多目標(biāo)安全約束調(diào)度計(jì)劃研究與實(shí)踐.pdf

1、隨著特高壓電網(wǎng)的建設(shè)和全國(guó)大聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，我國(guó)電力系統(tǒng)的規(guī)模日趨龐大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的多樣性以及各種新型輸電技術(shù)的應(yīng)用，大大增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性。尤其是隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展、發(fā)電裝機(jī)和負(fù)荷水平的迅速增長(zhǎng)，以及節(jié)能發(fā)電和電力市場(chǎng)調(diào)度模式的即將實(shí)施，電網(wǎng)將運(yùn)行在接近安全極限的狀態(tài)下，電網(wǎng)潮流方式的變化將更加頻繁、快速。
　　 由于電能無(wú)法大規(guī)模存儲(chǔ)，電力生產(chǎn)的發(fā)輸配用要求即時(shí)平衡，調(diào)度計(jì)劃的合理編制對(duì)滿足未來(lái)不斷變化的負(fù)荷需求、指導(dǎo)各成

2、員預(yù)先安排生產(chǎn)計(jì)劃、保障電網(wǎng)安全生產(chǎn)具有重要意義。由于調(diào)度計(jì)劃具有高維度、離散、非凸和非線性優(yōu)化特點(diǎn)，雖多年前就已成為電力科技工作者研究的熱點(diǎn)，但一直未能取得實(shí)用突破。尤其是考慮電網(wǎng)安全約束的大規(guī)模電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化，對(duì)計(jì)算性能提出了更高要求，成為影響我國(guó)調(diào)度計(jì)劃業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸，限制了調(diào)度計(jì)劃精細(xì)化管理水平的提升。隨著電網(wǎng)運(yùn)行方式復(fù)雜程度地不斷提高，傳統(tǒng)計(jì)劃編制方式無(wú)法全面考慮各種影響，調(diào)度計(jì)劃對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)能力不斷下降。尤其是節(jié)能發(fā)電

3、和電力市場(chǎng)模式下，各方對(duì)計(jì)劃編制的公平性關(guān)注度空前提高，各級(jí)調(diào)度中心迫切需要提升現(xiàn)有調(diào)度計(jì)劃管理手段，實(shí)現(xiàn)綜合考慮系統(tǒng)平衡約束、機(jī)組運(yùn)行約束、電網(wǎng)安全約束、環(huán)保約束，以節(jié)能發(fā)電、電力市場(chǎng)和年度電量進(jìn)度跟蹤為目標(biāo)的安全經(jīng)濟(jì)一體化調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化。
　　 本文回顧國(guó)內(nèi)外在調(diào)度計(jì)劃領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，分析當(dāng)前面臨的主要問(wèn)題，以理論創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，建立安全經(jīng)濟(jì)一體化調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化，即安全約束機(jī)組組合(Security Constrainte

4、d Unit Commitment，即SCUC)和安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度(Security Constrained Economic Dispatch，即SCED)的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析其成本模型、約束模型和優(yōu)化目標(biāo)。通過(guò)規(guī)模測(cè)試和實(shí)際算例測(cè)試，在對(duì)多種算法精度和性能分析的基礎(chǔ)上，采用性能優(yōu)越的混合整數(shù)規(guī)劃算法用于發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化。通過(guò)機(jī)組成本和優(yōu)化目標(biāo)建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)能發(fā)電、電力市場(chǎng)和年度電量進(jìn)度跟蹤等多目標(biāo)模式的靈活支持。通過(guò)引入割平面和分支割平

5、面技術(shù)，提升算法效率和實(shí)用性，對(duì)實(shí)際電網(wǎng)算例測(cè)試的結(jié)果表明，本文模型算法滿足大規(guī)模電網(wǎng)對(duì)計(jì)算精度和計(jì)算性能的要求。
　　 為提高算法效率，避免引入過(guò)多無(wú)效約束，本文提出優(yōu)化計(jì)算與安全分析解耦的發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化模型，并建立優(yōu)化計(jì)算和安全分析子問(wèn)題的分解協(xié)調(diào)模型。在優(yōu)化計(jì)算中只考慮有效電網(wǎng)安全約束，并在安全分析中進(jìn)行全網(wǎng)基態(tài)和預(yù)想故障分析，將新的越限反饋到優(yōu)化計(jì)算，構(gòu)造新的割平面。測(cè)試表明該模型能夠快速提升計(jì)算效率，滿足大規(guī)模電網(wǎng)實(shí)用要

6、求。在安全分析中建立了交直流自適應(yīng)校核模型，提出并行計(jì)算設(shè)計(jì)。通過(guò)快速故障掃描和并行計(jì)算，成數(shù)量級(jí)的提升了現(xiàn)有安全分析算法的計(jì)算性能。
　　 考慮”年度電量進(jìn)度跟蹤調(diào)度”以年度平衡為目標(biāo)，而日前安全約束調(diào)度則以日為計(jì)算周期。為此，本文提出針對(duì)“年度電量進(jìn)度跟蹤調(diào)度”的兩種優(yōu)化建模方案。方案一采用全周期變時(shí)段優(yōu)化建模，滾動(dòng)計(jì)算年度剩余周期的發(fā)電計(jì)劃，根本解決“年度電量進(jìn)度跟蹤調(diào)度”模式下的安全經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化。但其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)

7、需求量大，實(shí)際應(yīng)用受限。方案二提出兩階段優(yōu)化模型，階段一不考慮電網(wǎng)安全，在全周期范圍內(nèi)以電量進(jìn)度相近為目標(biāo)確定期望計(jì)劃：階段二則以初始計(jì)劃為目標(biāo)，以SCUC/SCED為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化。方案二的模型更適合我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度現(xiàn)狀，并取得實(shí)際應(yīng)用。
　　 為提升算法的魯棒性，實(shí)現(xiàn)在日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)多周期調(diào)度生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，本文提出并建立發(fā)電計(jì)劃松弛約束模型。對(duì)發(fā)電量約束、環(huán)保約束、電網(wǎng)安全約束，甚至對(duì)機(jī)組爬坡速率、最大

8、出力等約束進(jìn)行松弛，確保算法穩(wěn)定可靠收斂，為計(jì)劃和調(diào)度運(yùn)行人員提供可靠的技術(shù)支撐。同時(shí)，引入火電、水電和聯(lián)合循環(huán)等多構(gòu)電源的聯(lián)合優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)多構(gòu)電源的協(xié)調(diào)優(yōu)化。此外，還提出一套完整的約束沖突校驗(yàn)算法和發(fā)電計(jì)劃實(shí)用化修正算法，自動(dòng)剔除錯(cuò)誤約束，提升算法實(shí)用性能.
　　 在檢修計(jì)劃安全評(píng)估和優(yōu)化決策中，相應(yīng)發(fā)電計(jì)劃的合理性對(duì)評(píng)估結(jié)果的可信度影響顯著，由于傳統(tǒng)的檢修計(jì)劃評(píng)估工具中并不具備發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化能力，檢修計(jì)劃安全評(píng)估和優(yōu)化決策的

9、精細(xì)化水平很低，不適應(yīng)大電網(wǎng)發(fā)展的需求。在對(duì)檢修優(yōu)化研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，本文提出年月日各周期檢修計(jì)劃的靜態(tài)、暫態(tài)多維度安全分析框架。在定性安全分析基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出以負(fù)荷供應(yīng)充裕度為指標(biāo)的檢修計(jì)劃量化安全評(píng)估模型，并根據(jù)安全分析、裕度評(píng)估和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢修優(yōu)化輔助決策。將發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化模型應(yīng)用到檢修計(jì)劃評(píng)估后，提升了檢修計(jì)劃評(píng)估和優(yōu)化的實(shí)用性。
　　 在多目標(biāo)安全經(jīng)濟(jì)一體化調(diào)度計(jì)劃模型算法研究成果的基礎(chǔ)上，提出安全經(jīng)濟(jì)一體化調(diào)度