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)模的擴大，市場競爭機制的引入，用戶對供電可靠性要求的提高以及環(huán)境保護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)運行的可靠性、經(jīng)濟性緊密關(guān)聯(lián)而成為研究的焦點。對于超前調(diào)度來說，較多的旋轉(zhuǎn)備用意味著較高的供電可靠性，但這必然會使系統(tǒng)的供電經(jīng)濟性受到影響，反之亦然。此外，對于相同的備用容量，分布在不同的機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、易理解且實現(xiàn)簡單，卻無法量化備用配置與系統(tǒng)運行可靠性間的對應(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、責任歸屬不明的后果，無法適應(yīng)電力工業(yè)市場化改革的需要。而隨機性、波動性更強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)運行可靠性與經(jīng)濟性間的矛盾。因此，在當前形勢下，以超前調(diào)度為線索，以旋轉(zhuǎn)備用配置為焦點，對電力系統(tǒng)運行可靠性與經(jīng)濟性間的協(xié)調(diào)問題進行探討，進行適應(yīng)電力系統(tǒng)運行趨勢變化、符合市場機制操作的超前調(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)濟原則為導(dǎo)向，以優(yōu)化數(shù)學(xué)為工具，對其進行深入、細致地研究，其主要工作和創(chuàng)新性成果體現(xiàn)如下。 （1）針對確定性備用配置方法的不足，提出了基于等響應(yīng)風險約束的超前調(diào)度方法。該方法以概率性手段進行超前調(diào)度的旋轉(zhuǎn)備用配置，可以將系統(tǒng)的響應(yīng)風險維持在給定水平；以電力不足期望（Expected Dema

4、nd Not Supplied，EDNS）指標表征系統(tǒng)的響應(yīng)風險，通過引入{0，1}變量對EDNS表達的適當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，實現(xiàn)了調(diào)度與響應(yīng)風險評估的統(tǒng)一；通過引入針對整數(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)點法進行求解，加快了模型的求解速度。 （2）針對基于等響應(yīng)風險約束超前調(diào)度方法中系統(tǒng)響應(yīng)風險水平的選擇問題，提出了計及用

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價率（Interrupted Energy Assessment Rate，IEAR）指標和系統(tǒng)的電量不足期望（Expected Energy Not Supplied，EENS）指標將調(diào)度所對應(yīng)的用戶停電損失期望（Expected Customer Interruption Cost，ECOST）體現(xiàn)于目標函數(shù)中，在尋求擴展目標函數(shù)最小的同時剛好確定系統(tǒng)需維持的響應(yīng)風險水平及備用配置方

6、案；延續(xù)了基于等響應(yīng)風險約束超前調(diào)度中對響應(yīng)風險指標的解析化處理方法，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，提高了模型的計算效率。 （3）在計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)安全約束納入到計及用戶停電損失的超前調(diào)度模型中，同時考慮了時間耦合

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、安全與時間耦聯(lián)上有機結(jié)合，更加符合電力系統(tǒng)的運行實際；模型中將事故后機組的輸出功率以及切負荷功率作為獨立變量進行決策，旋轉(zhuǎn)備用配置由事故前后機組輸出功率的最大調(diào)整量確定，蘊含信息更加全面；在采用原-對偶內(nèi)點法進行求解時，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)點法的迭代效率提高，從而加快了模型的求解速度，增強了模型的可行性。 （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)當前電力系統(tǒng)節(jié)能減排工作的需要；充分利用燃料市場與排放配額交易市場的價格信息，導(dǎo)出了溫室氣體排放影響因子，對機組的發(fā)電成本曲線進行修正；方法實現(xiàn)簡單，無需增加任何附加約束，僅需在調(diào)度目標中引入環(huán)境影響因子即可完成，故對以往超前調(diào)度算法具有很好的繼承性。 總之，本文工作在繼承前人成