[发明专利]计及新能源及负荷区间不确定性的电力系统日前-日内协同调度方法与系统

权利要求书

1.一种计及新能源及负荷区间不确定性的电力系统日前-日内协同调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取电力系统数据以及新能源和负荷日前预测数据；

步骤2、构建日前调度区间优化问题数学模型；

步骤3、确定日前调度方案及日内调度的边界条件；

步骤4、获取新能源及负荷日内滚动预测数据；以及

步骤5、基于步骤3所确定的日内调度方案边界条件，以及步骤4获取的新能源及负荷日内区间数模型，构建日内调度问题数学模型并求解日内调度方案；

其中，所述电力系统数据包括常规发电机组和快速启停机组最大和最小输出功率、机组启停费用、运行成本系数、爬坡功率、最小开机和停机时间，A、B、C三类柔性负荷P_ila、P_ilb、P_ilc的分档数和每档的可削减负荷最大容量、成本系数、需求响应的弹性系数以及最大累计中断时间，其中A类柔性负荷需提前24h告知用户，B类柔性负荷提前告知用户的时间为15min-2h，C类柔性负荷提前告知用户的时间为5-15min；

所述新能源和负荷日前预测数据包括未来24小时风电场及光伏电站的输出功率P_wt、P_pv的每小时的预测值及其日前预测误差的波动区间，未来24小时系统负荷P_l每小时的预测值及其日前预测误差的波动区间；

其中，所述步骤2中，构建日前调度区间优化问题数学模型的过程包括：

假设新能源发电日前预测值为其日前预测误差位于区间内，上标“+”表示区间数上界，上标“-”表示区间数下界，由此得到新能源发电功率P_N1的上界为下界为P_N1的日前区间数模型为由此分别建立风力及光伏发电的日前区间数模型

假设负荷日前预测值为其日前预测误差位于区间内，由此得到负荷功率P_l1的上界为下界为则负荷功率的日前区间数模型为

取日前调度的时间尺度为15分钟，日内调度时间尺度为15分钟，对每小时新能源及负荷的预测值进行线性插值，以此作为每隔15分钟的日前预测值，在此基础上进行日前调度；

由此，将电力系统日前调度优化问题的目标函数描述为：

min f₁＝f₁₁+f₁₂+f₁₃+f₁₄ (1)

其中，f₁₁表示常规发电机组的运行费用，f₁₂表示快速启停机组运行成本，f₁₃表示弃风惩罚费用，f₁₄表示为A、B、C三类柔性负荷的调控费用；

同时，确定电力系统日前调度优化问题约束条件，包括：

有功功率平衡；

常规发电机出力及爬坡功率约束；

常规发电机最小开停机时间约束；

常规发电机组冷热启动约束；

快速启停机组最大最小功率及爬坡功率约束；

快速启停机组最小开机时间最小停机时间约束；

柔性负载约束；

弃风约束；以及

正、负备用功率约束；

由上述公式(1)以及以上九个约束条件构成日前调度区间优化问题的数学模型；

其中，所述目标函数的表达中，常规发电机组的运行费用f₁₁、快速启停机组运行成本f₁₂、表示弃风惩罚费用f₁₃以及A、B、C三类柔性负荷的调控费用f₁₄的获取包括：

1)常规发电机组的运行费用f₁₁：

表示常规机组启停成本；

表示为发电成本；

其中，为常规发电机台数,T₁为调度周期，T₁＝96，分别为j时刻第i台常规发电机的启动控制0-1变量、冷启动控制0-1变量；为“1”分别表示j时刻第i台常规发电机接受启动或冷启动指令，为“0”则表示j时刻无启动或冷启动指令；

C_hot,i、C_cold,i分别为第i台常规发电机的热启动费用和冷启动费用，为0-1变量，为“1”表示j时刻第i台常规发电机处于开机状态，为“0”则表示处于停机状态；

为第i台常规发电机的发电成本系数，为j时刻第i台常规发电机的功率；

为快速启停机组运行成本，为快速启动发电机台数；为第i台快速启停机组的运行成本系数，为j时刻第i台快速启停机组的功率，为快速启停机组的启动控制0-1变量，为“1”分别表示j时刻第i台快速启停机组接受启动指令，为第i台快速启停机组的启动成本；

为弃风惩罚费用，其中为j时刻削减的风电功率，C_w为弃风惩罚因子；

为A、B、C三类柔性负荷的调控费用，ns为柔性负荷的分档数，其中分别为j时刻A、B、C三类柔性负荷s档的调控功率，由于柔性负荷响应具有弹性，故为区间数，分别为A、B、C三类柔性负荷以s档参与调控时的代价因子；

其中，所述电力系统日前调度优化问题约束条件包括：

①有功功率平衡方程

式(2)中，左边为常规发电机组、快速启停机组及风力发电的总和，右边为系统总负荷减去3类柔性负荷的削减量，该有功功率平衡方程为区间等式；

②常规发电机出力及爬坡功率约束

式(3)中分别为第i台常规发电机的最小和最大功率，分别表示第i台常规发电机向下和向上爬坡功率的极限值；

③常规发电机最小开停机时间约束

式(5)、(6)中分别为第i台常规发电机的最小开机时间和最小停机时间；

④常规发电机组冷热启动约束

式(7)、(8)为j时刻对第i台常规发电机冷启动和热启动的约束，为第i台常规发电机的冷启动时间；

⑤快速启停机组最大最小功率及爬坡功率约束

式(9)是快速启动发电机最小、最大功率约束，分别为第i台快速启停机组的最小和最大功率，为0-1变量，为“1”表示j时刻第i台快速机组处于开机状态，为“0”则表示处于停机状态；式(10)是快速机组向下、向上爬坡功率约束，分别表示第i台快速启停机组向下和向上爬坡功率的极限值；

⑥快速启停机组最小开机时间最小停机时间约束

式(11)、式(12)分别为j时刻对第i台快速机组最小开机时间最小停机时间的约束，为截止j时刻第i台快速机组的连续运行时间，为截止j时刻第i台快速机组的连续停机时间；

⑦弃风约束

式(13)中分别为日前调度中j时刻削减的风功率及风功率波动区间下界；

⑧柔性负荷约束

其中，P_ila,s,j、P_ilb,s,j、P_ilc,s,j为j时刻A、B、C三类柔性负荷s档调控功率，为A、B、C三类柔性负荷s档的调控功率最大值，及分别为A、B、C三类柔性负荷s档响应系数的弹性波动区间；

⑨正、负备用功率约束

其中，为j时刻常规机组和快速机组所能提供的正备用功率，r为备用系数，为j时刻常规机组和快速机组所能提供的负备用功率，为负荷向上、风速向下波动时的波动区间，为负荷向下、风速向上波动时的波动区间；

其中，所述确定日前调度方案及日内调度的边界条件，包括：

首先，由于公式(1)所描述的电力系统日前调度区间优化问题目标函数f₁为区间函数，设其上下界分别为f₁⁺、f₁^-，其中：

设区间目标函数均值为目标函数半径为将区间目标函数转换为F₁＝(1-β₁)f₁^m+β₁f₁^w，β₁为加权系数；

然后，将电力系统日前调度区间优化问题中的公式(2)、公式(17)及(19)所确定的区间不等式约束在预定的区间可能度下，转换为确定性不等式，设有功功率平衡、备用约束方程成立的区间可能度分别为ζ₁₁、ζ₁₂及ζ₁₃，则根据区间可能度原理，公式(2)、公式(17)及(19)分别转化为：

由此，将日前调度区间优化问题转化为如下确定性问题：

min F₁ (24)

公式(24)的约束条件包括式公(3)-(16)、公式(18)、(20)以及公式(21)-(23)；

最后，应用混合整数线性规划方法求解上述确定性问题，得出日前调度区间优化方案，由此确定日内调度问题的边界条件，即：常规机组的开机状态保持不变，A类柔性负荷的调控量保持不变，而快速启停机组的启停状态以及B、C两类柔性负荷的柔性负荷则需要在日内调度中调整。