專利名稱：基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，屬于電力系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行規(guī)劃領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保的要求，電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。 而大量新能源發(fā)電(風(fēng)電，太陽能發(fā)電)并網(wǎng)運(yùn)行，電動汽車的發(fā)展，負(fù)荷節(jié)能的參與，電力 市場的發(fā)展，電力系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性因素在不斷增加。依靠傳統(tǒng)的分析方法和決策手段 所獲得的運(yùn)行計劃很可能無法滿足系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求。而目前國內(nèi)外缺少應(yīng) 對電力系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性的安全調(diào)度的方法。深入研究電力系統(tǒng)運(yùn)行不確定性，開發(fā)滿 足新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)發(fā)展的系統(tǒng)分析方法是必不可少的。最優(yōu)潮流技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于電能調(diào)度計劃和運(yùn)行備用容量的確定。帶有安全約 束的最優(yōu)潮流能模擬和確定考慮系統(tǒng)斷電情況的電能和備用調(diào)度計劃，但通常沒有考慮故 障的隨機(jī)性，也沒有考慮故障后備用容量的調(diào)度。隨機(jī)最優(yōu)潮流法是對傳統(tǒng)的電能調(diào)度計 劃和備用容量計劃確定方法的補(bǔ)充，正是考慮了電力系統(tǒng)不確定性后提出的一種求解電能 調(diào)度和系統(tǒng)備用計劃的方法，考慮了設(shè)備停運(yùn)、負(fù)荷預(yù)測偏差、間歇性發(fā)電等等。其目標(biāo)是 使得總的電能調(diào)度計劃和備用計劃的費(fèi)用及發(fā)生不確定事件后調(diào)度的費(fèi)用的期望值最小。隨機(jī)最優(yōu)潮流考慮電力系統(tǒng)不確定性和系統(tǒng)潮流約束。對應(yīng)于實(shí)際電力系統(tǒng)隨機(jī) 最優(yōu)潮流是一個大規(guī)模非線性隨機(jī)優(yōu)化問題。通常利用線性化和離散化來對問題進(jìn)行簡化 求解。研究表明充分利用電力系統(tǒng)運(yùn)行的特性可以針對性地將隨機(jī)最優(yōu)潮流用于解決電力 系統(tǒng)運(yùn)行的一些問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了應(yīng)用隨機(jī)最優(yōu)潮流校核系統(tǒng)校核有大量新能源發(fā)電情況下的備用 容量的充裕性，提供一種基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法。其目的在于結(jié) 合常規(guī)制定系統(tǒng)發(fā)電計劃和備用計劃的實(shí)踐，進(jìn)一步利用隨機(jī)最優(yōu)潮流方法，解決系統(tǒng)是 否具有足夠的備用容量來應(yīng)對系統(tǒng)新能源發(fā)電間歇性、電動汽車負(fù)荷的流動性、負(fù)荷節(jié)能 響應(yīng)隨機(jī)性等系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性問題。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃人員可以核實(shí)計劃中的備用容 量是否能夠滿足系統(tǒng)可靠性要求，研究規(guī)劃的新能源發(fā)電或電動汽車等流動負(fù)荷對系統(tǒng)運(yùn) 行可靠性的影響。具體如下1)根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息，形成網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣、阻抗矩陣，并進(jìn)一步生成非線性潮 流方程；2)根據(jù)給定的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)、正常的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、制定的目?biāo)函數(shù)，進(jìn)行常規(guī)最優(yōu)潮流 計算，得到滿足系統(tǒng)運(yùn)行約束的最優(yōu)潮流；所述常規(guī)最優(yōu)潮流是指考慮確定系統(tǒng)參數(shù)下滿 足電力系統(tǒng)潮流約束的潮流優(yōu)化方法；
3)在最優(yōu)潮流解處對非線性潮流方程進(jìn)行線性化，生成線性化潮流方程；4)獲取用戶指定的系統(tǒng)故障情況或自動進(jìn)行N-I故障掃描，根據(jù)故障對系統(tǒng)的影 響指標(biāo)選出指標(biāo)超越給定限值的故障類型；所述N-I故障是指在同一時間，N個設(shè)備中只有 一個發(fā)生故障。5)獲取系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性參數(shù)，包括線路故障及其發(fā)生概率、發(fā)電機(jī)故障及其 發(fā)生概率、新能源發(fā)電出力的預(yù)測值和分布參數(shù)、用電負(fù)荷的預(yù)測值和發(fā)布參數(shù)，并按照預(yù) 先選擇的滿意度對連續(xù)型隨機(jī)變量離散化；6)對離散的隨機(jī)變量進(jìn)行組合，建立隨機(jī)變量空間設(shè)獨(dú)立的隨機(jī)變量有L個線 路故障，G個發(fā)電機(jī)組故障，D個負(fù)荷值，W個新能源發(fā)電出力，那么根據(jù)N-I規(guī)則假設(shè)，有 L+G+1個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M合和DXW個輸入組合，完整的隨機(jī)變量空間就包括(L+G+l) XDXW種組合；7)獲取系統(tǒng)預(yù)先確定的備用容量計劃，并對備用容量計劃賦予優(yōu)先使用權(quán)力來允 許系統(tǒng)故障時優(yōu)先調(diào)度；8)形成具有線性約束的二階段隨機(jī)最優(yōu)潮流模型，分別定義第一階段的決定變量 和約束，分別定義第二階段的決定變量和約束；9)生成對應(yīng)隨機(jī)變量空間中的每個組合的線性約束的參數(shù)，包括線性化潮流約束 條件，機(jī)組運(yùn)行限制條件；10)利用隨機(jī)優(yōu)化軟件DECIS對線性二階隨機(jī)最優(yōu)潮流問題求解；11)對所有組合的解進(jìn)行檢測，統(tǒng)計調(diào)度超出備用容量的概率和期望值，輸出系統(tǒng) 在給定機(jī)組出力和備用計劃下的可靠性指標(biāo)和備用不足的組合。其中，步驟3是對非線性潮流方程在一個常規(guī)最優(yōu)潮流的解處進(jìn)行潮流方程線性 化，把非線性約束轉(zhuǎn)換成線性約束。步驟5所述按照預(yù)先選擇的滿意度對連續(xù)型隨機(jī)變量離散化，利用離散隨機(jī)變量 近似連續(xù)型隨機(jī)變量。步驟6利用組合方法同時處理電力系統(tǒng)運(yùn)行中的隨機(jī)變量網(wǎng)絡(luò)故障，發(fā)電機(jī)故 障，負(fù)荷變化和新能源發(fā)電出力變化。步驟7所述對備用容量計劃賦予優(yōu)先使用權(quán)力是指對由備用容量轉(zhuǎn)換來的發(fā)電 出力賦予優(yōu)先調(diào)度級別，使備用容量在故障后被優(yōu)先用來參與調(diào)度。步驟11所述可靠性指標(biāo)的計算和備用不足的組合的辨識是指根據(jù)隨機(jī)最優(yōu)潮流 結(jié)果中的約束越界來計算系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性指標(biāo)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本方法對系統(tǒng)中計劃外可調(diào)度的發(fā)電能力進(jìn)行優(yōu)先使用等級分 配，使得在系統(tǒng)故障時計劃中的備用可以優(yōu)先參與再調(diào)度，然后對系統(tǒng)中所有的隨機(jī)變量 組合進(jìn)行計算，校核系統(tǒng)備用容量的充裕性。本發(fā)明根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性，包括 新能源發(fā)電和的間隙性和新型電動汽車負(fù)荷的流動性，同時考慮系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠 性，對運(yùn)行的計劃或系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行校驗，幫助系統(tǒng)運(yùn)行人員在面對大量新能源本網(wǎng)發(fā)電時 合理進(jìn)行調(diào)度和規(guī)劃，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本方法的流程圖。
圖2是連續(xù)分布負(fù)荷離散化示意圖,
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明具體地采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)， 如圖1所示，具體步驟如下1)讀取校核方法所研究地系統(tǒng)數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)出力計劃和系統(tǒng)運(yùn)行的備用容量計 劃。2)根據(jù)給定的系統(tǒng)發(fā)電計劃、正常運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拖到y(tǒng)負(fù)荷分布，形成目前電力 系統(tǒng)分析中常用的常規(guī)最優(yōu)潮流問題。常規(guī)最優(yōu)潮流問題由目標(biāo)函數(shù)和約束方程組成。常規(guī)最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù)和約束 方程應(yīng)該和隨機(jī)最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù)和約束方程是一致的。例如隨機(jī)最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù) 是發(fā)電總費(fèi)用，那么常規(guī)最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù)也應(yīng)是發(fā)電總費(fèi)用。約束方程包括潮流方程， 線路或傳輸斷面?zhèn)鬏敿s束，發(fā)電機(jī)運(yùn)行約束等。其中母線潮流平衡方程如式(1)描述，線路 潮流如式(2)描述。
權(quán)利要求
1.基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，其特征是包括以下步驟1)根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息，形成網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)矩陣、阻抗矩陣，并進(jìn)一步生成非線性潮流方程；2)根據(jù)給定的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)、正常的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、制定的目?biāo)函數(shù)，進(jìn)行常規(guī)最優(yōu)潮流計 算，得到滿足系統(tǒng)運(yùn)行約束的最優(yōu)潮流；所述常規(guī)最優(yōu)潮流是指考慮確定系統(tǒng)參數(shù)下滿足 電力系統(tǒng)潮流約束的潮流優(yōu)化方法；3)在最優(yōu)潮流解處對非線性潮流方程進(jìn)行線性化，生成線性化潮流方程；4)獲取用戶指定的系統(tǒng)故障情況或自動進(jìn)行N-I故障掃描，根據(jù)故障對系統(tǒng)的影響指 標(biāo)選出指標(biāo)超越給定限值的故障類型；所述N-I故障是指在同一時間，N個設(shè)備中只有一個 發(fā)生故障；5)獲取系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性參數(shù)，包括線路故障及其發(fā)生概率、發(fā)電機(jī)故障及其發(fā)生 概率、新能源發(fā)電出力的預(yù)測值和分布參數(shù)、用電負(fù)荷的預(yù)測值和發(fā)布參數(shù)，并按照預(yù)先選 擇的滿意度對連續(xù)型隨機(jī)變量離散化；6)對離散的隨機(jī)變量進(jìn)行組合，建立隨機(jī)變量空間設(shè)獨(dú)立的隨機(jī)變量有L個線路故 障，G個發(fā)電機(jī)組故障，D個負(fù)荷值，W個新能源發(fā)電出力，那么根據(jù)N-I規(guī)則假設(shè)，有L+G+1 個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M合和DXW個輸入組合，完整的隨機(jī)變量空間就包括(L+G+1) XDXW種組合；7)獲取系統(tǒng)預(yù)先確定的備用容量計劃，并對備用容量計劃賦予優(yōu)先使用權(quán)力來允許系 統(tǒng)故障時優(yōu)先調(diào)度；8)形成具有線性約束的二階段隨機(jī)最優(yōu)潮流模型，分別定義第一階段的決定變量和約 束，分別定義第二階段的決定變量和約束；9)生成對應(yīng)隨機(jī)變量空間中的每個組合的線性約束的參數(shù)，包括線性化潮流約束條 件，機(jī)組運(yùn)行限制條件；10)利用隨機(jī)優(yōu)化軟件DECIS對線性二階隨機(jī)最優(yōu)潮流問題求解；11)對所有組合的解進(jìn)行檢測，統(tǒng)計調(diào)度超出備用容量的概率和期望值，輸出系統(tǒng)在給 定機(jī)組出力和備用計劃下的可靠性指標(biāo)和備用不足的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，其特征在于 步驟3是對非線性潮流方程在一個常規(guī)最優(yōu)潮流的解處進(jìn)行潮流方程線性化，把非線性約 束轉(zhuǎn)換成線性約束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，其特征在于 步驟5所述按照預(yù)先選擇的滿意度對連續(xù)型隨機(jī)變量離散化，利用離散隨機(jī)變量近似連續(xù) 型隨機(jī)變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，其特征在于 步驟6利用組合方法同時處理電力系統(tǒng)運(yùn)行中的隨機(jī)變量網(wǎng)絡(luò)故障，發(fā)電機(jī)故障，負(fù)荷變 化和新能源發(fā)電出力變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，其特征在于 步驟7所述對備用容量計劃賦予優(yōu)先使用權(quán)力是指對由備用容量轉(zhuǎn)換來的發(fā)電出力賦予 優(yōu)先調(diào)度級別，使備用容量在故障后被優(yōu)先用來參與調(diào)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法，其特征在于 步驟11所述可靠性指標(biāo)的計算和備用不足的組合的辨識是指根據(jù)隨機(jī)最優(yōu)潮流結(jié)果中的約束越界來計算系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性指標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于隨機(jī)最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)備用容量校核方法。本發(fā)明將非線性潮流約束線性化，將連續(xù)性隨機(jī)變量離散化，形成利于求解的二階段隨機(jī)優(yōu)化問題。對系統(tǒng)進(jìn)行故障分析，選擇對系統(tǒng)運(yùn)行影響較大的故障類型，來縮小系統(tǒng)隨機(jī)變量空間，減少問題求解的難度。本發(fā)明可以幫助系統(tǒng)運(yùn)行方式合理地計劃系統(tǒng)在大量新能源發(fā)電接入情況下的發(fā)電出力和系統(tǒng)備用。對運(yùn)行計劃中的系統(tǒng)備用和非計劃中的系統(tǒng)備用進(jìn)行區(qū)分，設(shè)計適當(dāng)?shù)膮?shù)來保證優(yōu)先調(diào)度計劃中系統(tǒng)備用。該方法計算故障后的再調(diào)度，考慮了故障后輸電的可行性。分析所有組合的再調(diào)度的情況，給系統(tǒng)運(yùn)行和計劃人員提供系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)和獲取額外系統(tǒng)備用的信息，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
文檔編號G06Q10/00GK102054234SQ20111000037
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者雍太有 申請人:無錫愛索思電力科技有限公司