考虑N-1安全约束的电-热综合能源系统优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了考虑N

【技术实现步骤摘要】
考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统优化调度
，具体涉及考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法。

技术介绍

[0002]全球变暖加速了能源结构的深度调整。我国北方地区冬季采暖大多采用热电联产机组(Combined Heat and Power，CHP)。但热力负荷需求量大于电能需求量，因此热电联产机组在“以热定电”的模式下运行，导致电力系统无法满足负荷需求，造成大量能源浪费。为推动节能减排与新能源大规模消纳，国内外学术界对电
‑
热综合能源系统的系统建设、调度策略、调度算法方面进行了深入探讨。
[0003]安全是电网运行中最基本的要求，即当系统受到外部干扰时，系统仍能保持对用户供电的能力。然而，现有的电
‑
热综合能源系统调度研究对安全约束考虑不足，使得日前调度在运行过程中容易发生线路功率越限等安全性问题，限制了其工程应用。因此急需要找到一种提高电
‑
热综合能源系统的可靠性和抗风险能力的优化调度方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，在兼顾系统经济性的同时，使系统在运行时具有足够的鲁棒性来应对任意一个系统元件的故障，从而有效地提高系统的可靠性和抗风险能力。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，在传统的安全性约束经济调度基础之上，以最小化综合运行成本和最小化所有线路越限总量为目标，引入N
‑
1安全约束准则，建立计及N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度模型，并采用带精英策略的快速非支配遗传算法来对所建立的多变量和复杂约束的非线性多目标优化问题进行求解。
[0006]本专利技术的特点还在于，
[0007]考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，具体操作步骤如下：
[0008]步骤1、构建以系统综合运行成本最小和所有线路越限总量最小为目标的多目标函数；
[0009]步骤2、建立电
‑
热综合能源系统调度的电力系统约束、热力系统约束、潮流越限量约束；
[0010]步骤3、使用N
‑
1约束校验
‑
添加法处理所有N
‑
1开断故障约束，将其结果添加到步骤2的约束当中，并联立步骤1中的目标函数建立计及N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度模型。
[0011]步骤4、采用带精英策略的快速非支配遗传算法NSGA
‑
II对步骤3中的多变量和复杂约束的非线性多目标优化问题进行求解。
[0012]步骤1具体实施过程为：
[0013](1)目标一：系统综合运行成本最小
[0014]minF1＝f
11
+f
12
+f
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)
[0015]式(1)中，F1为系统综合运行成本；f
11
、f
12
、f
13
分别为火电机组运行成本、热电联产机组运行成本、旋转备用成本；
[0016]火电机组运行成本
[0017][0018]式(2)中，P
it
为第i台火电机组在t时段的平均发电功率；a
i
、b
i
、c
i
分别为第i台机组的三类燃料成本系数；T为总的调度周期时段数；n为总的火电机组个数；
[0019]热电联产机组运行成本：
[0020][0021]式(3)中，P
zs,it
为热电联产机组i在t时刻折算到纯凝气工况下的电功率，a
j
、b
j
、c
j
为热电联产机组i的运行成本系数，N
c
为热电联产机组的个数；
[0022]热电联产机组旋转备用成本：
[0023][0024]式(4)中，为热电联产机组备用容量成本系数，分别为系统在时刻t的正、负旋转备用要求；
[0025](2)目标二：所有线路越限总量最小
[0026][0027]式(5)中，分别为正常状态下线路l在时刻t的潮流正向、反向越限量；分别为故障c状态下线路l在时刻t的潮流正向、反向越限量；N为故障种类数量、L为线路数量。
[0028]步骤2具体实施过程为：
[0029](1)电力系统约束
[0030]功率平衡约束
[0031][0032]式(6)中，P
it
、P
chp,it
分别为t时刻在节点i上火电机组、热电联产机组有功出力，n、N
c
分别为火电机组个数、热电联产机组个数，P
tload
是t时刻的电负荷；
[0033]机组出力约束
[0034]P
emin
≤P
it
≤P
emax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)
[0035]式(7)中，P
emax
、P
emin
是常规火电机组的出力上下限；
[0036]机组爬坡约束
[0037][0038]式(8)中，分别是常规火电机组最大向下、向上爬坡速率，P
i(t
‑
1)
为第i台火电机组在t
‑
1时段的平均发电功率，Δt为t时段与t
‑
1时段之间的差值；
[0039]系统旋转备用约束
[0040][0041]式(9)中，分别为系统在时刻t的正、负旋转备用要求，为第i台热电联产机组有功出力的最大值与最小值；
[0042]直流潮流约束模型
[0043][0044]式(10)中，i、j为电力线路中结点编号，B
ij
、X
ij
分别为线路ij的电纳和电抗值，θ
i
、θ
j
是线路i、j的相角，P
ij,t
为线路ij在t时刻的支路功率，P
ijmax
为线路ij的功率上限值，θ
ij,t
线路ij在t时刻的相角；
[0045](2)热力系统约束
[0046]热功率平衡约束
[0047][0048]式(11)中，Q
chp,it
为热电联产机组的热出力，为t时刻热负荷。
[0049]换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，在传统的安全性约束经济调度基础之上，以最小化综合运行成本和最小化所有线路越限总量为目标，引入N
‑
1安全约束准则，建立计及N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度模型，并采用带精英策略的快速非支配遗传算法来对所建立的多变量和复杂约束的非线性多目标优化问题进行求解。2.根据权利要求1所述的考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1、构建以系统综合运行成本最小和所有线路越限总量最小为目标的多目标函数；步骤2、建立电
‑
热综合能源系统调度的电力系统约束、热力系统约束、潮流越限量约束；步骤3、使用N
‑
1约束校验
‑
添加法处理所有N
‑
1开断故障约束，将其结果添加到步骤2的约束当中，并联立步骤1中的目标函数建立计及N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度模型；步骤4、采用带精英策略的快速非支配遗传算法NSGA
‑
II对步骤3中的多变量和复杂约束的非线性多目标优化问题进行求解。3.根据权利要求2所述的考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，步骤1具体实施过程为：(1)目标一：系统综合运行成本最小minF1＝f
11
+f
12
+f
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，F1为系统综合运行成本；f
11
、f
12
、f
13
分别为火电机组运行成本、热电联产机组运行成本、旋转备用成本；火电机组运行成本式(2)中，P
it
为第i台火电机组在t时段的平均发电功率；a
i
、b
i
、c
i
分别为第i台机组的三类燃料成本系数；T为总的调度周期时段数；n为总的火电机组个数；热电联产机组运行成本：式(3)中，P
zs,it
为热电联产机组i在t时刻折算到纯凝气工况下的电功率，a
j
、b
j
、c
j
为热电联产机组i的运行成本系数，N
c
为热电联产机组的个数；热电联产机组旋转备用成本：式(4)中，为热电联产机组备用容量成本系数，分别为系统在时刻t的正、负旋转备用要求；(2)目标二：所有线路越限总量最小
式(5)中，分别为正常状态下线路l在时刻t的潮流正向、反向越限量；分别为故障c状态下线路l在时刻t的潮流正向、反向越限量；N为故障种类数量、L为线路数量。4.根据权利要求3所述的考虑N
‑
1安全约束的电
‑
热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，步骤2具体实施过程为：(1)电力系统约束功率平衡约束式(6)中，P
it
、P
chp,it
分别为t时刻在节点i上火电机组、热电联产机组有功出力，n、N
c
分别为火电机组个数、热电联产机组个数，P
tload
是t时刻的电负荷；机组出力约束P
emin
≤P
it
≤P
emax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式(7)中，P
emax
、P
emin
是常规火电机组的出力上下限；机组爬坡约束式(8)中，分别是常规火电机组最大向下、向上爬坡速率，P
i(t
‑
1)
为第i台火电机组在t
‑
1时段的平均发电功率，Δt为t时段与t
‑
1时段之间的差值；系统旋转备用约束式(9)中，分别为系统在时刻t的正、负旋转备用要求，为第i台热电联产机组有功出力的最大值与最小值；直流潮流约束模型式(10)中，i、j为电力线路中结点编号，B
ij
、X
ij
分别为线路ij的电纳和电抗值，θ
i
、θ
j
是线路i、j的相角，P
ij,t
为线路ij在t时刻的支路功率，P
ijmax
为线路ij的功率上限值，θ
ij,t
线路ij在t时刻的相角；(2)热力系统约束热功率平衡约束
式(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，陈宝桥，秦博，夏烨瑞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：