一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法。包括如下步骤：1）建立考虑直流稳定运行约束、功率上下限约束、调整速率约束、调整步长约束及送电量约束的线性化模型；2）将直流功率等值为节点注入参与安全约束机组组合优化计算；3）根据优化目标函数对直流联络线功率、机组组合进行优化计算，出清得到机组组合、分时直流联络线功率安排及分时节点电价结果。本发明专利技术的方法以电力现货市场为背景，针对直流系统运行特性，通过合理建模将直流联络线功率参与到安全约束机组组合优化计算中，可实现目标函数的进一步优化。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法
本专利技术是一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法，属于电力市场出清算法的创新领域。
技术介绍
安全约束机组组合(SCUC)是现货市场环境下编制发电计划的核心环节，其通常以总购电成本最小为优化目标函数，考虑电网各类约束条件(如发电机组自身约束、机组群约束、系统性约束、网络约束等)，对机组组合进行优化计算，出清得到分析周期内(通常为次日)电网的机组组合安排及分时节点电价。SCUC在数学上是一个混合整数规划问题，在大规模实际系统中通常进行线性化处理，将其转化为混合整数线性规划问题求解。另一方面，随着大容量直流输电技术在电网中的应用，不同于交流线路，其线路潮流在节点注入确定后根据基尔霍夫定律自然分布，直流功率必须事先进行指定。对于交直流混联运行电网，直流功率的不同，将引起交流线路潮流分布的改变，相应可能造成网络阻塞，突破线路潮流约束、断面潮流约束等约束条件，因此直流功率安排将对现货市场的优化目标及直流送受端附近节点电价产生较大影响，有必要将直流功率作为优化变量参与到安全约束机组组合求解计算中。然而，直流系统本身存在较多复杂运行限制，且考虑设备寿命及运行经验，直流系统通常以平稳运行为主，即直流输电功率调整不宜过于频繁。因此，考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合算法中，直流系统合理建模是关键所在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法，本专利技术通过将直流各类约束进行线性化建模，将直流功率作为变量参与到安全约束机组组合优化计算中，可实现目标函数的进一步优化。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法，包括如下步骤：1)建立考虑直流稳定运行约束、功率上下限约束、调整速率约束、调整步长约束及送电量约束的线性化模型；2)将直流功率等值为节点注入参与安全约束机组组合优化计算；3)根据优化目标函数对直流联络线功率、机组组合进行优化计算，出清得到机组组合、分时直流联络线功率安排及分时节点电价结果。作为本专利技术的一种改进，步骤1)具体包括如下建模方法：11)建立直流功率上下限线性化约束Pdmin≤Pd，t≤Pdmax其中Pd,t为直流联络线功率，Pdmax为直流可传输的最大功率，Pdmin为直流可传输的最小功率。12)建立直流调整速率及调整步长线性化约束，大容量直流系统本身由于控制系统存在偏差，设置功率安排按照最小步长ΔPd,step的倍数调整，此外，在安全约束机组组合计算t时段(如每15分钟一个时段，一天为96个时段)直流功率调整不超过直流本身爬坡/滑坡速率限制RUd，RDd，根据直流联络线爬坡速率与步长约束，若直流功率升高，其功率增加量ΔPd+集合为Md＝RUd/ΔPd,step设置0/1整数变量I+d,M,t用以表示直流联络线在t时段的功率是否落入功率增加量集合中的状态，I+d,M,t＝1代表t时刻直流功率等于集合中第M种功率水平。根据直流联络线滑坡速率与步长约束，若直流功率降低，其功率减少量ΔPd-集合为Nd＝RDd/ΔPd,step设置0/1状态变量I-d,N,t用以表示直流联络线在t时段的功率是否落入功率减少量集合中的状态，I-d,N,t＝1代表t时刻直流功率等于集合中第N种功率水平。引入0/1状态变量I0d,t用以表示直流联络线功率在t时段是否保持不变，I0d,t＝1代表直流功率不变。直流联络线功率变化量在同一时段只能处于一种可行状态，即：由此可得到直流联络线在t时段满足调整约束及步长约束的功率变化量为直流联络线在t时段的功率为Pd,t＝Pd,t-1+ΔPd,t13)建立直流稳定运行线性化约束，通过设置直流功率在相邻时段不可反向调整以及直流功率稳定运行持续时间约束满足直流系统稳定运行要求。直流联络线在t时段是否功率增加直流联络线在t时段是否功率减少直流联络线功率相邻时段不可反向调整约束直流联络线功率稳定运行持续时间约束。直流联络线功率在经过一次调整(单个或者多个连续时段上升或者下降)后，需要至少平稳运行最小持续时间HTd式中：y0d,t与z0d,t均为0/1变量，分别表示直流联络线功率在t时段是否进入功率稳定状态、是否结束功率稳定状态。等于1代表进入功率稳定状态、结束功率稳定状态。14)建立直流送电量线性化约束，由于清洁能源消纳或网间送受电交易需物理执行等需求，直流日送电量需要满足最小及(或)最大送电量约束其中，Qd,min与Qd,max分别为直流联络线d在调度周期内的最小、最大输送电量。在交直流混联电网中，交流线路潮流在节点注入确定后根据基尔霍夫定律自然分布，然而直流线路与交流线路不同，直流功率必须事先进行指定。根据电力系统分析基础理论，不同的直流功率安排将导致交流线路潮流分布不同，相应可能造成网络阻塞，突破线路潮流约束、断面潮流约束等约束条件。因此，对于不同的直流功率安排，寻找到的目标函数最优解可能是不同的。本专利技术通过将直流功率参与到优化中，并对直流相关运行约束条件进行合理建模，可实现目标函数的进一步优化。附图说明图1为本专利技术的算法流程图；图2为本专利技术算例系统的网络接线图；图3为本专利技术优化前后直流功率曲线的示意图；图4为第一对比算例中直流出力功率示意图；图5为第二对比算例中直流出力功率示意图；图6为第三对比算例中直流出力功率示意图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。本专利技术考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法,包括有如下步骤。1)建立直流线性化模型直流系统本身存在功率上下限约束、调整速率约束，同时由于控制系统偏差，设置调整步长约束，此外，考虑设备寿命及运行经验，直流系统通常以平稳运行为主，且直流送电量需满足上下限约束，具体做法为：11)建立直流功率上下限约束Pdmin≤Pd，t≤Pdmax其中Pd,t为直流联络线功率，Pdmax为直流可传输的最大功率，Pdmin为直流可传输的最小功率。12)建立直流调整速率及调整步长线性化约束，大容量直流系统本身由于控制系统存在偏差，设置直流功率按照最小步长ΔPd,step的倍数调整，此外，在安全约束机组组合计算t时段，如每15分钟一个时段，一天为96个时段，直流功率调整不超过直流本身爬坡/滑坡速率限制RUd，RDd，根据直流联络线爬坡速率与步长约束，若直流功率升高，其功率增加量ΔPd+集合为Md＝RUd/ΔPd,step设置0/1整数变量I+d,M,t用以表示直流联络线在t时刻的功率是否落入功率增加量集合中的状态，I+d,M,t＝1代表t时刻直流功率等于集合中第M种功率水平。根据直流联络线滑坡速率与步长约束，若直流功率降低，其功率减少量ΔPd-集合为Nd＝RDd/ΔPd,step设置0/1状态变量I-d,N,t用以表示直流联络线在t时刻的功率是否落入功率减少量集合中的状态，I-d,N,t＝1代表t时刻直流功率等于集合中第N种功率水平。引入0/1状态变量I0d,t用以表示直流联络线功率在t时刻保持不变，I0d,t＝1代表直流功率不变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立考虑直流稳定运行约束、功率上下限约束、调整速率约束、调整步长约束及送电量约束的线性化模型；2)将直流功率等值为节点注入参与安全约束机组组合优化计算；3)根据优化目标函数对直流联络线功率、机组组合进行优化计算，出清得到机组组合、分时直流联络线功率安排及分时节点电价结果。

【技术特征摘要】
1.一种考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立考虑直流稳定运行约束、功率上下限约束、调整速率约束、调整步长约束及送电量约束的线性化模型；2)将直流功率等值为节点注入参与安全约束机组组合优化计算；3)根据优化目标函数对直流联络线功率、机组组合进行优化计算，出清得到机组组合、分时直流联络线功率安排及分时节点电价结果。2.根据权利要求1所述的考虑直流联络线功率优化的安全约束机组组合计算方法，其特征在于上述步骤1)中，建立线性化模型的方法包括如下步骤：11)建立直流功率上下限约束Pdmin≤Pd，t≤Pdmax其中Pd,t为直流联络线功率，Pdmax为直流可传输的最大功率，Pdmin为直流可传输的最小功率；12)建立直流调整速率及调整步长线性化约束，大容量直流系统本身由于控制系统存在偏差，设置直流功率按照最小步长ΔPd,step的倍数调整，此外，在安全约束机组组合计算t时段直流功率调整不超过直流本身爬坡/滑坡速率限制RUd，RDd，根据直流联络线爬坡速率与步长约束，若直流功率升高，其功率增加量ΔPd+集合为Md＝RUd/ΔPd,step设置0/1整数变量I+d,M,t用以表示直流联络线在t时段的功率是否落入功率增加量集合中的状态，I+d,M,t＝1代表t时段直流功率等于集合中第M种功率水平；根据直流联络线滑坡速率与步长约束，若直流功率降低，其功率减少量ΔPd-集合为Nd＝RDd/ΔPd,step设置0/1整数变量I-d,N,t用以表示直流联络线在t时段的功率是否落入功率减少量集合中的状态，I-d,N,t＝1代表t时段直流功率等于集合中第N种功率水平；引入0/1状态变量I0d,t用以表示直流联络线功率在t时段与上一个时段相比是否保持不变，I0d,t＝1代表直流功率不变；直流联络线功率变化量在同一时段只能处于一种可行状态，即：由此可得到直流联络线在t时段满足调整约束及步长约束的功率变化量为直流联络线在t时段的功率为Pd,t＝Pd,t-1+ΔPd,t13)建立直流稳定运行线性化约束，通过设置直流功率在相邻时段不可反向调整以及直流功率稳定运行持续时间约束来满足直流系统稳定运行要求；直流联络线在t时段是否功率增加直流联络线在t时段是否功率减少直流联络线功率相邻时段不可反向调整约束直流联络线功率稳定运行持续时间约束，直流联络线功率在经过一次调整后，需要至少平稳运行最小持续时间HTd式中：y0d,t与z0d,t均为0/1变量，分别表示直流联络线功率在t时段是否进入功率稳定状态、是否结束功率稳定状态；等于1代表进入功率稳定状态、结束功率稳定状态；14)建立直流送电量线性化约束，由于清洁能源消纳或网间送受电交易需物理执行等需求，直流日送电量需要满足最小和/或最大送...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春晓，苏寅生，李智勇，袁泉，张蔷，涂孟夫，徐帆，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44