[发明专利]一种基于鲁棒锥规划的含风电接入的最优潮流计算方法

说明书

本发明公开了属于电力系统调度自动化技术领域的一种基于鲁棒锥规划的含风电接入的最优潮流计算方法。根据日前风电出力和负荷的预测数据，将机组发电成本最小作为目标函数，以多面体形式的不确定集合刻画风电出力的不确定性，引入交流潮流约束进行安全校核，构建基于交流潮流的鲁棒锥规划模型；将非线性约束进行锥松弛，并运用辅助变量替代方法处理非线性项，从而得到锥规划模型；针对不确定性优化问题的求解，采用CCG算法将模型分解为基本场景下的主问题和不确定场景下的子问题，将基本场景下求解出的机组组合决策带入到不确定场景下安全校验，进行内层优化的对偶变换，求解对偶锥规划模型，得到全局最优解。

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化技术领域，尤其涉及一种基于鲁棒锥规划的含风电接入的最优潮流计算方法。

背景技术

目前，考虑安全约束的机组组合模型一般采用直流潮流模型，该方法只考虑系统的有功潮流，忽略了电压和无功等因素，能够有效地提升求解效率。然而，该模型的局限性在于：(1)较难应用于电压、无功相关的研究领域以及馈线R/X较高的配电网中；(2)在大规模风电引入的电力系统中，如果沿用传统的直流潮流模型，可能会导致电压越限的问题；(3)基于直流潮流的最优潮流(optimal power flow，OPF)问题的最优解并不一定是原OPF问题的可行解，导致实际优化过程中需要不断调整直流OPF部分约束的松紧程度并重新求解。这种人为的调整过程本身是启发性的，不适用于大规模系统的优化与快速控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于鲁棒锥规划的含风电接入的最优潮流计算方法，其特征在于，根据日前风电出力和负荷的预测数据，将机组发电成本最小作为目标函数，以多面体形式的不确定集合刻画风电出力的不确定性，引入交流潮流约束进行安全校核，构建基于交流潮流的鲁棒最优潮流模型；引入二次型导致模型求解困难，将非线性约束进行锥松弛，并运用辅助变量替代方法处理非线性项，从而得到鲁棒锥规划模型；利用CCG算法将此模型分解为基本场景下的主问题和不确定场景下的安全校验子问题，由于不确定场景下为双层Max-Min优化问题，需要进行内层优化的对偶变换，求解对偶锥规划模型，得到全局最优解；具体包括：

步骤1：引入交流潮流约束，将非线性约束进行锥松弛，并运用辅助变量替代方法处理非线性项，形成二阶锥约束；

步骤2：将二阶锥约束带入到基本场景下的机组组合模型；

步骤3：以多面体形式的不确定集合刻画风电出力的不确定性，将基本场景下求解出的机组组合决策带入到不确定场景下安全校验，进行内层优化的对偶变换，求解对偶锥规划模型，得到全局最优解。

所述步骤1具体包括：

所述非线性约束为输电线路潮流约束，如下式所示：

式中，I_ij，t为支路ij的电流，为火电机组有功出力，为风电机组有功出力，P_ij，t为输电线路有功功率，为节点有功负苘，为火电机组无功出力，Q_ij，t为支路ij的无功功率，为节点无功负荷，U_j，t为节点j的电压，U_i，t为节点i的电压，r_ij和x_ij为支路ij的阻抗值；

上述约束条件中包含二次项，且机组约束中包含整数项，该最优潮流问题属于混合整数非线性规划问题，引入辅助变量代替电压和电流的二次项：

式中，u_i，t为节点i在时段t的电压的平方，i_ij，t为支路ij的电流的平方；