申请/专利权人：郑州大学;云南电网有限责任公司

申请日：2023-04-19

公开（公告）日：2023-08-29

公开（公告）号：CN116667316A

主分类号：H02J3/00

分类号：H02J3/00;G06Q30/0202;G06Q30/0201;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.09.15#实质审查的生效;2023.08.29#公开

摘要：本发明属于电力系统发电调度技术领域，具体涉及一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期优化调度方法，是一种在考虑径流不确定性的基础上兼顾电站调度公平性以及水电消纳的中长期优化调度方法。本发明建立了基于IGDT的水电富集电网中长期优化调度双层模型，下层求解电站合约电量完成率极差最大值，上层求解对应的区间径流最大波动范围。为获取全局最优解，本发明提出多种线性化策略，将原模型转化为等价的MILP单层模型，并通过数学求解器对模型进行求解。本发明方法能够有效缓解水电站超发、少发和弃水等问题，对实现市场环境下电网对电站的公平性调度具有重要意义。

主权项：1.一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设置条件，包括各水电站水位限制、初始水位和调度期末控制水位、水电站出力限制、火电机组出力限制以及电网的负荷曲线；步骤2，假设区间径流的预测值没有误差，将弃能罚函数引入目标函数中进行归一化处理，采用电站合约电量完成率的综合极差最小为目标，建立基于径流预测值的中长期优化调度模型，为确定性模型，则目标函数如下： 式中：F表示各电站合约电量完成率的综合极差，即电站合约电量完成率的极差与弃能罚函数的加和；A表示水电站数量；I表示火电站和水电站总数量；Xi表示水电站或火电站i的月度合约电量完成率；M表示弃水电量惩罚因子；W表示所有水电站的弃水电量，单位MWh；Wmax表示弃水电量的最大值，在满足各项约束的前提下，以弃水电量最大为目标求解得出；Wmin表示弃水电量的最小值，在满足各项约束的前提下，以弃水电量最小为目标求解得出； 式中：ei,t表示水电站或火电站i在第t时段的发电量，单位MWh；Ei表示水电站火电站i的合约电量，单位MWh；T表示总时段数；表示水电站i在t时段的弃水流量，单位m3s；Qi,t表示水电站i在t时段的发电流量，单位m3s；ωi,t表示水电站i在t时段的耗水率，单位m3kW·h；Pi,t表示火电站i的平均发电功率，单位MW；步骤3，为保障求解精度与效率，对模型中出现的非线性因素在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体如下：3.1目标函数线性化在目标函数中引入辅助变量B对目标函数进行线性化处理，B表示大于或等于任意两电站合约完成率差值的实数，具体表示如下： 则确定性模型的目标函数转化为： 3.2水位-库容关系线性化水库库容是关于坝前水位的三次或四次函数，因此需要对水位-库容关系在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体方法如下：水位-库容关系函数如下式：Vi,t＝fi,zvZi,t,i≤A式中：Zi,t表示水电站i在时段t的水位，m；Vi,t表示水电站i在时段t的库容，m3；Vi,t＝fi,zv·,i≤A表示电站i的水位-库容关系函数；采用线性回归法以及分段线性插值的方法对不同水电站的水位-库容关系函数进行线性化处理；3.3水位-耗水率关系线性化水库耗水率随着坝前水位的升高而降低，与坝前水位呈非线性关系，因此需要对水位-耗水率关系函数在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体方法如下：水位-耗水率关系函数如下式：wi,t＝fi,zwZi,t式中：wi,t表示水电站i在时段t的耗水率，m3kW·h；采用逐次逼近法对水电站的水位-耗水率关系函数进行线性化处理；步骤4，根据步骤1设置的条件，并将步骤3线性化后的函数与其余线性约束和目标函数一起构建成标准的混合整数线性规划模型，然后进行求解，得到确定性模型下的最优解F0；所述的其余线性约束包括电量平衡约束、水量平衡约束、水位约束、水库初末水位限制、发电流量约束、下泄流量约束、水电站平均发电量约束和火电站发电量约束；步骤5假设区间径流的实际值围绕预测值上下波动，则区间径流的不确定性用信息差距模型表示： 式中，为水电站i在时段t的区间径流的实际值，单位m3s，其大小在范围内波动；表示水电站i在时段t的区间径流的预测值；为区间径流的集合；α为区间径流的波动范围；步骤6为了规避水电站区间径流不确定性对全网合约电量执行公平性以及弃水的影响，选用IGDT鲁棒模型，即RAS策略；则根据步骤5提出的信息差距模型得出电力市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期优化调度双层模型具体如下： s.t.maxF*≤Fc＝1+σF0 式中，为鲁棒模型中径流波动范围的最大值；Fc表示预设目标值；maxF*表示合约完成率综合极差的最大值；σ为风险承受因子，表示风险回避主体对于目标恶化的容忍程度，取值范围为[0,1]；表示水电站i在时段t的区间径流的预测值，单位m3s；在上述电力市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度模型中，对双层模型进行等价转换，得到等价的单层模型，然后进行求解；转换方法如下：由于区间径流越大，水电站完成合约电量就越有保障，为了减少弃水，水电站会超额完成合约电量，又因为电量供需平衡的原因，火电站会缺额完成合约电量，就会造成极差的增大；且区间径流越大，水电站的弃水风险就越大，即期望目标F*的值与区间径流呈正相关，区间径流越大F*的值就越大；当时，F*取最大值，所得合约完成率的综合极差最大，故转化后如下： s.t.F*≤Fc＝1+σF0 步骤7根据步骤1设置的条件以及步骤4得到的最优解F0，并将步骤3线性化后的函数与其余线性约束和步骤6所提模型一起构建成标准的混合整数线性规划单层模型，然后进行求解，得到不同风险承受因子下区间径流的波动范围、各时段水库水位、各时段电站的发电量；最后根据求解得到的内容对电站进行调度；所述的其余线性约束包括电量平衡约束、上下游水库水力联系、水量平衡约束、水位约束、水库初末水位限制、发电流量约束、下泄流量约束、水电站平均发电量约束、火电站发电量约束。

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