基于分支定界内部诱导的机组组合方法技术

本发明专利技术公开基于分支定界内部诱导的机组组合方法，步骤包括：1)建立电力系统机组组合模型；2)构建系统阻塞灵敏度评估指标；3)建立小规模整数规划模型；4)利用分支定界方法确定机组组合方式。本发明专利技术通过分支定界内部诱导的方式，避免了因为修改模型而导致的最优性损失，进一步提高了UC的计算速度。进一步提高了UC的计算速度。进一步提高了UC的计算速度。

【技术实现步骤摘要】
基于分支定界内部诱导的机组组合方法


[0001]本专利技术涉及电力系统及其自动化领域，具体是基于分支定界内部诱导的机组组合方法。

技术介绍

[0002]电力系统机组组合(Unit Commitment,UC)是在满足系统的运行限制、传输限制以及发电机组技术限制的情况下，制定最经济有效的短期机组发电计划。作为日前电力市场交易的第一个环节，UC通过市场竞价与统一优化制定发电机的开停机计划，为后续经济调度、安全校核等步骤提供前提信息和决策依据，是进行最优电能交易及电价结算的基础。由于实际工程中的UC具有系统规模大、整数非凸性强、线路高度阻塞等特征，商业求解器的计算效率难以匹配相对狭窄的日前市场出清时间窗口。
[0003]现有UC加速算法主要通过对模型的外部修改实现加速，包括启发式和确定性方法。启发式方法通过大规模削减整数变量实现加速，但难以保证最优性；确定性方法保证最优性，但对加速的提升有限，如起作用约束辨识、约束缩紧等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供基于分支定界内部诱导的机组组合方法，包括以下步骤：
[0005]1)建立电力系统机组组合模型。
[0006]所述电力系统机组组合模型的目标函数如下所示：
[0007][0008]式中，整数变量x
g,t
表示第g台机组t时刻的启动状态。s
b,t
表示松弛变量。M表示惩罚因子。常数U
g
表示第g台机组的启动成本。连续变量p
g,t
表示第g台机组t时刻的实时出力。f(p
g,t
)表示在出力p
g,t
下第g台机组的运行成本。集合集合集合分别表示时段、机组总数和线路总数。b表示线路。
[0009]所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：
[0010][0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018]式中，整数变量y
g,t
、z
g,t
分别表示第g台机组t时刻的运行状态和停机状态。y
g,t
‑1、z
g,t
‑1分别表示第g台机组t
‑
1时刻的运行状态和停机状态。D
d,t
表示t时刻的负荷数据。PTDF
g,b
、PTDF
d,b
表示功率转移分布因子。F
b
表示第b条线路的传输容量。P
g
表示第g台机组的出力上下限。表示第g台机组的最小启停时间。表示第g台机组的爬坡速率。表示第g台机组的启停速率。集合表示负荷。
[0019]2)构建系统阻塞灵敏度评估指标。
[0020]构建系统阻塞灵敏度评估指标的步骤包括：
[0021]2.1)确定待优化的阻塞灵敏度评估指标o
b,t
，即：
[0022][0023]式中，UB表示上界，LB表示下界。表示松弛变量上界。表示松弛变量下界。
[0024]2.2)基于短期机组发电计划制定模型对待优化的阻塞灵敏度评估指标o
b,t
进行优化，得到阻塞灵敏度评估指标，即：
[0025][0026]式中，O
g
表示第g台机组的阻塞灵敏度评估指标。
[0027]3)建立小规模整数规划模型。
[0028]建立小规模整数规划模型的步骤包括：
[0029]3.1)建立小规模优化空间即：
[0030][0031]式中，表示整数变量x
g,t
、整数变量y
g,t
、整数变量z
g,t
的集合。集合i
g,t
表示整数变量，i＝x，y，z。
[0032]建立集合的方法为：计算电力系统每个机组的阻塞灵敏度评估指标，并根据阻塞灵敏度评估指标对所有机组进行降序排列，得到机组集合将机组集合中前N台机组写入集合中。N为预设的机组数。
[0033]3.2)建立小规模整数规划模型，即：
[0034][0035]式中，集合为整数变量的上界。
[0036]4)利用分支定界方法确定机组组合方式。
[0037]在分支定界方法确定机组组合方式的过程中，每当上界与下界发生变化，则求解一次小规模整数规划模型，得到整数变量i
g,t
的可行解，记为ub
in
。求解后，判断可行解ub
in
小于是否成立，若是，则更新整数变量的上界
[0038]值得说明的是，本专利技术首先分析系统阻塞灵敏度。基于电力系统直流潮流方程分析机组出力与线路潮流的影响关系，构建基于求解上下界信息的系统阻塞灵敏度评估指
标。
[0039]然后，构建小规模整数规划模型。基于系统阻塞灵敏度评估指标选取部分对系统阻塞具有最大灵敏度的关键机组，基于求解上界信息构建仅关键机组状态松弛的小规模整数规划诱导模型。
[0040]其次，诱导分支定界剪枝。基于对小规模整数规划诱导模型的快速求解，得到更优的可行解用于更新分支定界算法的当前上界，从而加快分支定界的剪枝过程，减少节点探索空间。
[0041]最后，通过商业求解器CPLEX，在中国某省的实际测试系统验证了本专利技术可以加快UC求解。
[0042]本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术利用系统阻塞信息与求解上下界信息构建并求解小规模整数规划模型，从而实现现有商业求解器中分支定界算法的内部诱导，加速机组组合的求解，具体涉及系统阻塞灵敏度分析，小规模整数规划模型建模，分支定界诱导等内容。本专利技术通过分支定界内部诱导的方式，避免了因为修改模型而导致的最优性损失，进一步提高了UC的计算速度。
附图说明
[0043]图1为方法流程图。
具体实施方式
[0044]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。
[0045]实施例1：
[0046]参见图1，基于分支定界内部诱导的机组组合方法，包括以下步骤：
[0047]1)建立电力系统机组组合模型。
[0048]所述电力系统机组组合模型的目标函数如下所示：
[0049][0050]式中，整数变量x
g,t
表示第g台机组t时刻的启动状态。s
b,t
表示松弛变量。M表示惩罚因子。常数U
g
表示第g台机组的启动成本。连续变量p
g,t
表示第g台机组t时刻的实时出力。f(p
g,t
)表示在出力p
g,t
下第g台机组的运行成本。集合集合集合分别表示时段、机组总数和线路总数。b表示线路。
[0051]所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于分支定界内部诱导的机组组合方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立所述电力系统机组组合模型。2)构建系统阻塞灵敏度评估指标；3)建立小规模整数规划模型；4)利用分支定界方法确定机组组合方式。2.根据权利要求1所述的基于分支定界内部诱导的机组组合方法，其特征在于，所述电力系统机组组合模型的目标函数如下所示：式中，整数变量x
g，t
表示第g台机组t时刻的启动状态；s
b，t
表示松弛变量；M表示惩罚因子；常数U
g
表示第g台机组的启动成本；连续变量p
g，t
表示第g台机组t时刻的实时出力；f(P
g，t
)表示在出力p
g，t
下第g台机组的运行成本；集合集合集合分别表示时段、机组总数和线路总数；b表示线路；所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：所述电力系统机组组合模型的约束条件如下所示：式中，整数变量y
g，t
、z
g，t
分别表示第g台机组t时刻的运行状态和停机状态；y
g，t
‑1、z
g，t
‑1分别表示第g台机组t
‑
1时刻的运行状态和停机状态；D
d，t
表示t时刻的负荷数据；PTDF
g，b
、PTDF
d，b
表示功率转移分布因子；F
b
表示第b条线路的传输容量；P
g...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨知方，高倩，余娟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：