一种可再生能源发电可调度域计算方法技术

本发明专利技术公开了一种可再生能源发电可调度域计算方法，包括以下步骤：1)获取电力网络和可再生能源参数，形成实时调度约束方程；2)形成近似线性化的可再生能源发电可调度域约束方程；3)将所有约束写成矩阵表达式并通过列约束生成算法求解，得到可再生能源发电可调度域。本发明专利技术在可调度域计算中考虑了交流潮流方程，加入了无功功率约束和电压约束，拓展了可再生能源发电可调度域计算适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种可再生能源发电可调度域计算方法
本专利技术涉及电力系统可再生能源发电调度区间计算的
，尤其是指一种可再生能源发电可调度域计算方法。
技术介绍
由于在环境保护和节能减排方面的重要作用，各种可再生能源，特别是风电得到了大力发展和广泛应用。但是与传统同步电机不同，可再生能源发电的难以控制和准确预测的特性给发电与负荷平衡带来了挑战，比如破坏电力系统功率平衡和其他安全约束，因此在并入大量可再生能源的电力系统中寻找可靠运行策略至关重要。在一般的经济调度问题中，运行人员可以通过求解一些运行条件约束的确定性优化问题来得到运行策略，比如负荷准确预测下的安全约束。然而当大量可再生能源接入电网，为了提高系统的运行稳定性，需要调整发电机的储备和旋转备用出力。有研究评价给定实时调度策略情况下风电可调度区域(DispatchableRegion，Dispatchability)的情况，并定义为实时调度下，系统能够容纳最多可再生能源而不会违反系统运行约束的能力。可再生能源发电可调度域能够分析在当前调度策略下系统容纳可再生能源的安全运行范围，为运行人员提供电力系统运行状态偏离的早期预警，评估不同可再生能源出力下系统安全和可视化的当前系统运行的灵活性。在现有研究中，大多数可再生能源的发电可调度域只考虑了有功功率约束和影响，忽略了节点的电压约束和无功潮流的约束带来的影响，可能导致电压和输电线潮流越限等系统不安全的运行状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种考虑无功潮流和电压约束的可再生能源发电可调度域计算方法，在可调度域计算中考虑了交流潮流方程，加入了无功功率约束和电压约束，拓展了可再生能源发电可调度域计算适用范围。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种可再生能源发电可调度域计算方法，包括以下步骤：1)获取电力网络和可再生能源参数，形成实时调度约束方程；2)形成近似线性化的可再生能源发电可调度域约束方程；3)将所有约束写成矩阵表达式并通过列约束生成算法求解，得到可再生能源发电可调度域。在步骤1)中，获取的电力网络和可再生能源参数，包括节点导纳矩阵元素、支路电导电纳、传输线允许的最大视在功率、负荷节点有功无功功率、可再生能源预测出力和功率因数及传统发电机有功无功功率输出范围和爬坡能力，写出实时调度约束方程：其中，公式(1)为节点有功平衡方程，公式(2)为节点无功平衡方程，公式(3)为支路有功潮流方程，公式(4)为支路无功潮流方程，公式(5)为支路潮流的传输线安全约束，公式(6)为第i台传统机组在观测到可再生能源机组出力后输出有功的上下限，公式(7)为第i台传统机组在观测到可再生能源机组出力后输出无功的上下限，公式(8)为第m台传统机组的调节功率在发电机的爬坡能力之内，公式(9)为第n台可再生能源机组的实际出力为预测值和误差之和，公式(10)为可再生能源机组无功出力；式中：有向支路(i,j)的两个端点分别为起节点i和终节点j；传统发电机编号为m，G(i)为连接在节点i传统机组的集合；可再生能源编号为n，W(i)为连接在节点i可再生能源机组的集合；节点i的电压为Vi，相角为θi；节点j的电压为Vj，相角为θj；有向支路(i,j)上电压相角为θij；Pm、Qm分别为第m台机组的预调度有功和无功出力，再调度有功和无功出力分别为可再生能源机组有功和无功的上下限分别为爬坡能力为Rampm；wn、Qwn分别为再调度期间观测到第n个可再生能源的实际有功出力和无功出力，由预测值和误差Δwn组成，k为与功率因数相关的常数；Pij、Qij为支路(i,j)的有功和无功潮流；Pdi、Qdi为节点i的有功和无功负荷；Gij，Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部；gij和bij分别为支路(i,j)的电导、电纳；Sijmax为支路(i,j)允许的最大潮流的视在功率；在步骤2)中，将公式(1)、(2)进行线性化，包括以下步骤：2.1)将节点注入方程写成以下线性化形式：式中，Piinj和分别代表节点有功、无功注入功率，G′ij，B′ij分别代表去掉并联支路的节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部；2.2)将公式(1)、(2)的等号右侧替换成公式(11)、(12)的等号右侧，写成如下式子：2.3)将公式(3)、(4)写成以下线性化形式：2.4)公式(5)是关于支路有功和无功潮流的二次约束，由于其描述的是一个凸集，所以能够采用分段线性化的方法处理；对于每一条支路，公式(5)描述的是一个圆形可行域，能够用Z边形区域近似表示，写成如下Z个线性方程：在步骤3)中，将所有约束写成矩阵表达式，并通过列约束生成算法求解，有以下步骤：3.1)将公式(6)-(10)和公式(13)-(17)写成下面抽象的矩阵形式：式中：WRTD(p,q)为需要求解的可再生能源发电可调度域；矩阵p,q分别代表当前预调度策略的Pm，Qm；矩阵y包含了传统机组的再调度出力为和运行变量Vi、θi；矩阵Δw代表所有可再生能源的预测误差Δwn；矩阵A1,A2代表式(18)中矩阵p,q的系数；矩阵B代表式(18)中矩阵y的系数；矩阵b代表式(18)中常数项的系数；矩阵C代表式(18)中矩阵Δw的系数；3.2)对式(18)的线性约束取对偶，能够得到以下等价的多面体表达式：式中：u为对偶变量，集合U＝{u|BTu＝0,-1≤u≤0}是一个多面体，集合U的顶点用vert(U)表示，上标T代表矩阵转置；3.3)使用列约束生成算法求解式(19)中可调度域WRTD(p,q)：3.3.1)输入允许误差δ>0和预调度策略(p,q)；3.3.2)初始化：设目标函数R(p,q)＝+∞，选择初始集合WB＝{Δw|HΔw≥h}，矩阵H，h自行选择；当R(p,q)>δ执行下面步骤3.3.3)-3.3.4)循环：3.3.3)求解下面混合整数线性规划MILP，其中优化变量为θ,ξ，u，Δw；NC集合WB中约束的个数，θ为2NC×1以0-1变量为元素的矩阵，ξ为2NC×1的矩阵，大M法可选择参数M＝104。得到最优解u*和目标函数值R(p,q)：R(p,q)＝maxuT(b-(A1p+A2q))+ξTh(20)s.t.u∈U(21)θ∈{0,1}NC(22)CTu+HTξ＝0(23)-Mθ≤h-HΔw≤0(24)-M(1-θ)≤ξ≤0(25)3.3.4)加入下面约束到集合WB中，更新矩阵H和h的值：(u*)TCΔw≥(u*)T(b-(A1p+A2q))(26)3.3.5)结束步骤3.3.3)-3.3.4)循环，输出可再生能源发电可调度域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可再生能源发电可调度域计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)获取电力网络和可再生能源参数，形成实时调度约束方程；/n2)形成近似线性化的可再生能源发电可调度域约束方程；/n3)将所有约束写成矩阵表达式并通过列约束生成算法求解，得到可再生能源发电可调度域。/n

【技术特征摘要】
1.一种可再生能源发电可调度域计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取电力网络和可再生能源参数，形成实时调度约束方程；
2)形成近似线性化的可再生能源发电可调度域约束方程；
3)将所有约束写成矩阵表达式并通过列约束生成算法求解，得到可再生能源发电可调度域。


2.根据权利要求1所述的一种可再生能源发电可调度域计算方法，其特征在于：在步骤1)中，获取的电力网络和可再生能源参数，包括节点导纳矩阵元素、支路电导电纳、传输线允许的最大视在功率、负荷节点有功无功功率、可再生能源预测出力和功率因数及传统发电机有功无功功率输出范围和爬坡能力，写出实时调度约束方程：






























其中，公式(1)为节点有功平衡方程，公式(2)为节点无功平衡方程，公式(3)为支路有功潮流方程，公式(4)为支路无功潮流方程，公式(5)为支路潮流的传输线安全约束，公式(6)为第i台传统机组在观测到可再生能源机组出力后输出有功的上下限，公式(7)为第i台传统机组在观测到可再生能源机组出力后输出无功的上下限，公式(8)为第m台传统机组的调节功率在发电机的爬坡能力之内，公式(9)为第n台可再生能源机组的实际出力为预测值和误差之和，公式(10)为可再生能源机组无功出力；
式中：有向支路(i,j)的两个端点分别为起节点i和终节点j；传统发电机编号为m，G(i)为连接在节点i传统机组的集合；可再生能源编号为n，W(i)为连接在节点i可再生能源机组的集合；节点i的电压为Vi，相角为θi；节点j的电压为Vj，相角为θj；有向支路(i,j)上电压相角为θij；Pm、Qm分别为第m台机组的预调度有功和无功出力，再调度有功和无功出力分别为可再生能源机组有功和无功的上下限分别为爬坡能力为Rampm；wn、Qwn分别为再调度期间观测到第n个可再生能源的实际有功出力和无功出力，由预测值和误差Δwn组成，k为与功率因数相关的常数；Pij、Qij为支路(i,j)的有功和无功潮流；Pdi、Qdi为节点i的有功和无功负荷；Gij，Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部；gij和bij分别为支路(i,j)的电导、电纳；Sijmax为支路(i,j)允许的最大潮流的视在功率；
在步骤2)中，将公式(1)、(2)进行线性化，包括以下步骤：
2.1)将节点注入方程写成以下线性化形式：






式中，Piinj和分别代表节点有功、无功注入功率，G′ij，B′ij分别代表去掉并联支路的节点导纳矩阵第i...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，刘彦期，黄文靖，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44