[发明专利]一种含风电电力系统经济调度方法

权利要求书

1.一种含风电电力系统经济调度方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、模型抽象步骤：将一类把风电的不确定性转化为弥补其调度误差产生的经济成本，与常规机组发电成本共同进行优化，实现整体经济性最优的调度问题，且抽象成一个非线性优化问题；得到非线性目标函数，线性约束条件；

步骤2、目标函数分析步骤：分析步骤1所述目标函数在参数变化过程中目标函数中风电成本项的变化趋势，检验利用二次函数逼近目标函数的可行性；得到在给定区间内的最佳二次函数逼近系数，进而利用步骤1得到给定区间内中间解的求解误差；

步骤3、综合计算步骤：利用步骤3建立区间长度与求解误差之间的关系，得到限定求解误差下最大区间展开长度，再根据最大区间展开长度在中间解附近进行函数展开得到二次规划近似问题，采用起作用集SQP算法求二次规划近似问题，得到中间最优解；

步骤4、迭代中止步骤：根据步骤3中的得到的中间最优解，判断目标函数的等价线性规划问题的最优值是否为零，若为零说明目标函数已达到局部最优解，迭代停止，进行输出；若目标函数的等价线性规划问题的最优值不为零，则返回步骤2；

步骤1的实现包括以下步骤：

1)建立模型；设目标函数为最小化发电成本，以二次函数描述常规机组燃料成本；引入风电后，高低估代价模型被广泛采用以度量风电不确定性带来的额外成本；约束条件为安全稳定运行约束，引入风电后系统中的备用容量满足能平抑风电功率在实际中的调度值与实际值之间的差距；建立待优化模型如下：

其中，

式(1)、式(2)中，C_PG、C_PW分别为常规燃料机组和风电场的经济调度成本，a_i、b_i、c_i分别为常规燃料机组的经济参数，d_j、k_ov,j、k_un,j分别为风电场运行成本参数和高低估代价参数；分别为第t时刻第i台常规燃料机组和第j号风电场调度计划出力值；且为第t时刻第j号风电场可能的真实的风电功率，该值是一个辅助变量，服从预测条件下的概率分布；变量L_t表示第t时刻的总负荷有功功率需求，分别表示对应电源有功功率出力的上下边界值，N_G、N_W分别为常规燃料机组和风电场的数量，RD_i,t、RU_i,t分别表示第i号常规燃料机组在时刻t时的向下和向上备用可调节容量；参数c_u、c_d为置信度约束常数，表示满足备用容量约束的置信度必须大于该常数；

2)由模型式(2)得到非线性规划问题M1：

式(3)中，C(P^GW)表示总经济调度成本，T为总调度时长，D_i、E_i分别为不等式约束和等式约束系数，d_i、e_i分别为不等式约束和等式约束常数项，N_Ineq、N_eq分别为不等式约束和等式约束个数；

3)利用二次规划问题对问题M1进行逼近，得到一个二次规划问题M2：

4)利用起作用约束法将问题M2转化为矩阵运算，得到一满足所有约束条件的初始点P^GW；

步骤2的实现包括在得到初始点P^GW基础上，检验二次函数近似可行性；将非线性规划问题M1用一二次函数进行近似，并利用近似误差和区间长度的关系，得到一个随误差不断修正的展开区间长度；具体步骤如下：

①将问题M1中的风电惩罚成本函数的数学式用抽象函数表示，对其进行泰勒展开可得：

令R_m/n为函数第m次导函数分量与第n次导函数分量的比值，C_ratio是与给定求解误差相关的常数，则有：

②解得在第k次迭代展开时满足要求的区间长度d_k为:

③设φ(w)为的二次逼近，则在最优点附近，利用拉格朗日乘子法将问题M1转化为无约束问题：

④同理将问题M2转化为无约束问题：

其中A、B、C为燃料机组成本系数，N_A为问题M2不等式约束N_Ineq中的作用约束个数，N_eq为问题M2中原有等式约束个数，求解得：

⑤转化为展开区间长度为：

包括以下子步骤：

a.利用式(11)，使用二次规划进行近似，得到迭代过程中间需要求解的二次规划问题M3：

则问题M3中仅含有等式约束与二次函数构成的目标函数；

b.将问题M3在展开区间长度内的起作用约束表示为等式约束，利用拉格朗日乘子法将有约束问题转化为无约束问题；

c.对问题M3进行求解得到中间解P^GW(k)；

步骤4的实现包括以下步骤：

i.在中间解附近将问题M1中不等式约束分解为起作用约束与其他约束，即若在某个迭代点附近仍具有可行下降方向d_r，则等价为求解如下问题M4：

其中▽C(P^GW)为问题M1在点P^GW处的一阶偏导函数；

ii.计算中间解P^GW(k)，代入问题M4中的目标函数最优值C_M4；判断C_M4是否为零，若C_M4等于零，则最优解P^GW＝P^GW(k)，得出最优调试计划，停止迭代进行输出；若C_M4不等于零，则返回步骤2。