基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法，包括获取目标梯级水电系统的工作数据；构建梯级水电日前现货出清目标函数；建立对应的约束条件；采用变尺度优化方法求解目标函数，完成目标梯级水电系统的日前现货出清。本发明专利技术提供的这种基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法及系统，利用变尺度优化进行多阶段求解，通过增大步长弱化甚至解除时段耦合约束，使得模型可以保留原问题的约束考量，保证出清结果的实用性，提升了优化模型寻优求解的空间，提升了求解效率，而且可靠性高，精确性好，实用性好。实用性好。实用性好。

【技术实现步骤摘要】
基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法及系统


[0001]本专利技术属于电气自动化领域，具体涉及一种基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法及系统。

技术介绍

[0002]随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
[0003]目前，我国水电已经经过了长时间的发展。在高比例水电的电力市场中，水电已成为重要的发电主体，对出清结果有重大影响，出清算法亦受制于梯级水电站间紧密的时空水力、电力耦合关系产生的影响。因此，在水电参与现货市场的日前出清模型中，除包含诸如机组爬坡约束这类传统的时段耦合约束外，考虑梯级水电上下游水力、电力联系的相关约束也让模型的时段耦合关系变得更为复杂，如何弱化或者解除这些约束的时段耦合关系从而简化出清模型、提高求解效率是一个亟待解决的难题。
[0004]目前，有少数文献提出通过松弛约束将模型解耦为多个子模型，并对所有子模型进行并行求解后，再进行后续修正的方法来进行时段解耦。但是，这类方法都是针对只有爬坡约束这一单一时段耦合约束存在的优化模型。对于考虑梯级水电约束的日前出清模型而言，由于其时段耦合关系不再局限于相邻时段间，而是存在于因上下游梯级电站水流迟滞时间决定的前后多个时段，且上下游电站的出力关系耦合紧密，上述的通过先松弛约束再事后调整模型的求解方法显然已不再适用。另一方面，因对梯级水电关系进行线性化处理后，日前现货出清模型势必会增加大量的0、1变量，大规模混合整数规划模型的求解效率相对较差，难以满足现今电网的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种可靠性高、精确性好且实用性好的基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种实现所述基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法的系统。
[0007]本专利技术提供的这种基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法，包括如下步骤：
[0008]S1.获取目标梯级水电系统的工作数据；
[0009]S2.根据步骤S1获取的工作数据，构建梯级水电日前现货出清目标函数；
[0010]S3.根据步骤S2构建的目标函数，建立对应的约束条件；
[0011]S4.采用变尺度优化方法，在步骤S3构建的约束条件下，对步骤S2构建的目标函数进行求解；
[0012]S5.根据步骤S4的求解结果，完成目标梯级水电系统的日前现货出清。
[0013]步骤S2所述的根据步骤S1获取的工作数据，构建梯级水电日前现货出清目标函数，具体包括如下步骤：
[0014]采用如下算式作为目标函数：
[0015][0016]式中N为系统中的总机组数；T为优化的总时段数；P
i,t
为机组i在时段t的出力；C
i,t
(P
i,t
)为机组i在时段t的运行费用；为机组i在时段t的启动费用；NL为系统中的线路总数；M1为网络约束的惩罚值；为线路l的传输容量上限的松弛变量；为线路l的传输容量下限的松弛变量；NS为系统中的断面总数；为断面s的传输容量上限的松弛变量；为断面s的传输容量下限的松弛变量；Ω
C
为系统中的水电站集合；M
C
为水电站弃水电能惩罚因子；为水电站h在时段t的弃水电力。
[0017]步骤S3所述的根据步骤S2构建的目标函数，建立对应的约束条件，具体包括如下步骤：
[0018]采用如下算式作为系统负荷平衡约束：
[0019][0020]式中N为系统中的总机组数；P
i,t
为机组i在时段t的出力；NT为系统中的联络线总数；T
j,t
为联络线j在时段t的计划功率；D
t
为时段t的系统负荷；
[0021]采用如下算式作为系统备用约束：
[0022][0023][0024]式中α
i,t
为机组i在时段t的启停状态，且α
i,t
＝1表示机组机组i在时段t为开机状态，α
i,t
＝0表示机组机组i在时段t为停机状态；为机组i在时段t的最大出力；为机组i在时段t的最小出力；为时段t的系统正备用容量要求；为时段t的系统负备用容量要求；
[0025]采用如下算式作为机组出力约束：
[0026][0027]式中P
i,t
为机组i在时段t的出力；
[0028]采用如下算式作为机组爬坡约束：
[0029][0030][0031]式中ΔP
iU
为机组i的最大上爬坡速率；ΔP
iD
为机组i的最大下爬坡速率；
[0032]采用如下算式作为机组最小开停时间约束：
[0033][0034][0035]式中为机组i在时段t时已经连续停机的时间，且为机组i在时段t时已经连续停机的时间，且为机组i在时段t时已经连续开机的时间，且T
D
为机组的最小连续停机时间；T
U
为机组的最小连续开机时间；
[0036]采用如下算式作为网络安全约束：
[0037][0038][0039]式中P
lmin
为线路l的潮流传输下限；P
lmax
为线路l的潮流传输上限；G
l
‑
i
为机组i所在节点对线路l的发电机输出功率转移分布因子；G
l
‑
j
为联络线j所在节点对线路l的发电机输出功率转移分布因子；G
l
‑
k
为节点k对线路l的发电机输出功率转移分布因子；K为网络节点总数；D
k,t
为节点k在时段t的负荷；为断面s的潮流传输下限；为断面s的潮流传输上限；G
s
‑
i
为机组i所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；G
s
‑
j
为联络线j所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；G
s
‑
k
为节点k对断面s的发电机输出功率转移分布因子；
[0040]采用如下算式作为弃水电量判定约束：
[0041][0042]式中为水电站h在t时段的弃水电力；a
h,t
为0
‑
1变量，且时a
h,t
＝1，时a
h,t
＝0；为水电站h在t时段的弃水流量；H
h
为水电站h的耗水率；P
h,max
为水电站h的最大可调出力；P
h,t
为水电站h在t时段的出力；M为设定的极大正数，用于将弃水电量判定约束进行线性转化；
[0043]采用如下算式作为水电水位控制约束：
[0044][0045]式中为水电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法，包括如下步骤：S1.获取目标梯级水电系统的工作数据；S2.根据步骤S1获取的工作数据，构建梯级水电日前现货出清目标函数；S3.根据步骤S2构建的目标函数，建立对应的约束条件；S4.采用变尺度优化方法，在步骤S3构建的约束条件下，对步骤S2构建的目标函数进行求解；S5.根据步骤S4的求解结果，完成目标梯级水电系统的日前现货出清。2.根据权利要求1所述的基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法，其特征在于步骤S2所述的根据步骤S1获取的工作数据，构建梯级水电日前现货出清目标函数，具体包括如下步骤：采用如下算式作为目标函数：式中N为系统中的总机组数；T为优化的总时段数；P
i,t
为机组i在时段t的出力；C
i,t
(P
i,t
)为机组i在时段t的运行费用；为机组i在时段t的启动费用；NL为系统中的线路总数；M1为网络约束的惩罚值；为线路l的传输容量上限的松弛变量；为线路l的传输容量下限的松弛变量；NS为系统中的断面总数；为断面s的传输容量上限的松弛变量；为断面s的传输容量下限的松弛变量；Ω
C
为系统中的水电站集合；M
C
为水电站弃水电能惩罚因子；为水电站h在时段t的弃水电力。3.根据权利要求2所述的基于解除时段耦合的梯级水电日前现货出清方法，其特征在于步骤S3所述的根据步骤S2构建的目标函数，建立对应的约束条件，具体包括如下步骤：采用如下算式作为系统负荷平衡约束：式中N为系统中的总机组数；P
i,t
为机组i在时段t的出力；NT为系统中的联络线总数；T
j,t
为联络线j在时段t的计划功率；D
t
为时段t的系统负荷；采用如下算式作为系统备用约束：采用如下算式作为系统备用约束：
式中α
i,t
为机组i在时段t的启停状态，且α
i,t
＝1表示机组机组i在时段t为开机状态，α
i,t
＝0表示机组机组i在时段t为停机状态；为机组i在时段t的最大出力；为机组i在时段t的最小出力；为时段t的系统正备用容量要求；为时段t的系统负备用容量要求；采用如下算式作为机组出力约束：式中P
i,t
为机组i在时段t的出力；采用如下算式作为机组爬坡约束：采用如下算式作为机组爬坡约束：式中为机组i的最大上爬坡速率；ΔP
iD
为机组i的最大下爬坡速率；采用如下算式作为机组最小开停时间约束：采用如下算式作为机组最小开停时间约束：式中为机组i在时段t时已经连续停机的时间，且为机组i在时段t时已经连续停机的时间，且为机组i在时段t时已经连续开机的时间，且T
D
为机组的最小连续停机时间；T
U
为机组的最小连续开机时间；采用如下算式作为网络安全约束：采用如下算式作为网络安全约束：式中P
lmin
为线路l的潮流传输下限；P
lmax
为线路l的潮流传输上限；G
l
‑
i
为机组i所在节点对线路l的发电机输出功率转移分布因子；G
l
‑
j
为联络线j所在节点对线路l的发电机输出功率转移分布因子；G
l
‑
k
为节点k对线路l的发电机输出功率转移分布因子；K为网络节点总数；D
k,t
为节点k在时段t的负荷；P
smin
为断面s的潮流传输下限；P
smax
为断面s的潮流传输上限；G
s
‑
i
为机组i所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；G
s
‑
j
为联络线j所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；G
s
‑
k
为节点k对断面s的发电机输出功率转移分布因子；采用如下算式作为弃水电量判定约束：
式中为水电站h在时段t的弃水电力；a
h,t
为0
‑
1变量，且时a
h,t
＝1，时a
h,t
＝0；为水电站h在时段t的弃水流量；H
h
为水电站h的耗水率；P
h,max
为水电站h的最大可调出力；P
h,t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，文明，侯益灵，周挺，龚岸榕，徐彬焜，邵仕超，李彦昭，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司经济技术研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：