多时段多场景SCUC解耦方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种多时段多场景SCUC解耦方法、系统、设备及存储介质，方法包括：根据水电不确定性，建立多时段多场景SCUC模型；获取梯级水电参数，建立原始梯级水电系统，将原始梯级水电系统等效为水电单站系统；基于多时段解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立不同时段的SCUC子问题；基于多场景解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立根据爬坡耦合约束的不同场景的SCUC子问题；根据目标级联分析算法进行并行计算，对不同时段的SCUC子问题和不同场景的SCUC子问题进行求解。通过考虑多时段和多场景解耦机制，由并行计算实现SCUC问题的解耦和加速计算，保证在可接受的置信度内，有效的降低了模型求解时长。的降低了模型求解时长。的降低了模型求解时长。

【技术实现步骤摘要】
多时段多场景SCUC解耦方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于新能源及节能
，涉及一种多时段多场景SCUC解耦方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]水电具有灵活调节、绿色环保的优势，能够在有效缓解传统能源供应紧张的同时减少环境污染问题。然而，水力发电具有波动性和随机性，加之水电站库容的限制，电力系统安全约束机组组合(Security
‑
constrained unit commitment,SCUC)的计算负担加重，以至于无法在规定时间内完成计算得到相应的优化结果。因此，如何加快计算水电机组接入电力系统的多时段多场景SCUC成为学术界的一个热点问题。将SCUC问题根据地理区域划分为小的问题是上述问题的一个可行方案，但是这样的方案没有考虑时段解耦和场景解耦，计算时间依旧很长。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中并未考虑如何针对计及水电不确定性的SCUC问题进行多时段和多场景解耦以降低求解时长的问题，提供一种多时段多场景SCUC解耦方法、系统、设备及存储介质。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种多时段多场景SCUC解耦方法，包括以下步骤：
[0006]根据水电不确定性，建立多时段多场景SCUC模型；
[0007]由多时段多场景SCUC模型获取梯级水电参数，建立原始梯级水电系统，将原始梯级水电系统等效为水电单站系统；
[0008]基于多时段解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立不同时段的SCUC子问题；
[0009]基于多场景解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立根据爬坡耦合约束的不同场景的SCUC子问题；
[0010]根据目标级联分析算法进行并行计算，对不同时段的SCUC子问题和不同场景的SCUC子问题进行求解。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：
[0012]所述建立多时段多场景SCUC模型具体表示为：
[0013]以电力系统运行成本最小化作为目标函数：
[0014][0015]其中，x
n
为SCUC模型中的变量组，包括火电机组出力、水电机组出力、水电站排水量、水电站溢水量和机组启停状态变量；n为随机场景编号；N为随机场景总数；π
n
表示随机场景n的概率，且Σπ
n
＝1；t为时段编号；T为时段总数；y为火电机组编号；Y为火电机组总数；下标b表示基准场景；f
n
(p
t,y,n
,z
t,y,n
)表示随机场景n下的电力系统运行成本；f
b
(p
t,y,n
,
z
t,y,n
)表示基准场景b下的电力系统运行成本；p
t,y,n
为火电机组y在时段t随机场景n下的出力；z
t,y,n
为火电机组y在时段t随机场景n下的机组启停状态，其中1代表开启，0代表停机；p
t,y,b
为火电机组y在时段t基准场景b下的出力；z
t,y,b
为火电机组y在时段t基准场景b下的机组启停状态，其中1代表开启，0代表停机；
[0016]约束条件为：
[0017][0018][0019][0020]其中，h
n
(x
n
)/h
b
(x
b
)包括功率平衡、梯级水电站库容平衡等式约束；g
n
(x
n
)/g
b
(x
b
)包括火电机组出力限制、水电机组出力限制、梯级水电库容限制、火电机组爬坡约束等不等式约束；为火电机组y的上/下爬坡限制。
[0021]所述原始梯级水电系统模型具体表示为：
[0022]以梯级水电系统收益最大化为目标函数：
[0023][0024]其中，上标O表示原始梯级水电系统；λ
t
是时段t的电价；i是水电站编号；I
o
是原始梯级水电模型的水电站数量；k是水电站出力性能曲线线性化分段编号；K是水电站出力性能曲线线性化分段数；是水电站i第k个线性化分段的出力性能系数；是水电站i在时段t的第k段出水量；λ
F
是未来预测电价；是水电站i在时段T的库容量；为二元参数，当水电站j是水电站i的下游电站时则记为1，否则为0；是水电站j的未来预测出力性能系数；
[0025]库容平衡约束：
[0026][0027]其中，为水电站i在时段t的溢流量；为水电站i在时段t的入流量；为水电站i的上游水电站集合；
[0028]初始库容约束：
[0029][0030]其中，是水电站i初始库容占总库容的百分比；为水电站i的最大库容量；
[0031]出水量限制约束：
[0032][0033]其中，是水电站i在第k段的最小出水量；是水电站i在第k段的最大出水量；
[0034]库容限制约束：
[0035][0036]其中，是水电站i的最小库容；
[0037]溢流量限制约束：
[0038][0039]其中，是水电站i的最小溢流量；是水电站i的最大溢流量。
[0040]将所述原始梯级水电系统通过双层优化模型等效为水电单站系统，具体表示为：
[0041]以原始梯级水电系统和水电单站系统之间的收入差异最小化作为上层模型的目标函数：
[0042][0043]上层模型的约束条件为：
[0044]水电单站系统出力性能系数限制：
[0045][0046]水电单站系统未来预测出力性能系数限制：
[0047][0048]下层模型的目标函数为：
[0049][0050]下层模型的约束条件为：
[0051][0052][0053][0054][0055][0056]采用KKT条件和大M法将下层模型转换为等效的约束条件，得到等效单层模型；
[0057]根据原始梯级水电系统的初始水能对水电单站系统的参数进行计算，原始梯级水电系统的初始水能为：
[0058][0059]其中，E
O
为原始梯级水电系统的初始水能；
[0060]水电单站系统的第1个线性化分段的出力性能系数为：
[0061][0062]其中，是等效单站系统的第1个线性化分段的出力性能曲线；r
i
为水电站i的总入流量；
[0063]水电单站系统的初始库容为：
[0064][0065]其中，为等效单站系统的初始库容。
[0066]所述基于多时段解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立不同时段的SCUC子问题，不同时段的SCUC子问题具体表示为：
[0067]假设不同场景的SCUC模型划分为三个时段，对应的时段分别为c
‑
，c和c...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多时段多场景SCUC解耦方法，其特征在于，包括以下步骤：根据水电不确定性，建立多时段多场景SCUC模型；由多时段多场景SCUC模型获取梯级水电参数，建立原始梯级水电系统，将原始梯级水电系统等效为水电单站系统；基于多时段解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立不同时段的SCUC子问题；基于多场景解耦机制划分多时段多场景SCUC模型，建立根据爬坡耦合约束的不同场景的SCUC子问题；根据目标级联分析算法进行并行计算，对不同时段的SCUC子问题和不同场景的SCUC子问题进行求解。2.如权利要求1所述的一种多时段多场景SCUC解耦方法，其特征在于，所述建立多时段多场景SCUC模型具体表示为：以电力系统运行成本最小化作为目标函数：其中，x
n
为SCUC模型中的变量组，包括火电机组出力、水电机组出力、水电站排水量、水电站溢水量和机组启停状态变量；n为随机场景编号；N为随机场景总数；π
n
表示随机场景n的概率，且Σπ
n
＝1；t为时段编号；T为时段总数；y为火电机组编号；Y为火电机组总数；下标b表示基准场景；f
n
(p
t,y,n
,z
t,y,n
)表示随机场景n下的电力系统运行成本；f
b
(p
t,y,n
,z
t,y,n
)表示基准场景b下的电力系统运行成本；p
t,y,n
为火电机组y在时段t随机场景n下的出力；z
t,y,n
为火电机组y在时段t随机场景n下的机组启停状态，其中1代表开启，0代表停机；p
t,y,b
为火电机组y在时段t基准场景b下的出力；z
t,y,b
为火电机组y在时段t基准场景b下的机组启停状态，其中1代表开启，0代表停机；约束条件为：约束条件为：约束条件为：其中，h
n
(x
n
)/h
b
(x
b
)包括功率平衡、梯级水电站库容平衡等式约束；g
n
(x
n
)/g
b
(x
b
)包括火电机组出力限制、水电机组出力限制、梯级水电库容限制、火电机组爬坡约束等不等式约束；为火电机组y的上/下爬坡限制。3.如权利要求1所述的一种多时段多场景SCUC解耦方法，其特征在于，所述原始梯级水电系统模型具体表示为：以梯级水电系统收益最大化为目标函数：其中，上标O表示原始梯级水电系统；λ
t
是时段t的电价；i是水电站编号；I
o
是原始梯级水电模型的水电站数量；k是水电站出力性能曲线线性化分段编号；K是水电站出力性能曲
线线性化分段数；是水电站i第k个线性化分段的出力性能系数；是水电站i在时段t的第k段出水量；λ
F
是未来预测电价；是水电站i在时段T的库容量；为二元参数，当水电站j是水电站i的下游电站时则记为1，否则为0；是水电站j的未来预测出力性能系数；库容平衡约束：其中，为水电站i在时段t的溢流量；为水电站i在时段t的入流量；为水电站i的上游水电站集合；初始库容约束：其中，是水电站i初始库容占总库容的百分比；为水电站i的最大库容量；出水量限制约束：其中，是水电站i在第k段的最小出水量；是水电站i在第k段的最大出水量；库容限制约束：其中，是水电站i的最小库容；溢流量限制约束：其中，是水电站i的最小溢流量；是水电站i的最大溢流量。4.如权利要求1所述的一种多时段多场景SCUC解耦方法，其特征在于，将所述原始梯级水电系统通过双层优化模型等效为水电单站系统，具体表示为：以原始梯级水电系统和水电单站系统之间的收入差异最小化作为上层模型的目标函数：上层模型的约束条件为：水电单站系统出力性能系数限制：
水电单站系统未来预测出力性能系数限制：下层模型的目标函数为：下层模型的约束条件为：下层模型的约束条件为：下层模型的约束条件为：下层模型的约束条件为：下层模型的约束条件为：采用KKT条件和大M法将下层模型转换为等效的约束条件，得到等效单层模型；根据原始梯级水电系统的初始水能对水电单站系统的参数进行计算，原始梯级水电系统的初始水能为：其中，E
O
为原始梯级水电系统的初始水能；水电单站系统的第1个线性化分段的出力性能系数为：其中，是等效单站系统的第1个线性化分段的出力性能曲线；r
i
为水电站i的总入流量；水电单站...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雄，何雯雯，李晓飞，贺明康，刘炳文，张子裕，麻淞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：