基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法，包括：收集待计算电力系统基础数据；将机组分为A、B类；建立电力系统机组组合驻点简化模型；采用混合整数规划求解算法求解机组组合驻点简化模型中四个驻点处A类机组启停状态值，求解过程中B类机组运行状态值为运行日初始值；依据机组组合的运行特点，辨识出A类机组中必开必停机组，形成机组组合整数变量削减模型；采用混合整数规划求解算法求解机组组合整数变量削减模型，获取运行日任意时段机组组合结果；本发明专利技术依据驻点时段机组启停值，确定了部分离散变量取值，降低了问题规模，能够快速计算出满足系统安全稳定经济运行需求的近优解乃至最优解。定经济运行需求的近优解乃至最优解。定经济运行需求的近优解乃至最优解。

【技术实现步骤摘要】
基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法


[0001]本专利技术属于电气工程领域，尤其涉及基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解快速计算方法。

技术介绍

[0002]在机组组合问题中，每台火电机组都是一个独立的建模对象，其运行状态采用二进制整数变量描述。目前，我国省级电网的机组数目在数十至百台范围内，若干个省级电网组成的机组规模可超过三百台。若对电力系统的全部机组进行逐一建模，模型将包含庞大数量的二进制整数变量和约束，求解问题变得异常的庞大和复杂，很难求解出全局最优的解。
[0003]快速计算可行解与耗时获取最优解的权衡，实际应用中更偏向于快速计算可行解。为此，一些文献对模型中约束条件进行了辨识，目的是降低模型复杂度。工程上，某些情况会依据调度人员多年工程经验，提前筛选出起作用的约束，以减少计算过程中的变量，但是人工经验的执行手段简单且缺乏全面量化的依据。
[0004]发电机组的启停状态(0
‑
1离散变量)是电力系统机组组合模型中重要约束条件，它既制约目标函数又影响模型求解速度。由于锅炉和汽机本身的技术条件要求，机组一旦启动，必须运行一段时间而不能马上关闭。同理，机组停机后，也应停运一段时间后才能运行。实际运行中每一天启停变化的机组数目很少，大多数机组处于必开或者必停状态。因此，根据机组运行特点，辨识出必开或者必停机组，大幅减少全时段机组组合模型中的整数变量数目是降低电力系统机组组合问题求解难度的有效途径。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解快速计算方法，以解决现有庞大和复杂电力系统机组组合问题求解速度慢的问题，具体由以下技术方案实现：
[0006]所述基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法，该方法包括：
[0007]步骤1)收集待计算电力系统基础数据；
[0008]步骤2)依据运行日前一天机组启停变化将机组分为A、B类，所述A类机组是指运行日前一天没有发生启停变化的机组，B类机组是指运行日前一天发生过由开到停或者由停到开变化的机组；
[0009]步骤3)建立目标函数公式，增设包含：启动成本约束、系统功率平衡约束、机组出力约束、机组爬坡速率约束、旋转备用约束、机组启停约束的约束条件，形成电力系统机组组合驻点简化模型；
[0010]步骤4)采用混合整数规划求解算法求解所述电力系统机组组合驻点简化模型中四个驻点A类机组启停状态值，求解过程中B类机组运行状态值为运行日初始值，所述四个驻点分别对应电力系统净负荷最大时段、电力系统净负荷最小时段、电力系统净负荷向上
爬坡最快时段、电力系统净负荷向下爬坡最快时段；
[0011]步骤5)依据机组组合的运行特点，辨识出A类机组中必开必停类机组；
[0012]步骤6)依据所述必开必停机组信息，在电力系统机组组合驻点简化模型基础上增设A类机组必开必停类机组启停状态约束条件，建立电力系统机组组合整数变量削减模型；
[0013]步骤7)采用混合整数规划求解算法快速求解电力系统机组组合整数变量削减模型，获取运行日任意时段机组组合可行解。
[0014]所述基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法的进一步设计在于，所述步骤2)中所述A类机组数目和B类机组数目满足式(1)：
[0015]N
A
+N
B
＝N
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0016]式中，N
A
为A类机组数目，N
B
为B类机组数目,N
T
为机组总数；
[0017]设定A类机组所组成的机组集合为J1，B类机组所组成的机组集合J2，A类机组t时段所对应的机组启停数据集为A
i
∈J1，B类机组t时段所对应的机组启停数据集为B
i
∈J2。
[0018]所述基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法的进一步设计在于，所述步骤3)中所述电力系统机组组合驻点简化模型中目标函数如式(2)：
[0019][0020]式中，F
c
为总发电成本；为机组i在第t时段的发电成本；为机组i在第t时段的启动成本；K为时段集合；J为机组集合。
[0021]所述基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法的进一步设计在于，所述步骤3)中采用分段线性函数来近似表示如式(3)所示的目标函数的发电成本，
[0022][0023]f
imin
＝c
i
P
i2
+b
i
P
i
+a
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0024]式(3)中，c
i
，b
i
，a
i
分别为机组发电成本二次项系数、一次及常数项；为机组i在第t时段的状态(“1”表示机组处于运行状态；“0”表示机组处于停机状态)；P
i
为机组i最小技术出力；m
i
为线性煤耗系数；
[0025]电力系统机组组合驻点简化模型目标函数中启动成本约束计算公式如式(4)：
[0026][0027]式(4)中，分别为机组i的热起动和冷起动费用，t
off
(i,t
‑
1)为机组i在第t
‑
1个时段连续停机时段数，为机组i最小连续停机时间，为机组i冷启动时间；
[0028]电力系统机组组合驻点简化模型中系统功率平衡约束计算公式如式(5)：
[0029][0030]式(5)中，为新能源机组w第t时段的出力，为系统在t时段的总负荷需求，W为
新能源机组集合，P
it
为机组i在t时段的出力；
[0031]电力系统机组组合驻点简化模型中机组出力约束计算公式如式(6)：
[0032][0033]式(6)中，为机组i最大技术出力，
[0034]电力系统机组组合驻点简化模型中机组爬坡速率约束计算公式如式(7)：
[0035][0036]式(7)中，P
iup
、P
idown
分别为机组i上、下爬坡功率变化量限值；
[0037]电力系统机组组合驻点简化模型中旋转备用约束计算如式(8)：
[0038][0039]式(8)中，为第t时段的系统总备用功率；
[0040]电力系统机组组合驻点简化模型中机组启停约束计算公式如式(9)：
[0041][0042]式(9)中，为机组i最小连续运行时间，为机组i最小连续停机时间，T
on
(i,t)为机组i到第t时段连续运行的时段数。
[0043]所述基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法，其特征在于，该方法包括：步骤1)收集待计算电力系统基础数据；步骤2)依据运行日前一天机组启停变化将机组分为A、B类，所述A类机组是指运行日前一天没有发生启停变化的机组，B类机组是指运行日前一天发生过由开到停或者由停到开变化的机组；步骤3)建立目标函数公式，增设包含：启动成本约束、系统功率平衡约束、机组出力约束、机组爬坡速率约束、旋转备用约束、机组启停约束的约束条件，形成电力系统机组组合驻点简化模型；步骤4)采用混合整数规划求解算法求解所述电力系统机组组合驻点简化模型中四个驻点A类机组启停状态值，求解过程中B类机组运行状态值为运行日初始值，所述四个驻点分别对应电力系统净负荷最大时段、电力系统净负荷最小时段、电力系统净负荷向上爬坡最快时段、电力系统净负荷向下爬坡最快时段；步骤5)依据机组组合的运行特点，辨识出A类机组中必开必停类机组；步骤6)依据所述必开必停机组信息，在电力系统机组组合驻点简化模型基础上增设A类机组必开必停类机组启停状态约束条件，建立电力系统机组组合整数变量削减模型；步骤7)采用混合整数规划求解算法快速求解电力系统机组组合整数变量削减模型，获取运行日任意时段机组组合可行解。2.根据权利要求1所述的基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法，其特征在于，所述步骤2)中所述A类机组数目和B类机组数目满足式(1)：N
A
+N
B
＝N
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，N
A
为A类机组数目，N
B
为B类机组数目,N
T
为机组总数；设定A类机组所组成的机组集合为J1，B类机组所组成的机组集合J2，A类机组t时段所对应的机组启停数据集为B类机组t时段所对应的机组启停数据集为3.根据权利要求1所述的基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法，其特征在于，所述步骤3)中所述电力系统机组组合驻点简化模型中目标函数如式(2)：式中，F
c
为总发电成本；为机组i在第t时段的发电成本；为机组i在第t时段的启动成本；K为时段集合；J为机组集合。4.根据权利要求1所述的基于驻点启停策略的电力系统机组组合可行解计算方法，其特征在于，所述步骤3)中采用分段线性函数来近似表示如式(3)所示的目标函数的发电成本，f
imin
＝c
i
P
i2
+b
i
P
i
+a
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式(3)中，c
i
，b
i
，a
i
分别为机组发电成本二次项系数、一次及常数项；为机组i在第t时段的状态(“1”表示机组处于运行状态；“0”表示机组处于停机状态)；P
i
为机组i最小技术出
力；m
i
为线性煤耗系数；电力系统机组组合驻点简化模型目标函数中启动成本约束计算公式如式(4)：式(4)中，分别为机组i的热起动和冷起动费用，t
off
(i,t
‑
1)为机组i在第t
‑
1个时段连续停机时段数，T
ioff
为机组i最小连续停机时间，为机组i冷启动时间；电力系统机组组合驻点简化模型中系统功率平衡约束计算公式如式(5)：式(5)中，为新能源机组w第t时段的出力，为系统在t时段的总负荷需求，W为新能源机组集合，P
it
为机组i在t时段的出力；电力系统机组组合驻点简化模型中机组出力约束计算公式如式(6)：式(6)中，为机组i最大技术出力，电力系统机组组合驻点简化模型中机组爬坡速率约束计算公式如式(7)：式(7)中，P
iup
、P
idown
分别为机组i上、下爬坡功率变化量限值；电力系统机组组合驻点简化模型中旋转备用约束计算如式(8)：式(8)中，为第t时段的系统总备用功率；电力系统机组组合驻点简化模型中机组启停约束计算公式如式(9)：式(9)中，为机组i最小连续运行时间，为机组i最小连续停机时间，T<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨，谈健，陈琛，薛贵元，牛文娟，吴垠，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：