增加懲罰變量的網絡安全約束。
7. 根據權利要求6所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在
8. 根據權利要求1所述的光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，其特征在
f為SPl的解；片為SP2的解；G為當前決策量，(^為t時刻線路1的發電機輸出功率轉 移因子。
【專利摘要】本發明公開了一種光伏并網下基于網絡安全約束的機組組合方法，步驟如下：步驟1：利用7場景模型預測；步驟2：建立模型，描述目標函數及約束條件；步驟3：簡化直流潮流約束條件；步驟4：將機組組合問題分解成兩個相互制約的子問題；步驟5：計算SP1，獲得啟停方案；步驟6：將步驟（5）所得機組啟停方案作為SP2運算的初始值，在目標函數及網絡安全約束中增加懲罰變量χl，計算SP2，并檢測支路是否有功功率越限；步驟7：標記非0懲罰變量值，在SP1中增加約束條件，計算SP1，重復步驟5、6。本發明的方法采用7場景模型、Benders算法在機組組合優化中的割集分解思想，將復雜的SCUC問題分解成兩個相互制約的整數規劃子問題，通過相互反復迭代的方法實現SP1和SP2的銜接，大幅度降低了求解該問題的難度和速度。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號】CN104716670
【申請號】CN201510151613
【發明人】黃澤華, 王利利, 蔣小亮, 楊卓, 李秋燕, 劉巍, 李科, 胡釙, 汪原浩
【申請人】國家電網公司, 國網河南省電力公司經濟技術研究院, 武漢大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月1日