[发明专利]基于曲线分段线性化的电力系统旋转备用优化方法

说明书

本发明涉及电力系统调度运行技术领域，公开了基于曲线分段线性化的电力系统旋转备用优化方法，其通过最小化包括燃料费用成本和可靠性成本在内的总成本来决定各时刻系统的旋转备用容量；具体包括以下步骤：步骤一，求解不考虑旋转备用需求的运行优化模型，得到各发电机组的基本机组组合方案；步骤二，在步骤一得到的基本机组组合方案基础上，逐时刻形成横轴为旋转备用、纵轴为可靠性指标的可靠性曲线；将可靠性曲线分段线性化，得到各线性分段的系数；步骤三，将基于分段线性化的可靠性曲线以约束的形式加入运行优化模型，重新计算并得到考虑系统可靠性后的电力系统旋转备用。

技术领域

本发明涉及电力系统调度运行技术领域，特别涉及基于曲线分段线性化的电力系统旋转备用优化方法。

背景技术

电力系统需要维持一定程度的设备冗余或调节能力，以应对电能生产、输送和分配过程中所面临的不确定性因素。特别是随着新的发、输电方式快速发展，电力系统面临的不确定性日益增强，风险也更加多样化、常态化。风险无法完全避免，但可以通过恰当的理论和手段来认知、度量、管理和控制。如何在最大范围内优化资源配置，充分发挥发、输电设备能力，以合理的代价将系统风险维持在适当的水平，并连续、可靠地满足用户需求，是当前电力系统面临的重要课题。

旋转备用(Spinning Reserve,SR)是指运行正常、维持额定转速、随时可以并网的发电机组；或已并网但仅带一部分负荷，随时可以加出力至额定容量的在线机组尚未加载的出力区间。旋转备用是系统优化调度的重要变量和约束，影响到可靠性和经济性等重要方面，与其说优化备用配置，不如说优化运行方式的安排。特别是大规模风电接入后，调峰压力的缓解依赖于常规机组的频繁调节和密切配合，旋转备用的合理配置意义重大。因此，备用优化与决策是解决当前电力系统运行领域一些问题的有益切入点。

目前常用的旋转备用优化方法都是以最小化包括燃料费用成本和可靠性成本在内的总成本为目标，决定各时刻系统的旋转备用容量。可靠性成本为各时刻的可靠性费用与可靠性指标之积。可靠性指标如不加说明，则为电量不足期望EENS(expected energynot supplied)。

由于可靠性指标如电量不足期望EENS是发电机旋转备用的非线性函数，一般需要通过卷积才能求得，如何将非线性的可靠性指标在基于线性规划的数学模型中建模成为需要突破的难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何协调经济性和可靠性，同时在基于线性规划的日前旋转备用优化数学模型中对非线性的可靠性指标予以建模；本发明为解决上述问题提供一种基于曲线分段线性化的电力系统旋转备用优化方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于曲线分段线性化的电力系统旋转备用优化方法，以最小化包括燃料费用成本和可靠性成本在内的总成本为目标，决定各时刻电力系统的旋转备用容量，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一，求解不考虑旋转备用需求的电力系统运行优化数学模型，电力系统运行优化数学模型的待求解变量有U_i,t,P_i,t，分别为第t时刻发电机i的0‐1状态变量、有功出力，单位为MW；其中：0表示发电机i处于停机状态，1表示发电机i处于运行状态；电力系统运行优化数学模型的目标函数为

其中N_T是优化模型的时段数量，N_T为24，即有24小时；N_G是发电机的数量；C_i,t()是第t时刻发电机i的燃料成本函数；

电力系统运行优化数学模型的约束有：功率平衡约束D_t是第t时刻的负荷(MW)；另外还有机组最小启停时间约束和机组出力上下限约束；