[发明专利]一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法

说明书

本发明涉及一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法，本发明以一天24时段中调火电机组的燃料费用总和最小为优化目标，采用机会约束方法描述风电出力的不确定性，构建基于交流潮流模型的网络安全约束条件，从而提出一种考虑交流潮流安全约束的不确定性机组组合模型。针对模型求解困难的问题，提出了一种随机约束序优化方法，成功实现对模型的快速求解。相比与传统基于直流潮流约束的不确定性机组组合模型，本发明所提模型有效降低了风电大规模接入后电网电压越限的风险，提升了日前发电计划决策的有效性，所建模型还可以精细化的计算系统网络损耗，从而为调度人员提供数据参考。同时本发明提求解算法较传统算法有了显著提升。

技术领域

本发明属于电力系统及自动化研究领域，尤其是涉及一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法。

背景技术

考虑安全约束的机组组合(Security Constraint Unit Commitment，SCUC)是电力系统日前调度决策的理论基础，也是其制定日前发电计划的主要依据。随着近年来出力具有不确定性的风电大规模接入，以及电网调度运行的精细化要求不断提高，考虑风电接入的电力系统机组组合问题日益成为人们的研究热点。

目前，在不考虑风电接入的传统电力系统中，普遍采用的SCUC模型是利用基于直流潮流模型的网络安全约束条件对决策方案进行安全稳定校核。由于直流潮流模型不考虑系统无功和电压因素，仅计算线路有功潮流，因而可以极大的降低模型求解难度。而对于风电大规模接入之后的电力系统，常用场景法、机会约束、鲁棒优化等对不确定性进行描述。然而，当集群风电的接入水平很高时，往往无法对无功补偿设备进行统一调控，故发电功率因数和线路压降与常规机组相比仍有较大差距，加之风电的调节能力普遍较差，从而导致简化网络安全约束模型的前提假设条件已经不存在。若在SCUC模型中继续采用直流潮流模型描述网络安全约束条件，则必然会导致决策方案有效性降低，电压越限风险增加。

另外，SCUC模型本身是一个具有复杂约束的非线性混合整数规划问题，由于在不确定性环境下，交流潮流模型本身无法快速解析性的求解，通常需要借助于耗时的数值算法，因此，在不确定性SCUC模型中引入交流潮流约束将必然面临求解困难的问题。而现有基于Benders分解的求解思路的主要优势在于求解具有复杂约束的确定性优化问题，而对于同时考虑风电不确定性和交流潮流约束的SCUC模型则很难保证求解效率。因此亟需研究一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法。

发明内容

本发明提出了一种考虑交流潮流约束的不确定性机组组合模型及求解方法，该模型采用机会约束方法描述风电出力的不确定性，并且基于交流潮流模型对网络安全进行校核。针对模型求解困难的问题，提出了一种随机约束序优化方法，成功实现对模型的快速求解。基于修改的IEEE-118节点电力系统的实施例，验证了本发明所提建模方法的正确性和有效性，相比与传统基于直流潮流约束的不确定性SCUC模型，本发明所提模型有效降低了风电大规模接入后电网电压越限的风险，提升了日前发电计划决策的有效性，同时本发明所建模型还可以精细化的计算系统网络损耗，从而为调度人员提供数据参考。

本发明所采用的技术方案是：

一种考虑交流潮流安全约束的不确定性机组组合建模方法，考虑风电出力的不确定性，并且以交流潮流约束对其进行安全校核，使总运行成本最小，其目标函数为：

式中：F_Gt为系统的总运行成本，系统中的发电机组个数为M，P_Git和U_Git分别表示第i号机组在t时段的有功出力和启停状态，U_Git＝0表示发电机组处于停机状态，U_Git＝1表示发电机组处于开机状态。Y_it(P_Git)为发电机组的运行成本，S_it(τ_i)为发电机的启停成本；