計及網絡安全約束和風力發(fā)電的機組組合問題的研究.pdf

1、隨著國民經濟的發(fā)展和電力企業(yè)改革的實施，保證電力系統安全、經濟、可靠運行則顯得越來越重要，電力系統運行調度決策也越來越復雜。最優(yōu)潮流和機組組合問題是電力系統運行調度的核心的問題。本文以最優(yōu)潮流和機組組合問題為線索，開展了細致而深入的研究工作。本文的主要內容和貢獻表現在以下幾個方面：
　　 (1)研究基于不同潮流模型的電力系統最優(yōu)潮流計算?；诮涣鞒绷鞯淖顑?yōu)潮流屬于精確的最優(yōu)潮流計算，計算量大，算法迭代次數多；基于直流潮流的最優(yōu)潮

2、流，計算速度快，但結果精度差，且線路的有功損耗無法考慮。因此，在最優(yōu)潮流計算中引入二階及考慮電壓幅值的二階網絡模型?；诙A及考慮電壓幅值的二階網絡模型的最優(yōu)潮流不僅能準確地模擬線路的有功損耗，且基于二階網絡模型的最優(yōu)潮流可轉化成凸規(guī)劃，保證快速地收斂至全局最優(yōu)解。數值仿真結果在計算時間和收斂特性兩方面顯示了二階及考慮電壓二階網絡模型的優(yōu)越性。
　　 (2)研究常規(guī)的機組組合問題及其求解方法。機組組合問題是大規(guī)模的非凸、非線性的

3、混合整數規(guī)劃問題，很難求得其最優(yōu)解。本文在常規(guī)機組組合問題的基礎上，引入二階網絡模型模擬線路損耗，將混合整數非凸的機組組合問題轉化成混合整數的凸規(guī)劃，且考慮了爬坡約束及其對旋轉備用的影響。基于混合整數凸規(guī)劃的機組組合問題采用分支定界結合原始對偶內點法求解。在分支定界過程中，最優(yōu)優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索相結合作為分支定界法的搜索策略。為達到在較短的時間里求得大規(guī)模機組組合問題的一個快速、近似最優(yōu)可行解的目的，引入啟發(fā)式、調度周期的分割及改良

4、的分支定界法的加速策略。在仿真計算中，通過與其它優(yōu)化算法結果的比較，顯示了模型的合理性和算法的有效性，適合大規(guī)模的機組組合問題的求解。
　　 (3)研究考慮網絡安全約束的機組組合(Security-ConstrainedUnit Commitment，SCUC)問題。電能是通過線路傳輸的，然而常規(guī)UC問題求得的機組啟停策略如果計及網絡安全約束時往往是不可行的。為保證系統的安全運行，有必要在機組組合問題中考慮網絡安全約束。由于大量

5、的安全約束的引入，增加了機組組合問題的規(guī)模和計算復雜度。本文提出以分支定界-內點法求解基于二階或考慮壓幅值的二階網絡模型的SCUC問題。SCUC的求解被分割成兩個階段：在第一階段，為避免巨大的計算量，SCUC問題按時段被解耦成單個小時的SCUC問題，其中基于二階網絡模型的單個小時的SCUC問題轉化成混合整數凸規(guī)劃。單個小時的SCUC問題采用分支定界結合內點法進行求解。第一階段稱為基于單個小時的SCUC的子問題。在第二個階段，采用第一階段

6、得出的機組啟停策略按照交流潮流來修正各個時段各個機組的有功出力。第二階段稱為基于經濟調度的子問題。通過IEEE118節(jié)點36機、IEEE118節(jié)點54機及IEEE678節(jié)點170機3個測試系統在調度周期為24小時的仿真計算，顯示了算法有效性。
　　 (4)研究考慮風電和儲能系統的機組組合問題。風電出力的隨機性是通過一些可能出現的場景模擬的。場景的生成是通過拉丁超立方采樣結合Cholesky分解法得到，并采用基于概率距離的場景消除

7、技術，減少場景的數目，降低計算量。為讓系統更加靈活、經濟的運行，在含風電的機組組合問題中引入儲能系統，并建立相應的的確定性和隨機性模型，采用分支定界結合內點法進行求解。仿真結果表明，風電出力的波動性會對機組組合問題產生很大的影響，波動性越大，運行費用則越高，甚至導致機組組合問題無可行解。提高機組的爬坡能力和引入儲能系統，不僅降低運行費用，并可降低風電出力波動性對系統安全的影響。
　　 (5)探索以TRUST-TECH技術求解優(yōu)化