用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，将考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数分段线性化，以使得考虑阀点效应的动态经济调度问题合理转化为混合整数线性规划问题进行求解，得到初始解，基于初始解进行相邻时段机组出力之间的解耦，将动态经济调度转化为静态经济调度，采用维数速降算法对静态经济调度进行优化，得到优化结果。本发明专利技术计算量小，计算时间短，具有良好的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法。
技术介绍
电力系统经济调度在电力系统的规划和运行调度中是一个非常重要的优化问题。电力系统经济调度是在满足系统和发电机组约束条件下，通过优化分配各发电机组出力，降低生产成本，使系统总运行费用最小。在实际的电力系统中，汽轮机进气阀突然开启时会出现拔丝现象，它会在机组的耗量特性曲线上叠加一个脉动效果，即产生阀点效应。为了保证求解的精度，实际的电力系统经济调度模型需要考虑阀点效应。目前国内外关于求解考虑阀点效应的动态经济调度的研究大多采用人工智能算法，优化过程中需要设置一些参数，而这些参数会直接影响智能算法求解的效率和精度，很难保证求解的效率和精度。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，本方法以各时段的各台机组出力为优化变量，以动态经济调度的供电煤耗量和阀点效应的机组耗量特性为目标函数，在动态经济调度的功率平衡约束、机组出力约束、机组爬坡约束和系统旋转备用容量约束下进行优化计算。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，将考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数分段线性化，以使得考虑阀点效应的动态经济调度问题合理转化为混合整数线性规划问题进行求解，得到初始解，基于初始解进行相邻时段机组出力之间的解耦，将动态经济调度转化为静态经济调度，采用维数速降算法对静态经济调度进行优化，得到优化结果。具体的，一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，包括以下步骤：(1)对考虑阀点效应的动态经济调度的成本函数曲线进行分段近似；(2)在约束条件下，以分段近似后的成本函数为目标函数，利用CPLEX求解器中MIP优化器求得初始解；(3)基于动态经济调度相邻时段的机组出力之间存在的耦合性，将得到的初始解来实现时段间的解耦，将动态经济调度问题转化为静态经济调度问题；(4)对于解耦后的静态经济调度问题，利用维数速降法对每个时段的机组出力进行快速优化求解，得到最后的优化解。所述步骤(1)中，考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数为：minTC=Σt=1NTΣi=1NGCi(Pi,t)---(1)]]>Ci(Pi,t)=aiPi,t2+biPi,t+ci+ei|sinfi(Pi,t-Pimin)|---(2)]]>式中，TC是总成本；Ci是火电机组i第t时段的成本；NT是一个调度周期的时段总数；NG是总的火电机组个数；Pi,t是火电机组i第t时段输出的有功功率；ai，bi，ci是燃料费用系数；ei和fi是阀点效应系数；是火电机组i的最小出力。所述步骤(1)中，分段近似的具体过程为：将每台机组各个时段的成本函数表示为成分段线段的总和，计算每个分段线段的斜率和截距，表示每一分段的上下限横坐标上的点。所述步骤(2)中，约束条件包括功率平衡约束、机组出力约束、机组爬坡约束和系统旋转备用容量约束。所述步骤(2)中，将每一个正弦周期平均等分的段数确定为2。所述步骤(2)中，在用CPLEX求解器中MIP优化器进行初始值的求解时，MIP的计算误差需要小于设定值，同时MIP的误差在连续的迭代中保持不变的迭代次数也要小于设定值。所述步骤(3)中，在初始解的基础上，通过重新设定各个时段机组的出力上下限来实现相邻时刻间的解耦，在确定时段t某一台机组的出力新的上下限时，需要用到时段t-1和时段t+1这台机组的出力，t-1时段的机组出力需要用维数速降法得到的新的出力值，而t+1时段的机组出力则用第一步中得到的初始出力。所述步骤(4)中，对于解耦后的静态经济调度问题，利用维数速降法对每个时段的机组出力进行快速求解，得到最后的优化解，其中，维数速降法的下降率，是在第t时段，各个机组由第j+1个奇异点处出力下降到第j个奇异点处出力时的每兆瓦成本，且每台机组的奇异点包括其出力上下限和阀点效应产生的阀点。所述步骤(4)中，具体过程包括：应用冒泡法对维数速降法的下降率由小到大进行排序，在第一次迭代中，每台机组运行在它们的出力下限上，每迭代一次，按照排序顺序在各台机组的出力下限和的基础上加一段相应奇异点出力的差值，当功率平衡差值满足设定值时，迭代停止；遵守功率平衡约束，在保证使每一台机组的出力运行在奇异点上的基础上对迭代过程得到的初始解进行调整。本专利技术的工作原理为：以考虑阀点效应的动态经济调度的供电煤耗量为目标函数，第一步将带约束的动态经济调度问题合理简化为混合整数线性规划问题，进而采用混合整数线性规划算法对该问题进行求解，得到一个初始解。第二步是基于第一步求得的初始解将动态经济调度问题转化为静态经济调度问题进行处理，然后采用维数速降算法对解耦后的每个时段的机组出力进行优化计算，得到最终优化结果。本专利技术的有益效果为：(1)将带约束的动态经济调度问题合理简化为混合整数线性规划问题，降低了解决考虑阀点效应的动态经济调度的难度，提高了动态经济调度的工程应用价值；(2)将动态经济调度问题转化为静态经济调度问题采用维数速降算法进行优化计算，既保证了解的精度，又提高了求解动态经济调度的效率。附图说明图1为本专利技术的流程示意图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种用于快速求解考虑阀点效应动态经济调度的两步算法，具体包括：步骤1，受阀点效应影响，成本函数曲线呈现不光滑、非凸的动态约束非线性优化问题的特点，影响结果的收敛速度和求解精度，因此第一步首先需要对成本函数曲线分段近似；步骤2，在各种约束条件下，以分段近似后的成本函数为目标函数，相应的问题可简化为混合整数线性规划的问题，利用CPLEX求解器中MIP优化器求得初始解；步骤3，由于动态经济调度相邻时段的机组出力之间存在耦合，第二步首先需要利用第一步中得到的初始解来实现时段间的解耦，将动态经济调度问题转化为静态经济调度问题；步骤4，对于解耦后的静态经济调度问题，利用维数速降法对每个时段的机组出力进行快速优化求解，得到最后的优化解。步骤1中，考虑阀点效应的动态经济调度的数学模型如下：考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数为：minTC=Σt=1NTΣi=1NGCi(Pi,t)---(1)]]>Ci(Pi,t)=aiPi,t2+biPi,t+ci+ei|sinfi(Pi,t-Pimin)|---(2)]]>式中，TC是总成本；Ci是火电机组i第t时段的成本；NT是一个调度周期的时段总数；NG是总的火电机组个数；Pi,t是火电机组i第t时段输出的有功功率；ai，bi，ci是燃料费用系数；ei和fi是阀点效应系数；是火电机组i的最小出力。目标函数的约束条件为：1)功率平衡约束Σi=1NGPi,t=Dt+Ptlosst=1,2,...NT---(3)]]>式中，Ptloss是t时段的功率损耗，可以由B系数法求得(本文中不考虑网络损耗)；Dt是t时段系统的负荷。2)机组出力约束Pimin≤Pi,t≤Pimax∀i,t---(4)]]>式中,Pimax是火电机组i的最大出力。3)机组爬坡约束-DRi≤Pi,t-Pi,t-1≤URi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征是：将考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数分段线性化，以使得考虑阀点效应的动态经济调度问题合理转化为混合整数线性规划问题进行求解，得到初始解，基于初始解进行相邻时段机组出力之间的解耦，将动态经济调度转化为静态经济调度，采用维数速降算法对静态经济调度进行优化，得到优化结果。

【技术特征摘要】
1.一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征是：将考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数分段线性化，以使得考虑阀点效应的动态经济调度问题合理转化为混合整数线性规划问题进行求解，得到初始解，基于初始解进行相邻时段机组出力之间的解耦，将动态经济调度转化为静态经济调度，采用维数速降算法对静态经济调度进行优化，得到优化结果。2.一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征是：包括以下步骤：(1)对考虑阀点效应的动态经济调度的成本函数曲线进行分段近似；(2)在约束条件下，以分段近似后的成本函数为目标函数，利用CPLEX求解器中MIP优化器求得初始解；(3)基于动态经济调度相邻时段的机组出力之间存在的耦合性，将得到的初始解来实现时段间的解耦，将动态经济调度问题转化为静态经济调度问题；(4)对于解耦后的静态经济调度问题，利用维数速降法对每个时段的机组出力进行快速优化求解，得到最后的优化解。3.如权利要求2所述的一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征是：所述步骤(1)中，考虑阀点效应的动态经济调度的目标函数为：minTC=Σt=1NTΣi=1NGCi(Pi,t)---(1)]]>Ci(Pi,t)=aiPi,t2+biPi,t+ci+ei|sinfi(Pi,t-Pimin)|---(2)]]>式中，TC是总成本；Ci是火电机组i第t时段的成本；NT是一个调度周期的时段总数；NG是总的火电机组个数；Pi,t是火电机组i第t时段输出的有功功率；ai，bi，ci是燃料费用系数；ei和fi是阀点效应系数；是火电机组i的最小出力。4.如权利要求2所述的一种用于快速求解考虑阀点效应的电力系统动态经济调度方法，其特征是：所述步骤(1)中，分段近似的具体过程为：将每台机组各个时段的成本函数表示为成分段线段的总和，计算每个分段线段的斜率和截距，表示每一分段的上下限横坐标上的点。5.如权利要求2所述的一种用于快速求解考虑阀点效应的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸，赵明欣，惠慧，崔艳妍，刘伟，马丽，苏剑，吴文宣，张伟，周莉梅，熊军，韦涛，范红，陈海，刘文亮，陈育欣，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，国网福建省电力有限公司厦门供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11