[发明专利]一种基于直流潮流等值的分布式输配协同机组组合方法

权利要求书

1.一种基于直流潮流等值的分布式输配协同机组组合方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将输配联合系统分解为输电系统、边界系统和配电系统，并结合直流潮流等值算法建立输电系统子优化模型和配电系统子优化模型；

S200、以最小化所述输电系统和所述配电系统的运行费用之和为目标分别对所述输电系统子优化模型和所述配电系统子优化模型进行优化；其中，所述输电系统以最小化所有机组运行费用之和为目标，所述配电系统以最小化所有可控分布式发电机组运行费用和储能装置的折旧费用之和为目标；

其中，以最小化输电系统和配电系统的运行费用之和为目标，即：

式中，f_tran和f_dist,n分别表示输电系统和第n个配电系统的运行费用；N_dist为配电系统数目；

其中，每台机组的运行费用包括开停机费用与发电燃料消耗费用，即：

式中，T为调度周期总的时段数；N₁为常规火电机组数目；C_iU,t和C_iD,t分别为常规火电机组i在时段t的开机和停机费用；F_i,t为常规火电机组i在时段t的发电费用；N₂为抽水蓄能机组数目；C_sU,t和C_sD,t分别为抽水蓄能机组s在时段t的开机费用和停机费用；

其中，所述发电费用机组出力的二次函数表示，即：

式中，A_i,2、A_i,1和A_i,0分别为第i台常规火电机组发电费用函数的二次项、一次项和常数项系数；P_i,t为常规火电机组i在时段t的出力，I_i,t为第i台常规火电机组在时段t的启停状态；

其中，所述可控分布式发电机组的运行费用包括发电燃料消耗费用，即：

式中，N_n,1为第n个配电系统的可控分布式发电机组数目；为第n个配电系统的第i台可控分布式发电机组的发电费用系数；为第i台可控分布式发电机组在时段t的出力；N_n,2为第n个配电系统的储能装置数目；和分别为第i个储能装置在时段t的充电折旧费用系数和放电折旧费用系数；和分别为第i个储能装置在时段t的充电功率和放电功率；

所述充放电折旧费用系数用储能装置荷电状态的二次函数表示，即：

式中，为第i个储能装置在时段t的荷电状态；和为分别为储能装置i充电折旧费用系数函数的二次项、一次项和常数项系数；和分别为第i个储能装置放电折旧费用系数函数的二次项、一次项和常数项系数；

S300、根据分布式输配系统运行技术要求建立输电系统约束条件和配电系统约束条件，进而得到D-TDCUC模型；

所述输电系统约束条件包括：

常规火电机组和抽水蓄能机组的开机费用约束：

常规火电机组和抽水蓄能机组的停机费用约束：

式中，K_i和J_i分别为常规火电机组i的单次开机和停机费用；K_s和J_s分别为抽水蓄能机组s的单次开机和停机费用；Z_s,t为抽水蓄能机组s在时段t的启停状态；

功率平衡方程约束：

式中，P_i,t为常规火电机组i在时段t的出力，为时段t的第n个配电系统的等值注入功率；P_Load,t为时段t的输电系统总负荷；P_pg,s,t和P_pp,s,t分别为抽水蓄能机组s在时段t的发电功率和抽水功率；

常规火电机组有功出力上限约束：

I_i,tP_i,min≤P_i,t≤I_i,tP_i,max

式中，P_i,min为第i台常规火电机组的最小有功出力；P_i,max为第i台常规火电机组的最大有功出力，I_i,t为第i台常规火电机组在时段t的启停状态；

常规火电机组爬坡/滑坡约束：

式中，r_ui和r_di分别为第i台常规火电机组的爬坡率和滑坡率，T₁₅为一个运行时段，T₁₅＝15分钟；

输电线路传输功率约束：

式中，l为线路编号；P_l,km,t为时段t线路l(k,m)的传输功率；x_km为线路l(k,m)的电抗值；X_ki为直流潮流模型中节点阻抗矩阵的元素；ψ为发电机节点集合；φ为配电系统等值注入功率节点集合；L为负荷节点集合；D_s,t为节点s在时段t的负荷值；为线路l(k,m)的传输功率最大值；

常规火电机组最小开机时间约束：

常规火电机组最小停机时间约束：

式中，U_i和D_i分别表示常规火电机组i在调度周期内必须连续开机和连续停机的时间；T_{on_i}和T_{off_i}分别为第i台常规火电机组的最小开机时间和最小停机时间；X_{on_i,0}和X_{off_i,0}分别为第i台常规火电机组在调度周期开始时已经连续开机和停机的时间；

有功出力上下限约束：

式中，和分别为抽水蓄能机组s的最大发电功率和最大抽水功率；Z_pg,s,t和Z_pp,s,t分别为抽水蓄能机组s在时段t的发电状态和抽水状态；

运行工况互补约束：

Z_s,t＝Z_pg,s,t+Z_pp,s,t≤1

日电量平衡约束：

式中，ξ为抽水蓄能机组的转换效率，取75％；

抽水蓄能机组两种运行工况之间的切换满足以下时间约束：

常规火电机组旋转备用约束：

式中，s_ui,t和s_di,t分别为常规火电机组i在时段t能够提供的正、负旋转备用容量；T₁₀为机组的旋转备用响应时间；

抽水蓄能机组旋转备用约束：

累加常规火电机组和的旋转备用得到系统的旋转备用需求约束：

式中，S_u,t和S_d,t分别为系统在时段t的正、负旋转备用容量；L_u％和L_d％分别为负荷预测偏差对系统正、负旋转备用容量的需求系数；

所述配电系统约束条件包括：

功率平衡方程约束：

式中，为第n个配电系统在时段t的等值注入功率；为第n个配电系统在时段t的系统总负荷；

可控分布式发电机组的爬坡约束、滑坡约束和机组出力上下限约束分别为：

式中，和分别为第n个配电系统可控分布式发电机组i的爬坡率和滑坡率，和分别为第n个配电系统第i台可控分布式发电机组的最小出力和最大出力；

第n个配电系统中储能装置i约束为：

式中，和为第i个储能装置的最大充电和最大放电功率；为第i个储能装置在时段t的蓄电量；为第i个储能装置的最大蓄电量；和分别为第i个储能装置的充电效率和放电效率；和分别为第i个储能装置的最小荷电状态和最大荷电状态；

配电线路传输功率约束：

式中，r为配电系统根节点编号；为时段t第n个配电系统线路l(k,m)的传输功率；为第n个配电系统线路l(k,m)的电抗值；为直流潮流模型中第n个配电系统节点阻抗矩阵的元素；ψ^dist,n为第n个配电系统可控发电机节点和储能装置节点集合；L^dist,n为第n个配电系统负荷节点集合；为第n个配电系统节点s在时段t的负荷值；为第n个配电系统线路l(k,m)的传输功率最大值；

关口功率约束：

式中，和分别为关口功率上下限；

S400、采用交替方向乘子法对所述D-TDCUC模型进行求解得到分布式输配协同机组组合结果。