[发明专利]一种考虑清洁能源消纳的水火电机组检修计划优化分解方法

权利要求书

1.一种考虑清洁能源消纳的水火电机组检修计划优化分解方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤S1：集合各机组上报信息；

步骤S2:加入各水电站信息，形成约束，确定目标函数；

所述步骤S2中，目标函数为：

目标函数包含两项，其中第一项为发电企业的运行成本，即火电机组的运行成本，表示为C_i,t，常用表示，其中P_i,t为第i个火电机组在时刻t的出力，a_i,b_i,c_i分别是对应第i个火电机组成本二次函数的二次项、一次项与常系数；N_th为火电机组的数量；水电机组作为清洁能源，运行时不会消耗燃料，发电成本为零，因此为了使其多出力，在这一项中不考虑水电机组的运行成本；

目标函数中的第二项为水电站计划外排水的成本，其中ρ为电价，α_H为流量-功率转换系数，表示某个水电站将流量转化为出力的能力，q_H,t为溢水量，表示水电站H当水库库容越限时需要排放的水量，该水量不进入水电机组发电，因此会产生相应的损失，即计划外排水的成本；N_H为水电站的数量；

对于机组检修计划的约束条件分为三类：系统约束、水文约束及检修约束；

所述系统约束包括：

(1)功率平衡约束

按节点列写功率平衡约束，即：

P_mn,t＝-B_mnθ_mn,t (2c)

其中，P_m,t表示连接在节点m上在t时刻所有火电机组的出力P_i,t、水电机组出力P_j,t之和，如(2b)所示；P_mn,t表示节点m与n之间输电线路在t时刻传输的功率，该值通过直流潮流模型(2c)计算得出，其中，B_mn表示节点m与n之间的输电线路电纳，θ_mn,t表示节点m与n之间在t时刻的电压相角差；D_m,t表示节点m在t时刻的负荷需求；

(2)传输容量约束

每一条输电线路上传输的功率都不应超过其上限，即：

其中，表示节点m与n之间输电线路的传输容量上限；

(3)机组出力约束

(1-x_i,t)P_i,min≤P_i,t≤(1-x_i,t)P_i,max (4a)

(1-x_j,t)P_j,min≤P_j,t≤(1-x_j,t)P_j,max (4b)

其中，x为0-1变量，用于表示检修状态，当其为1时机组检修，为0时机组不检修，假设机组不检修时即处于启动状态；x_i,t表示火电机组的检修状态；P_i,min与P_i,max表示火电机组的最小及最大出力；同理，x_j,t表示水电机组的检修状态，P_j,min与P_j,max表示水电机组的最小及最大出力；

(4)旋转备用约束

其中，N_h为水电机组的数量；r为备用率，表示系统对负荷的预测误差，通过预留足够的系统旋转备用容量可以应对负荷预测误差带来的影响，添加旋转备用约束可以保证系统运行的可靠性，的r取为0.05；D_t为系统在t时刻的负荷需求；

所述水文约束是针对水电机组及水电机组所在水库的约束，以下约束中，式(6)和(10)是对所有水电机组的约束，式(7)-(9)是对所有水库的约束，式(11)为梯级水电站水库特有的上下游水量耦合约束；

(1)发电流量约束

0≤u_j,t≤u_j,max (6)

其中，u_j,t为第j台水电机组在t时刻用于发电的水量，称为发电流量；u_j,max为第j台水电机组的最大发电流量；

(2)溢水量约束

0≤q_H,t≤q_H,max (7)

其中，q_H,t为水电站H在t时刻当水库库容越限时需要排放的水量，称为溢水量；q_H,max为其上限；

(3)水库容积约束

v_H,min≤v_H,t≤v_H,max (8)

其中，v_H,t为水电站H在t时刻水库的库容；v_H,max和v_H,min为水库库容的上下限；

(4)溢水量表达式

式(8)将水库的溢水量表示为水库因库容超过上限而排出的水量；

(5)水电机组出力表达式

P_j,t＝α_Hu_j,t,j∈H (10)

其中，α_H为水电站H的流量-功率转换系数，即将发电流量转换为出力的能力，该值可通过水电站的历史出力数据和历史发电流量数据拟合得出；对于某台水电机组j，其出力等于发电流量u_j,t乘上该机组所在水电站的流量-功率转换系数α_H；

(6)梯级水电站上下游水量耦合约束

梯级水电站中，上下游水库之间水量的相互影响是一个重要的特点，在检修优化模型中，由于时间尺度为天，较长的时间尺度可以简化对水流滞时的考虑，从而有如下形式：

其中，β为将流量转化为体积的系数；f_H,t为水电站H处的天然来水；

所述检修约束包括：

(1)检修窗口约束

x_i,t＝0,t＜e_i or t＞l_i (12a)

x_j,t＝0,t＜e_j or t＞l_j (12b)

其中，e_i/e_j为火/水电机组检修任务最早可以开始的时间；l_i/l_j为检修任务最晚需要开始的时间；e_i与l_i和e_j与l_j之间的时间段称为火/水电机组的检修窗口，机组只能在该窗口内进行检修；

(2)检修连续性约束

其中，d_i/d_j表示火/水电机组检修任务的持续时间，所有机组在其检修窗口内都必须完成规定时长的检修任务；

(3)检修时间约束

对于机组来说，检修任务一旦开始就不能中断，以确保检修任务的连续性，即：

步骤S3：形成MILP问题；

步骤S4：分解算法求解；

步骤S5:将求解结果作为指令传递到各个机组。