電力系統(tǒng)超前調(diào)度理論與算法研究.pdf

1、隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引入，用戶對(duì)供電可靠性要求的提高以及環(huán)境保護(hù)與能源問題的日益突出，電力系統(tǒng)的超前調(diào)度理論與算法面臨著新的挑戰(zhàn)。這其中，旋轉(zhuǎn)備用的配置問題因與系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性緊密關(guān)聯(lián)而成為研究的焦點(diǎn)。對(duì)于超前調(diào)度來說，較多的旋轉(zhuǎn)備用意味著較高的供電可靠性，但這必然會(huì)使系統(tǒng)的供電經(jīng)濟(jì)性受到影響，反之亦然。此外，對(duì)于相同的備用容量，分布在不同的機(jī)組上其效果也是不同的。以往研究中，旋轉(zhuǎn)備用所采用的確定性配置方法，雖然容

2、易理解且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，卻無法量化備用配置與系統(tǒng)運(yùn)行可靠性間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，難以找到備用產(chǎn)生的根源，從而造成備用配置不當(dāng)、責(zé)任歸屬不明的后果，無法適應(yīng)電力工業(yè)市場(chǎng)化改革的需要。而隨機(jī)性、波動(dòng)性更強(qiáng)的間歇式可再生電源在電力系統(tǒng)的應(yīng)用激化了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性間的矛盾。因此，在當(dāng)前形勢(shì)下，以超前調(diào)度為線索，以旋轉(zhuǎn)備用配置為焦點(diǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性間的協(xié)調(diào)問題進(jìn)行探討，進(jìn)行適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行趨勢(shì)變化、符合市場(chǎng)機(jī)制操作的超前調(diào)度模型和方法的研究

3、是迫切而又具有重要的理論與實(shí)踐意義的。 在上述背景下，本文圍繞超前調(diào)度及其旋轉(zhuǎn)備用配置問題，在回顧研究歷程、總結(jié)存在問題的基礎(chǔ)上，以經(jīng)濟(jì)原則為導(dǎo)向，以優(yōu)化數(shù)學(xué)為工具，對(duì)其進(jìn)行深入、細(xì)致地研究，其主要工作和創(chuàng)新性成果體現(xiàn)如下。 （1）針對(duì)確定性備用配置方法的不足，提出了基于等響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)約束的超前調(diào)度方法。該方法以概率性手段進(jìn)行超前調(diào)度的旋轉(zhuǎn)備用配置，可以將系統(tǒng)的響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)維持在給定水平；以電力不足期望（Expected Dema

4、nd Not Supplied，EDNS）指標(biāo)表征系統(tǒng)的響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，通過引入{0，1}變量對(duì)EDNS表達(dá)的適當(dāng)變化使其限值可以作為約束并入超前調(diào)度模型，形成{0，1}混合整數(shù)優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度與響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的統(tǒng)一；通過引入針對(duì)整數(shù)變量的附加約束，將{0，1}混合整數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)變量的非線性優(yōu)化問題，并利用內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解，加快了模型的求解速度。 （2）針對(duì)基于等響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)約束超前調(diào)度方法中系統(tǒng)響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)水平的選擇問題，提出了計(jì)及用

5、戶停電損失的超前調(diào)度方法。該方法通過用戶停電損失評(píng)價(jià)率（Interrupted Energy Assessment Rate，IEAR）指標(biāo)和系統(tǒng)的電量不足期望（Expected Energy Not Supplied，EENS）指標(biāo)將調(diào)度所對(duì)應(yīng)的用戶停電損失期望（Expected Customer Interruption Cost，ECOST）體現(xiàn)于目標(biāo)函數(shù)中，在尋求擴(kuò)展目標(biāo)函數(shù)最小的同時(shí)剛好確定系統(tǒng)需維持的響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)水平及備用配置方

6、案；延續(xù)了基于等響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)約束超前調(diào)度中對(duì)響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的解析化處理方法，構(gòu)建模型形成{0，1}混合整數(shù)優(yōu)化問題；將超前調(diào)度物理模型上的解耦方法與算法上的分解計(jì)算方法相結(jié)合，成功地求解了由混合整數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化而成的二次優(yōu)化問題，提高了模型的計(jì)算效率。 （3）在計(jì)及用戶停電損失超前調(diào)度方法的單母線模型的基礎(chǔ)上提出了計(jì)及網(wǎng)絡(luò)安全約束及用戶停電損失的超前調(diào)度方法。該方法將網(wǎng)絡(luò)安全約束納入到計(jì)及用戶停電損失的超前調(diào)度模型中，同時(shí)考慮了時(shí)間耦合

7、約束、空間關(guān)聯(lián)約束以及狀態(tài)耦合約束，使調(diào)度在概率、安全與時(shí)間耦聯(lián)上有機(jī)結(jié)合，更加符合電力系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際；模型中將事故后機(jī)組的輸出功率以及切負(fù)荷功率作為獨(dú)立變量進(jìn)行決策，旋轉(zhuǎn)備用配置由事故前后機(jī)組輸出功率的最大調(diào)整量確定，蘊(yùn)含信息更加全面；在采用原-對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解時(shí)，通過將耦合變量與非耦合變量的分離，構(gòu)建了KKT條件牛頓修正方程的快速求解方法，使內(nèi)點(diǎn)法的迭代效率提高，從而加快了模型的求解速度，增強(qiáng)了模型的可行性。 （4）在深入分

8、析溫室氣體配額-交易排放控制策略的基礎(chǔ)上提出了溫室氣體配額-交易框架下的超前調(diào)度方法。該方法在超前調(diào)度中計(jì)及了發(fā)電過程所伴隨的溫室氣體排放問題，能夠適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)節(jié)能減排工作的需要；充分利用燃料市場(chǎng)與排放配額交易市場(chǎng)的價(jià)格信息，導(dǎo)出了溫室氣體排放影響因子，對(duì)機(jī)組的發(fā)電成本曲線進(jìn)行修正；方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無需增加任何附加約束，僅需在調(diào)度目標(biāo)中引入環(huán)境影響因子即可完成，故對(duì)以往超前調(diào)度算法具有很好的繼承性。 總之，本文工作在繼承前人成