一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法技術

本發明專利技術涉及一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法。隨著風能的廣泛使用，安排發電計劃時更多的風電機組將會被引入，這對傳統的機組組合提出了新要求。由此建立的是一個非線性混合整數問題模型，為了提高計算效率，將問題分解為2層優化子問題，第1層為無網絡約束的機組組合問題，第2層為以網損最小的目標函數的交流網絡約束最優潮流問題，對于最優潮流算完后仍有電壓或線路潮流越限的，將形成一些新的約束返回原問題。考慮到普通異步風電機組的大量使用，在處理約束問題時對風電機組采用無功功率-電壓模型，避免出現無功不足而導致電壓越限，以添加了風電機組的IEEE57節點測試系統為例，驗證了該方法的可行性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及風電領域，尤其是一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法。
技術介紹
風電作為一種清潔、低成本的可再生能源，近年來在中國各地發展迅速。然而，風電接入將對潮流與網損、電能質量、容量可信度等產生重大的影響。這些影響給安全約束機組組合(SCUC)和安全約束經濟調度(SCED)帶來新的挑戰和要求。將風電機組引入機組組合問題能減少傳統火電機組的運行費用，具有較高的實際應用價值。傳統SCUC的研究已經有了很多成果，而引入風電機組的SCUC也可用類似的算法解決，總的歸納一下可以分為傳統算法和智能算法2類。傳統算法有優先級表法、動態規劃法、拉格朗日松弛法、Benders分解法和混合整數規劃法。傳統算法求解精度比較高，但對大規模問題容易造成“維數災”問題。而人工智能算法大都容易出現早熟現象，且已陷入局部最優，求解精度不高。至于網絡約束，主要有直流約束和交流約束，其中直流約束比較簡單，計算方便，而交流約束考慮了節點電壓和無功功率約束，安全性較高。由于風電出力的波動，引入風電機組的SCUC在模型上有所改進。另外，目前應用最廣泛的小型風電機組常采用異步發電形式，啟動時需要從系統吸收無功功率，因此風電場的并網對電壓分布將產生重要影響。新型數兆瓦級的風電機組(例如雙饋風電機組和永磁同步風電機組)是未來風電技術的主流，不過這些風電機組有無功調節功能，在穩態計算時可以當成常規機組來考慮。計算交流網絡約束時對異步風電機組采用無功功率-電壓(Q-V)模型，避免出現無功不足而導致電壓越限。因此添加風電機組的機組組合問題使用交流潮流約束更加合理。SCUC是非線性混合整數規劃，為了提高計算效率，分兩層解決有較好的效果。
技術實現思路
本專利技術要解決上述現有技術的缺點，提供一種能提高計算效率的考慮風電機組安全約束的機組組合方法。本專利技術解決其技術問題采用的技術方案：這種考慮風電機組安全約束的機組組合方法，包括以下步驟：1)首先計算不考慮網絡安全約束的機組組合問題，得到機組運行狀態及其有功出力；2)根據第1)層計算得到的機組運行狀態和有功出力及負荷的有功功率，算出每個節點的有功注入，再以網損最小為目標函數，以每個節點的電壓、相角、發電機無功功率為優化量，并計入交流的相關約束，用原對偶內點法求解最優交流潮流分布；3)若第2)層問題迭代收斂，則此時的線路潮流和節點電壓就是所求值，否則找出越限的線路潮流或節點電壓，進入回代流程。專利技術有益的效果是：本專利技術在傳統的機組組合問題基礎上，加入了風電機組，并用交流網絡約束來求解。通過仿真可以看出，引入風電后，SCUC的運行費用比無風電、無網絡約束的機組有所減少。另外對于交流約束情況下的機組組合問題，網損的有功部分也被計價，得到的費用更準確。其次線路上的潮流變小，保證了線路上的一次、二次設備不會因為過載而跳閘。相比經濟性，電力系統更強調安全穩定供電，而且大量異步風電機組的存在也需要考慮其無功特性，使用直流約束會導致相關節點無功不足且電壓越限，因此用交流模型來約束機組組合很有必要。本文的算法能避免求解非線性的混合整數規劃問題，將第1層問題線性化后用線性規劃法處理，加快了計算速度；第2層用內點法求解，收斂效果好、精確度高，有較高的工程應用價值。附圖說明圖1是機組運行成本線性化示意圖；圖2是風電出力預測圖；圖3是極限爬坡情況圖；圖4是異步風力發電機的簡化等值電路圖；具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明：一、含風電機組的機組組合問題的數學模型1.1目標函數線性化機組組合問題中，目標函數通常是在滿足各種約束條件下使總的發電運行成本最低，即 min F ( P i t , I i t ) = Σ i = 1 M Σ t = 1 T [ C i ( p i t ) I i t + S i t I i t ( 1 - I i t - 1 ) ] - - - ( 1 ) ]]>式中：為發電總成本；和為決策變量，為機組i在t時段的實際出力，表示機組處于運行狀態，表示機組處于停機狀態；為機組i在t時段的發電運行成本；為機組i在t時段的啟動成本；M為機組數；T為總時段數。通常情況下，可以用二次函數表示為： C i ( P i t ) = a i ( p i t ) 2 + b i P i t + c i - - - ( 2 ) ]]>式中：ai,bi,ci為機組在i的發電成本函數的參數。混合整數二次規劃在常規方法求解時很慢，甚至得不到解，因此將目標函數線性化很有必要。作如圖1所示處理。由圖1可得： C i 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法，包括以下步驟：1)首先計算不考慮網絡安全約束的機組組合問題，得到機組運行狀態及其有功出力；2)根據第1)層計算得到的機組運行狀態和有功出力及負荷的有功功率，算出每個節點的有功注入，再以網損最小為目標函數，以每個節點的電壓、相角、發電機無功功率為優化量，并計入交流的相關約束，用原對偶內點法求解最優交流潮流分布；3)若第2)層問題迭代收斂，則此時的線路潮流和節點電壓就是所求值，否則找出越限的線路潮流或節點電壓，進入回代流程。

【技術特征摘要】
1.一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法，包括以下步驟：
1)首先計算不考慮網絡安全約束的機組組合問題，得到機組運行狀態及其有功出力；
2)根據第1)層計算得到的機組運行狀態和有功出力及負荷的有功功率，算出每個節點
的有功注入，再以網損最小為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜延菱，劉曉敏，劉海濤，桑天松，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網冀北電力有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11