用于电力系统经济调度的方法、系统和存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电力系统经济调度的方法、系统和存储介质，涉及电力经济调度技术领域，所述方法采用序列无约束极小化技术的罚函数法将约束优化问题转化成无约束优化问题，并建立无约束优化问题的动态系统，通过计算动态问题的稳定平衡点来获得电力系统经济调度问题的最优解，依据该最优解确定电力系统的各个机组的输出功率，从而使整个电力系统的能耗或运行费用最少。

【技术实现步骤摘要】
用于电力系统经济调度的方法、系统和存储介质
本专利技术涉及电力经济调度
，具体地，涉及用于电力系统经济调度的方法、系统和存储介质。
技术介绍
电力经济调度是电力系统优化运行的基本问题之一，其目标是在满足负荷和运行约束的条件下，在各个正在运行的发电设备或发电厂之间合理分配系统的有功功率负荷，使得整个系统的能耗或运行费用最少。电力经济调度问题可以有效地节约能源的消耗，提高机组的运行效率和安全运行水平，带来可观的经济效益。因此，提供一种合理、有效的用于电力系统经济调度的方法至关重要。随着电力系统的发展，电力经济调度问题受到广泛关注，电力经济调度的方法也多种多样。有些电力经济调度方法中应用信任技术计算最优潮流问题，但计算过程需要不断地降低目标函数的上限，形成新的优化问题，通过不断求解新的优化问题的可行解来逼近最优解。鉴于可行解与最优解的区别，且该方法计算时间较长，尤其对于元件较多的电力系统而言显得力不从心，因此该方法不是最优的、最经济的电力系统经济调度方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于电力系统经济调度的方法、系统和存储介质，该方法通过信任技术和罚函数法相结合获得电力系统的最优潮流的最优解，并以该最优解为依据调整电力系统的各个机组的输出功率，从而使整个电力系统的耗能或运行费用最少。为了实现上述目的，一方面，本专利技术的实施方式提供一种用于电力系统经济调度的方法，包括以下步骤：设定优化变量向量的初始值、惩罚因子的初始值和终止门槛值、惩罚项的允许误差以及惩罚因子的放大系数，其中惩罚因子的放大系数为大于1的数，惩罚因子的初始值小于惩罚因子的终止门槛值；建立电力系统经济调度问题的含约束条件的数学模型；将含约束条件的优化问题转化为无约束条件的优化问题；建立与无约束条件的优化问题相对应的动态系统；计算动态系统的稳定平衡点的值；判断惩罚项是否小于惩罚项的允许误差；在判断惩罚项小于惩罚项的允许误差的情况下，输出稳定平衡点的值，根据输出的稳定平衡点的值，确定电力系统的各个机组的输出功率；在判断惩罚项大于等于惩罚项的允许误差的情况下，判断惩罚因子是否大于惩罚因子的终止门槛值；在判断惩罚因子大于惩罚因子的终止门槛值情况下，结束该方法；在判断惩罚因子小于等于惩罚因子的终止门槛值情况下，更新惩罚因子的数值和优化变量向量的初始值，使用更新后的惩罚因子重新建立新的无约束优化问题。优选地，电力系统经济调度问题的含约束条件的数学模型采用式(1)来表示：其中，x＝[PGk],k∈SNG，g(x)≤0具体为k∈SNG，ij∈SNL，Pij＝-bijθij，x为优化变量向量，f(x)为含约束条件的优化问题的目标函数，h(x)＝0被定义为含约束条件的优化问题的等式约束条件，g(x)≤0被定义为含约束条件的优化问题的不等式约束条件，h(x)为等式约束条件的函数，g(x)为不等式约束条件的函数，SNG、SNB、SNL分别为电力系统的所有机组、所有节点和所有线路的集合，ak、bk、ck为机组k的发电成本参数，PGk为机组k输出的有功功率，[PGk]为表示各个机组的输出功率的向量，PDi为节点i消耗的有功负荷，Bij为所有线路的电纳矩阵，Pij为线路ij消耗的有功功率，bij为线路ij的电纳，θij为节点i与j的相角差值，PGkmin和PGkmax分别为机组k的有功功率的下限值和上限值，Pijmin和Pijmax分别为线路ij允许的有功功率的下限值和上限值。优选地，通过罚函数法将含约束条件的优化问题转化为无约束条件的优化问题，具体包括：令tr1＝h(x)，g1为等式约束条件的惩罚项，采用式(2)来表示：令tr2＝g(x)，g2为不等式约束条件的惩罚项，采用式(3)来表示：无约束条件的优化问题采用式(4)来表示：minF(x)＝f(x)+α∑g1(tr1)+β∑g2(tr2)式(4)其中，F(x)为无约束条件下的目标函数，α和β分别为等式约束条件和不等式约束条件的惩罚因子；无约束条件的优化问题的惩罚项采用式(5)来表示：P＝α∑||g1(tr1)||+β∑||g2(tr2)||式(5)其中，P为无约束条件的优化问题的惩罚项，||g1(tr1)||为等式约束条件的惩罚项的模，||g2(tr2)||为不等式约束条件的惩罚项的模。优选地，建立与无约束条件的优化问题相对应的动态系统具体包括：式(4)对优化变量向量x中的所有变量分别求偏导数得到动态系统，动态系统采用式(6)来表达：其中，为优化变量向量x的偏导数，V为与维数相同的单位矩阵，V-1为矩阵V的逆矩阵。优选地，根据惩罚因子的放大系数更新惩罚因子的初始值，惩罚因子的更新方式采用式(7)来表示：σk+1＝c×σk式(7)其中，c为惩罚因子的放大系数，σk为第k次计算的惩罚因子的初始值，σk+1为第k+1次计算的惩罚因子的初始值；优化变量向量的初始值的更新方式为采用前一次计算得到的动态系统的稳定平衡点的值作为下一次计算的优化变量向量的初始值，具体采用式(8)来表示：其中，为第k次计算得到的动态系统的稳定平衡点的值，为第k+1次计算的优化变量向量的初始值。优选地，计算动态系统的稳定平衡点，具体包括以下步骤：设定时间步长的初始值、稳定平衡点的初始值、优化变量向量的变化量Δx的预定值，其中Δx被定义为相邻两次计算的优化变量向量x的变化量；计算变化量Δx的值；判断变化量Δx的值是否大于变化量Δx的预定值；在判断变化量Δx大于变化量Δx的预定值的情况下，根据计算的变化量Δx的值更新稳定平衡点的值，更新时间步长的值，采用更新后的稳定平衡点的值和时间步长的值再次计算变化量Δx的值；在判断变化量Δx小于等于变化量Δx的预定值的情况下，输出稳定平衡点的值。优选地，变化量Δx的值采用式(9)计算：其中，δm为第m次计算的时间步长的值，为δm的倒数，C(xm)为第m次计算的C(x)，DC(xm)为C(xm)的雅克比矩阵；稳定平衡点的值根据变化量Δx的值采用式(10)来更新：xm+1＝xm+Δx式(10)其中，xm+1为第m+1次计算的稳定平衡点的值，xm第m次计算的稳定平衡点的值；时间步长的值采用式(11)来更新：δm＝δm-1·(||C(xm-1)||/||C(xm)||)式(11)其中，||C(xm-1)||为C(xm-1)的模，||C(xm)||为C(xm)的模，δm为第m次计算的时间步长的值。另一方面，本专利技术的实施方式提供一种用于电力系统经济调度的系统，该系统包括处理器，处理器被配置为执行上述的用于电力系统经济调度的方法。再一方面，本专利技术的实施方式提供一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有指令，该指令用于当被处理器执行时使得处理器执行上述的用于电力系统经济调度的方法。通过上述技术方案，采用罚函数法将约束优化问题转化成无约束优化问题，并建立相应的动态系统，通过计算动态问题的稳定平衡点来获得电力系统经济调度问题的最优解，依据该最优解确定电力系统的各个机组的输出功率，从而使整个电力系统的能耗或运行费用最少。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力系统经济调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：设定优化变量向量的初始值、惩罚因子的初始值和终止门槛值、惩罚项的允许误差以及惩罚因子的放大系数，其中所述惩罚因子的放大系数为大于1的数，所述惩罚因子的初始值小于所述惩罚因子的终止门槛值；建立电力系统经济调度问题的含约束条件的数学模型；将所述含约束条件的优化问题转化为无约束条件的优化问题；建立与无约束条件的优化问题相对应的动态系统；计算所述动态系统的稳定平衡点的值；判断惩罚项是否小于所述惩罚项的允许误差；在判断惩罚项小于所述惩罚项的允许误差的情况下，输出所述稳定平衡点的值，根据输出的所述稳定平衡点的值，确定电力系统的各个机组的输出功率；在判断惩罚项大于等于所述惩罚项的允许误差的情况下，判断惩罚因子是否大于所述惩罚因子的终止门槛值；在判断惩罚因子大于所述惩罚因子的终止门槛值情况下，结束该方法；在判断惩罚因子小于等于所述惩罚因子的终止门槛值情况下，更新所述惩罚因子的数值和所述优化变量向量的初始值，使用更新后的所述惩罚因子重新建立新的无约束优化问题。

【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统经济调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：设定优化变量向量的初始值、惩罚因子的初始值和终止门槛值、惩罚项的允许误差以及惩罚因子的放大系数，其中所述惩罚因子的放大系数为大于1的数，所述惩罚因子的初始值小于所述惩罚因子的终止门槛值；建立电力系统经济调度问题的含约束条件的数学模型；将所述含约束条件的优化问题转化为无约束条件的优化问题；建立与无约束条件的优化问题相对应的动态系统；计算所述动态系统的稳定平衡点的值；判断惩罚项是否小于所述惩罚项的允许误差；在判断惩罚项小于所述惩罚项的允许误差的情况下，输出所述稳定平衡点的值，根据输出的所述稳定平衡点的值，确定电力系统的各个机组的输出功率；在判断惩罚项大于等于所述惩罚项的允许误差的情况下，判断惩罚因子是否大于所述惩罚因子的终止门槛值；在判断惩罚因子大于所述惩罚因子的终止门槛值情况下，结束该方法；在判断惩罚因子小于等于所述惩罚因子的终止门槛值情况下，更新所述惩罚因子的数值和所述优化变量向量的初始值，使用更新后的所述惩罚因子重新建立新的无约束优化问题。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统经济调度问题的含约束条件的数学模型采用式(1)来表示：其中，x＝[PGk],k∈SNG，g(x)≤0具体为x为所述优化变量向量，f(x)为含约束条件的优化问题的目标函数，h(x)＝0被定义为含约束条件的优化问题的等式约束条件，g(x)≤0被定义为含约束条件的优化问题的不等式约束条件，h(x)为等式约束条件的函数，g(x)为不等式约束条件的函数，SNG、SNB、SNL分别为电力系统的所有机组、所有节点和所有线路的集合，ak、bk、ck为机组k的发电成本参数，PGk为机组k输出的有功功率，[PGk]为表示各个机组的输出功率的向量，PDi为节点i的有功负荷，Bij为所有线路的电纳矩阵，Pij为线路ij的有功功率，bij为线路ij的电纳，θij为节点i与j的相角差值，PGkmin和PGkmax分别为机组k的有功功率的下限值和上限值，Pijmin和Pijmax分别为线路ij允许的有功功率的下限值和上限值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过罚函数法将所述含约束条件的优化问题转化为无约束条件的优化问题，具体包括：令tr1＝h(x)，g1为所述等式约束条件的惩罚项，采用式(2)来表示：令tr2＝g(x)，g2为所述不等式约束条件的惩罚项，采用式(3)来表示：所述无约束条件的优化问题采用式(4)来表示：minF(x)＝f(x)+α∑g1(tr1)+β∑g2(tr2)式(4)其中，F(x)为无约束条件下的目标函数，α和β分别为所述等式约束条件和所述不等式约束条件的惩罚因子；所述无约束条件的优化问题的惩罚项采用式(5)来表示：P＝α∑||g1(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢毓广，郭力，计长安，
申请(专利权)人：国网安徽省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34