一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法
2023-04-25 01:13:41
一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法
【專利摘要】本發明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，對於最優潮流算完後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採用無功功率-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。
【專利說明】-種考慮風電機組安全約束的機組組合方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及風電領域，尤其是一種考慮風電機組安全約束的機組組合方法。
【背景技術】
[0002] 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（S⑶C)和安全約束經濟調度（SCED)帶來新的挑戰和要求。
[0003] 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S⑶C的研究已經有了很多成果，而引入風電機組的S⑶C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、拉格朗日鬆弛法、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。而人工智慧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。至於網絡約束，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。
[0004] 由於風電出力的波動，引入風電機組的S⑶C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採用異步發電形式，啟動時需要從系統吸收無功功率，因此風電 場的併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採用無功功率-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。
【發明內容】
[0005] 本發明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。
[0006] 本發明解決其技術問題採用的技術方案：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：
[0007] 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；
[0008] 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，並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；
[0009] 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。
[0010] 發明有益的效果是：本發明在傳統的機組組合問題基礎上，加入了風電機組，並用 交流網絡約束來求解。通過仿真可以看出，引入風電後，SCUC的運行費用比無風電、無網絡 約束的機組有所減少。另外對於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層問題線性化後用線性規劃法處理，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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是機組運行成本線性化示意圖；
[0012] 圖2是風電出力預測圖；
[0013] 圖3是極限爬坡情況圖；
[0014] 圖4是異步風力發電機的簡化等值電路圖；
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本發明作進一步說明：
[0016] 一、含風電機組的機組組合問題的數學模型
[0017] 1.1目標函數線性化
[0018] 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
【權利要求】
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，並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。
【文檔編號】G06Q10/04GK104393619SQ201410682529
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】杜延菱, 劉曉敏, 劉海濤, 桑天松 申請人:國家電網公司, 國網冀北電力有限公司