一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法技术

本发明专利技术公开了一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法，包括以下步骤：步骤1、分别建立热网和电网求解模型，构造计及热网不确定性的热电联合网的两阶段鲁棒优化模型问题。步骤2、采用大M法，对问题进行重构，使双线性项转化为两阶段线性鲁棒优化模型。步骤3、将两阶段线性鲁棒优化模型分解为主问题优化模型和子问题优化模型，设置迭代次数和算法终止误差。步骤4、求解主问题优化模型，得到最优解，更新主问题优化模型的下界。步骤5、采用交替方向法求解子问题优化模型，得到最优解和目标函数值，更新子问题优化模型的上界。步骤6、判断是否满足收敛条件。该方法能有效处理热网不确定性，并且提高系统的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法
本专利技术涉及热-电网联合调度领域，特别涉及一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法。
技术介绍
热电联产(CombinedHeatandPower，CHP)机组相对于传统火电机组更加节能和高效，近三十年来得到广泛的发展和应用。作为连接电网(Electricpowersystem,EPS)和热网(Districtheatingnetwork,DHN)的不可或缺的媒介，热电联产机组有助于提高热电联合系统(Integratedelectricityandheatingsystem,IEHS)的整体运行效率和可再生能源的渗透率。目前，关于热-电网联合调度运行的研究已经取得了一定的进展。针对系统中存在的不确定因素，通常采用的优化方法包括随机优化(Stochasticoptimization,SO)、机会约束规划(Chance-constrainedprogramming,CCP)和鲁棒优化(Robustoptimization,RO)。但是，现有研究工作普遍只考虑电网侧的不确定性，比如风电出力、电负荷等，认为集中供热网络参数与运行状态是确定已知的。在实际中，集中供热管网等值参数受水力工况和热力工况影响，其实际值与出厂标称值间存在一定偏差。另外，集中供热系统的量测配置不如电力系统齐全，其运行状态估计值也会与实际值偏离。因此，实际集中供热管网的参数和运行状态均存在不确定性。这些不确定性因素可能影响热电联合系统的实际调度结果，甚至导致热电联合系统出现供电不足或安全事故。因此，热电联合日前鲁棒经济调度必须考虑供热网络内在的不确定性。为了适应实际的电-热网运行，采用一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法是非常必要的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于填补现有电-热网联合调度问题中未考虑热网不确定性的空白，提出一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法，这种方法同时考虑热网中存在的多种不确定参数，包括室内温度、热负荷和供热管道的散热系数。步骤如下：构造热电联合网的两阶段鲁棒优化问题；采用大M法，对问题进行重构，使含双线性项的原问题转化为两阶段线性鲁棒优化问题；再将其分解为主问题和子问题，通过迭代求解得到最优经济调度方案。这个方法能有效处理热网不确定性，并且提高系统的鲁棒性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法，包括以下步骤：步骤1：分别建立热网求解模型和电网求解模型，构造计及热网不确定性的含双线性项的热电联合鲁棒优化模型；步骤2：采用大M法，对所构造的含双线性项的鲁棒优化模型进行重构，消除双线性项，将含双线性项的鲁棒优化模型转化为两阶段线性鲁棒优化模型；步骤3：将两阶段线性鲁棒优化模型分解为主问题优化模型和子问题优化模型，设置主问题优化模型的初始迭代次数和子问题优化模型的算法终止误差；步骤4：求解主问题优化模型，得到最优解x*和η*，更新主问题优化模型的下界LB←max{LB,cTx*+η*}；步骤5：采用交替方向法求解子问题优化模型，得到最优解z*、λ*和目标函数值R*，更新子问题优化模型的上界UB←min{UB,cTx*+R*}；步骤6：判断是否满足收敛条件，如果是则输出最优结果；否则生成新的约束和变量，更新主问题优化模型，迭代次数k＝k+1，重复步骤4-6，直到满足收敛条件，根据迭代求解得到最优的经济调度方案，对热电联合系统进行调度。进一步地，所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1：建立热网求解模型，所述热网求解模型包括以下约束；热电联产(CombinedHeatandPower，CHP)机组运行约束：其中，表示CHP机组集合，表示供热站集合，表示调度时段，pg,t和hg,t分别表示第g台CHP机组在t时刻的发电出力和热出力，表示CHP机组的运行点，NKg表示CHP机组可行运行区域的顶点数量，和分别表示第g台CHP机组第k个运行顶点的发电出力和热出力，Pg和Hg分别是CHP机组最小发电出力和热出力；ug,t是CHP机组运行状态，0表示不在运行状态，1表示在运行状态；表示连接到第j个供热站的热网节点集合，和分别表示供水和回水网络中第n个节点在t时刻的混合温度，表示第j个供热站的CHP机组的集合，和分别表示节点允许的最大和最小混合温度，c表示水的比热容系数，表示第j个热交换站在t时刻的质量流速；热负荷平衡约束：其中，表示热交换站的集合，表示连接到第l个热交换站的热网节点集合，表示第l个热交换站在t时刻的质量流速，表示第l个热交换站在t时刻的热负荷，管道温度混合约束：温度半动态约束：管道热损耗约束：其中，和分别表示供水和回水网络中第b条管道在t时刻的质量流速，和分别表示热网节点集合和管道集合；和分别表示以第i个节点为起点和终点的管道集合，和分别表示供水和回水网络中第b条管道的入口在t时刻的质量流温度；和分别表示考虑温度损耗时，供水和回水网络中第b条管道的出口在t时刻的质量流温度；和分别表示不考虑温度损耗时，供水和回水网络中第b条管道的出口在t时刻的质量流温度；Kb,t,k表示管道出口温度与入口温度的线性系数，φb,t和γb,t均表示第b条管道在t时刻的温度变化延迟时间段的数量，表示第b条管道的散热系数，表示室内温度。步骤1.2：建立电网求解模型，所述电网求解模型包括以下约束：电力平衡约束：其中，表示电网节点集合，表示与第i个节点相连的节点集合，Xi,j表示线路电抗，θi,t表示节点i在时刻t的相角，θj,t表示节点j在时刻t的相角，和分别表示与第i个节点相连的常规火电机组集合和CHP机组集合，Di,t表示节点i在时刻t的电负荷，旋转备用约束：其中，表示常规火电机组集合，xg,t表征常规火电机组g在时刻t的启动状态，1表示t时刻被启动；yg,t表征常规火电机组停机状态，1表示t时刻被关闭；rug,t和rdg,t分别表示上和下旋转备用容量，SRup和SRdown分别表示全系统上旋转和下旋转备用容量要求，SUg和SDg分别表示常规火电机组启动和关闭爬坡容量，RUg和RDg分别表示上爬坡和下爬坡容量要求，MUg和MDg分别表示最小开机和停机时间；和Pg分别表示常规火电机组g的最大和最小技术出力，爬坡约束：传输容量约束：其中，F(i,j)表示线路传输容量，表示输电线路集合，i,j表示电网节点，(i,j)表示从节点i到节点j的输电线路；常规火电机组和CHP机组启停约束：其中，xg,t表示常规火电机组和CHP机组g在时刻t的启动状态；yg,t表征常规火电机组和CHP机组g在时刻t的停机状态；τ是辅助变量，表示时间延迟；步骤1.3：热电联合调度目标函数：其中，和分别表示常规火电机组和CHP机组的运行成本函数，和分别表示常规火电机组和CHP机组的分段线性化成本函数，和表示常规火电机组和CHP机组启和停成本，表示固定成本，表示第g台CHP机组的运行可行域中第k个顶点对应的运行成本，步骤1.4：构造如下的含双线性项的鲁棒优化模型：其中，外层min问题为第一阶段问题，内层max-min问题为第二阶段问题。x表示第一阶段决策变量，第一阶段决策变量包括常规火电机组和CHP机组的运行状态xg,t,yg,t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分别建立热网求解模型和电网求解模型，构造计及热网不确定性的含双线性项的鲁棒优化模型；步骤2：采用大M法，对所构造的含双线性项的鲁棒优化模型进行重构，消除双线性项，将含双线性项的鲁棒优化模型转化为两阶段线性鲁棒优化模型；步骤3：将两阶段线性鲁棒优化模型分解为主问题优化模型和子问题优化模型，设置主问题优化模型的初始迭代次数和子问题优化模型的算法终止误差；步骤4：求解主问题优化模型，得到最优解x

【技术特征摘要】
1.一种计及热网不确定性的热电联合日前鲁棒经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分别建立热网求解模型和电网求解模型，构造计及热网不确定性的含双线性项的鲁棒优化模型；步骤2：采用大M法，对所构造的含双线性项的鲁棒优化模型进行重构，消除双线性项，将含双线性项的鲁棒优化模型转化为两阶段线性鲁棒优化模型；步骤3：将两阶段线性鲁棒优化模型分解为主问题优化模型和子问题优化模型，设置主问题优化模型的初始迭代次数和子问题优化模型的算法终止误差；步骤4：求解主问题优化模型，得到最优解x*和η*，更新主问题优化模型的下界LB←max{LB,cTx*+η*}；步骤5：采用交替方向法求解子问题优化模型，得到最优解z*、λ*和目标函数值R*，更新子问题优化模型的上界UB←min{UB,cTx*+R*}；步骤6：判断是否满足收敛条件，如果是则输出最优结果；否则生成新的约束和变量，更新主问题优化模型，迭代次数k＝k+1，重复步骤4-6，直到满足收敛条件，根据迭代求解得到最优的经济调度方案，对热电联合系统进行调度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1：建立热网求解模型，所述热网求解模型包括以下约束；热电联产(CombinedHeatandPower，CHP)机组运行约束：其中，表示CHP机组集合，表示供热站集合，表示调度时段，pg,t和hg,t分别表示第g台CHP机组在t时刻的发电出力和热出力，表示CHP机组的运行点，NKg表示CHP机组可行运行区域的顶点数量，和分别表示第g台CHP机组第k个运行顶点的发电出力和热出力，Pg和Hg分别是CHP机组最小发电出力和热出力；ug,t是CHP机组运行状态，0表示不在运行状态，1表示在运行状态；表示连接到第j个供热站的热网节点集合，和分别表示供水和回水网络中第n个节点在t时刻的混合温度，表示第j个供热站的CHP机组的集合，和分别表示节点允许的最大和最小混合温度，c表示水的比热容系数，表示第j个热交换站在t时刻的质量流速；热负荷平衡约束：其中，表示热交换站的集合，表示连接到第l个热交换站的热网节点集合，表示第l个热交换站在t时刻的质量流速，表示第l个热交换站在t时刻的热负荷，管道温度混合约束：温度半动态约束：管道热损耗约束：其中，和分别表示供水和回水网络中第b条管道在t时刻的质量流速，和分别表示热网节点集合和管道集合；和分别表示以第i个节点为起点和终点的管道集合，和分别表示供水和回水网络中第b条管道的入口在t时刻的质量流温度；和分别表示考虑温度损耗时，供水和回水网络中第b条管道的出口在t时刻的质量流温度；和分别表示不考虑温度损耗时，供水和回水网络中第b条管道的出口在t时刻的质量流温度；Kb,t,k表示管道出口温度与入口温度的线性系数，φb,t和γb,t均表示第b条管道在t时刻的温度变化延迟时间段的数量，表示第b条管道的散热系数，表示室内温度。步骤1.2：建立电网求解模型，所述电网求解模型包括以下约束：电力平衡约束：其中，表示电网节点集合，表示与第i个节点相连的节点集合，Xi,j表示线路电抗，θi,t表示节点i在时刻t的相角，θj,t表示节点j在时刻t的相角，和分别表示与第i个节点相连的常规火电机组集合和CHP机组集合，Di,t表示节点i在时刻t的电负荷，旋转备用约束：其中，表示常规火电机组集合，xg,t表征常规火电机组g在时刻t的启动状态，1表示t时刻被启动；yg,t表征常规火电机组停机状态，1表示t时刻被关闭；rug,t和rdg,t分别表示上和下旋转备用容量，SRup和SRdown分别表示全系统上旋转和下旋转备用容量要求，SUg和SDg分别表示常规火电机组启动和关闭爬坡容量，RUg和RDg分别表示上爬坡和下爬坡容量要求，MUg和MDg分别表示最小开机和停机时间；和Pg分别表示常规火电机组g的最大和最小技术出力，爬坡约束：传输容量约束：其中，F(i,j)表示线路传输容量，表示输电线路集合，i,j表示电网节点，(i,j)表示从节点i到节点j的输电线路；常规火电机组和CHP机组启停约束：其中，xg,t表示常规火电机组和CHP机组g在时刻t的启动状态；yg,t表征常规火电机组和CHP机组g在时刻t的停机状态；τ是辅助变量，表示时间延迟；步骤1.3：热电联合调度目标函数：其中，和分别表示常规火电机组和CHP机组的运行成本函数，和分别表示常规火电机组和CHP机组的分段线性化成本函数，和表示常规火电机组和CHP机组启和停成本，表示固定成本，表示第g台CHP机组的运行可行域中第k个顶点对应的运行成本，步骤1.4：构造如下的含双线性项的鲁棒优化模型：其中，外层min问题为第一阶段问题，内层max-min问题为第二阶段问题。x表示第一阶段决策变量，第一阶段决策变量包括常规火电机组和CHP机组的运行状态xg,t,yg,t,ug,t,cTx表示常规火电机组和CHP机组的组合成本，包括启动成本、停机成本和固定成本，分别对应约束公式(30)和公式(31)中的c表示启动、停机和固定成本系数矩阵，分别对应cT表示矩阵c的转置；Ax≤b表示常...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，周焕生，吴青华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44