一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法技术

本发明专利技术公开了一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，对燃机排出气体中的余热进行储存，使用机理分析法建立复合系统的电网调度模型，并根据发电成本最小和环境成本最小建立多目标函数；最后给出自适应动态规划的原理和目标，表示启发式自适应动态规划算法获得最佳优化调度方案的过程。本发明专利技术大幅降低风电和光伏出力的随机性、间歇性、波动性，以及预测精度低对电力系统稳定运行和有功平衡造成的冲击，减少弃风或者弃光的可能性，平滑风‑光‑储‑气一体出力，实现削峰填谷，系统运行成本和发电系统的排放治理费用大幅减少，系统运行效益提高，从而保证电力系统的安全、稳定、经济运行。

【技术实现步骤摘要】
一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法
本专利技术涉及一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，属于风电并网
，应用于应用于分布式可再生能源发电系统的优化调度。
技术介绍
近年来，间歇性新能源出力的不确定性和波动性给电力调度带来新的挑战，为保障电网安全经济运行，促进新能源的消纳，通过集中多类电源进行联合优化调度，从而获得机组的最优出力和最优调度策略。调度中心通常根据动态规划方法获得最优调度策略，但该方法存在庞大的状态空间和决策阶段数量会造成维数灾难的缺点，计算机无法承受如此巨大的计算量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法。本方法突破了单独将储能或常规能源与风电协调调度的局限性，构建了多源并存的协调运行机制，建立了风-光-储-气的多目标联合优化调度模型。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，对燃机排出气体中的余热进行储存，使用机理分析法建立复合系统的电网调度模型，并根据发电成本最小和环境成本最小建立多目标函数；最后给出自适应动态规划的原理和目标，表示启发式自适应动态规划算法获得最佳优化调度方案的过程。进一步的，所述建立多目标函数是指：以发电成本最小为目标1建立目标函数如下：式中，第一项中t表示调度周期的任意时段；T为调度周期的总时段数，kw为弃风惩罚系数，ΔPtw为第t个时间段内的弃风量，Δth为任意一个时段的总小时数；第二项中Ng为燃气机组总数，kgas为燃气价格系数，为第i台燃气机组第t时段的燃气耗量，为第i台燃气机组第t时段的模式转换成本；第三项中Np为抽水蓄能机组总数，为第i个抽水蓄能机组处于发电工况下在t时刻的启动费用，为抽水蓄能机组i处于抽水工况下在t时刻的启动费用；第四项中Nm为光热机组总数，kopt为光热机组发电单价，为第i个光热机组在第t个时段的发电功率；以发电系统的排放治理费用最小为目标2建立目标函数如下：式中，kpoll为污染物排放的成本，为第i个燃气机组第t个时段的总输出功率；由式(1)、(2)两目标函数构建系统整体的多目标函数如下：Z＝min(f1,f2)(3)。更进一步，对所述系统整体的多目标函数进行系统约束，包括实时能量平衡约束，正、负备用约束，支路容量约束，其中实时能量平衡约束表示为式(4)：式中，kps为±1变量，抽水蓄能机组处于放水工况时为1，否则为-1；为第i抽水蓄能点站在第t时段的输出功率；Nn为光热储热机组总数；kcr为±1变量，储热机组接受热量时为-1，否则为1；为第i储热机组在第t时段储存的热量。Ptw为第t时段风力发电的预测输出功率；Dt为第t时段的电网总负荷；正、负备用约束表示为式(5)、(6)，式中，分别为第i个燃气机组在第t时段的最大、最小输出功率；Rt为第t时段复合发电系统的备用功率值；支路容量约束表示为式(7)，式中，为线路l可以传递的功率最大值；a表示电网中的任一节点；Na为复合发电系统网络中的节点总数；Pa,t表示节点a在第t时段从复合发电系统中吸收的功率；为功率传递因子矩阵中与线路l节点n相关的元素。进一步的，对所述系统整体的多目标函数进行抽水蓄能机组约束：抽水蓄能机组充、放电功率约束表示为式(8)、(9)式中，为第i个抽蓄机组在第t时段的放电功率；为第i个抽蓄机组在第t时段的放电状态，0代表机组处于充电或者停止运行状态，否则为1；为第i个抽水蓄能机组的放电功率最小值；为第i个抽水蓄能机组的放电功率最大值；式中，为第i个抽水蓄能机组在第t时段的充电功率；为第i个抽水蓄能机组在第t时段的充电状态，0代表机组处于放电或者停止运行状态，否则为1；Pips,c表示第i个机组的恒充电功率，不忽略经济因素时，抽水蓄能机组通常以恒定的功率进行充电过程；功率等式约束表示为式(10)式中，表示抽水蓄能机组总发电功率；充放电状态约束表示为式(11)式中，表示任意的第m、n台抽水蓄能机组在第t时段的放电状态与充电状态，保证抽水蓄能机组中各个机组处于相一致的工作状态；抽水蓄能机组能量状态约束表示为式(12)式中，为第i个抽水蓄能机组存储能量的最小值；τ为过去的t个时段内任意一个时段；为第i个抽水蓄能机组在第τ时段的充电功率与放电功率；ηps为抽水蓄能机组充放电时的转换效率；为第i个抽水蓄能机组的初始能量；为第i个抽水蓄能机组存储能量的最大值；末能量约束表示为式(13)进一步的，对所述系统整体的多目标函数进行光热机组约束：光热机组能量流的等式约束，将光热机组中的传热流体视为一个电网中的节点，不考虑光热机组在传热流体中的能量损耗，其功率平衡等式表示为式(14)式中，S表示光场；H表示传热流体；T表示储热模块；P表示热力循坏模块；Ptth,S-H、Ptth,H-P、Ptth,T-H、Ptth,H-T分别为光热机组不同模块之间的热交换功率；为热力循环模块在t时刻启动的0-1变量，0表示停止运行；为热交换模块启动时所消耗的功率；复合发电系统中光热机组的出力表示为式(15)式中，Ptth,opt表示光热机组在t时段的输出功率；ηSF为光-热转换效率；SSF为光热机组采光场面积；为第t时刻的阳光的直辐射系数。复合系统可使用的光热机组所提供的功率与输入值和弃光量二者关系表示为式(16)Ptth,S-H＝Ptth,opt-Ptth,cut(16)式中，Ptth,cut为t时段内的弃光量；储热系统的充/放热效率表示为式(17)、(18)Ptth,c＝ηcPtth,H-T(17)式中，Ptth,c和Ptth,d分别是t时段储热系统的充、放热功率；ηc为储热系统的充热效率，ηd为储热系统的放热效率；储热状态方程表示为式(19)式中，为t、t-1时段储热装置中的总能量；为t-1时段储热系统的充、放热功率；γ为耗散系数；Δt为时间间隔；线性化后得式(20)热力循环模块的能量流表示为式(21)Ptth,H-P＝g(Pte)(21)式中，Pte表示热流循坏模块电功率；光热机组运行的不等值约束表示为式(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)、(28)式中，Ptopt,up和Ptopt,down分别为汽轮机组的上、下功率备用值；和分别为最大、最小功率输出值；为汽轮机组在任意t时段内的工作状态，1表示开机；τ表示t时段以后规定时间内的任意时刻；和为机组最短工作和停止工作时间；和分别为汽轮机组的开、停机变量，1表示汽轮机组在t时刻开始/停止工作；和分别为汽轮机组的最大上、下坡能力；最小储能约束表示为式(29)式中，为储热系统最小储量；ρTES为以FLH(full-loadhour,满负荷小时数)单位的储热系统最大储量；储热的充/放热功率约束表示为式(30)、(31)、(32)Ptth,cPtth,d＝0(32)式中，为最大充电功率，为最大放电功率；其他约束表示为式(33)、(34)Ptth,cut≥0(33)式中，Ptup和Ptdown分别为常规机组的上、下功率备用值；式(33)和式(34)分别决定了弃光量以及机组的上、下备用非负。进一步的，对所述系统整体的多目标函数进行燃气独立约束：耗量曲线表示为式(35)式中，为第i个燃气机组在第t时段在n模式下的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，其特征在于：对燃机排出气体中的余热进行储存，使用机理分析法建立复合系统的电网调度模型，并根据发电成本最小和环境成本最小建立多目标函数；最后给出自适应动态规划的原理和目标，表示启发式自适应动态规划算法获得最佳优化调度方案的过程。

【技术特征摘要】
1.一种多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，其特征在于：对燃机排出气体中的余热进行储存，使用机理分析法建立复合系统的电网调度模型，并根据发电成本最小和环境成本最小建立多目标函数；最后给出自适应动态规划的原理和目标，表示启发式自适应动态规划算法获得最佳优化调度方案的过程。2.根据权利要求1所述的多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，其特征在于：所述建立多目标函数是指：以发电成本最小为目标1建立目标函数如下：式中，第一项中t表示调度周期的任意时段；T为调度周期的总时段数，kw为弃风惩罚系数，ΔPtw为第t个时间段内的弃风量，Δth为任意一个时段的总小时数；第二项中Ng为燃气机组总数，kgas为燃气价格系数，为第i台燃气机组第t时段的燃气耗量，为第i台燃气机组第t时段的模式转换成本；第三项中Np为抽水蓄能机组总数，为第i个抽水蓄能机组处于发电工况下在t时刻的启动费用，为抽水蓄能机组i处于抽水工况下在t时刻的启动费用；第四项中Nm为光热机组总数，kopt为光热机组发电单价，为第i个光热机组在第t个时段的发电功率；以发电系统的排放治理费用最小为目标2建立目标函数如下：式中，kpoll为污染物排放的成本，为第i个燃气机组第t个时段的总输出功率；由式(1)、(2)两目标函数构建系统整体的多目标函数如下：Z＝min(f1,f2)(3)。3.根据权利要求2所述的多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，其特征在于：对所述系统整体的多目标函数进行系统约束，包括实时能量平衡约束，正、负备用约束，支路容量约束，其中实时能量平衡约束表示为式(4)：式中，kps为±1变量，抽水蓄能机组处于放水工况时为1，否则为-1；为第i抽水蓄能点站在第t时段的输出功率；Nn为光热储热机组总数；kcr为±1变量，储热机组接受热量时为-1，否则为1；为第i储热机组在第t时段储存的热量。Ptw为第t时段风力发电的预测输出功率；Dt为第t时段的电网总负荷；正、负备用约束表示为式(5)、(6)，式中，分别为第i个燃气机组在第t时段的最大、最小输出功率；Rt为第t时段复合发电系统的备用功率值；支路容量约束表示为式(7)，式中，为线路l可以传递的功率最大值；a表示电网中的任一节点；Na为复合发电系统网络中的节点总数；Pa,t表示节点a在第t时段从复合发电系统中吸收的功率；为功率传递因子矩阵中与线路l节点n相关的元素。4.根据权利要求1所述的多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，其特征在于：对所述系统整体的多目标函数进行抽水蓄能机组约束：抽水蓄能机组充、放电功率约束表示为式(8)、(9)式中，为第i个抽蓄机组在第t时段的放电功率；为第i个抽蓄机组在第t时段的放电状态，0代表机组处于充电或者停止运行状态，否则为1；为第i个抽水蓄能机组的放电功率最小值；为第i个抽水蓄能机组的放电功率最大值；式中，为第i个抽水蓄能机组在第t时段的充电功率；为第i个抽水蓄能机组在第t时段的充电状态，0代表机组处于放电或者停止运行状态，否则为1；Pips,c表示第i个机组的恒充电功率，不忽略经济因素时，抽水蓄能机组通常以恒定的功率进行充电过程；功率等式约束表示为式(10)式中，表示抽水蓄能机组总发电功率；充放电状态约束表示为式(11)式中，表示任意的第m、n台抽水蓄能机组在第t时段的放电状态与充电状态，保证抽水蓄能机组中各个机组处于相一致的工作状态；抽水蓄能机组能量状态约束表示为式(12)式中，为第i个抽水蓄能机组存储能量的最小值；τ为过去的t个时段内任意一个时段；为第i个抽水蓄能机组在第τ时段的充电功率与放电功率；ηps为抽水蓄能机组充放电时的转换效率；为第i个抽水蓄能机组的初始能量；为第i个抽水蓄能机组存储能量的最大值；末能量约束表示为式(13)5.根据权利要求1所述的多目标联合优化调度的自适应动态规划方法，其特征在于：对所述系统整体的多目标函数进行光热机组约束：光热机组能量流的等式约束，将光热机组中的传热流体视为一个电网中的节点，不考虑光热机组在传热流体中的能量损耗，其功率平衡等式表示为式(14)式中，S表示光场；H表示传热流体；T表示储热模块；P表示热力循坏模块；Ptth,S-H、Ptth,H-P、Ptth,T-H、Ptth,H-T分别为光热机组不同模块之间的热交换功率；为热力循环模块在t时刻启动的0-1变量，0表示停止运行；为热交换模块启动时所消耗的功率；复合发电系统中光热机组的出力表示为式(15)式中，Ptth,opt表示光热机组在t时段的输出功率；ηSF为光-热转换效率；SSF为光热机组采光场面积；为第t时刻的阳光的直辐射系数；复合系统使用的光热机组所提供的功率与输入值和弃光量二者关系表示为式(16)Ptth,S-H＝Ptth,opt-Ptth,cut(16)式中，Ptth,cut为t时段内的弃光量；储热系统的充/放热效率表示为式(17)、(18)Ptth,c＝ηcPtth,H-T(17)式中，Ptth,c和Ptth,d分别是t时段储热系统的充、放热功率；ηc为储热系统的充热效率，ηd为储热系统的放热效率；储热...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，汪宁渤，董海鹰，马彦宏，张宏，何世恩，贠韫韵，吕清泉，韩旭杉，李晓虎，韩自奋，丁坤，李津，王定美，周强，张健美，王明松，陈钊，赵龙，周识远，黄蓉，张金平，张艳丽，张睿骁，张珍珍，高鹏飞，张彦琪，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司风电技术中心，兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62