本發(fā)明涉及一種基于簡(jiǎn)化失負(fù)荷概率約束式的電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
：旋轉(zhuǎn)備用是應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致的甩負(fù)荷的有效措施，可以增加電力系統(tǒng)的可靠性。但配置備用會(huì)使增加額外的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)性變差。備用配置的多少需要在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間取得平衡。旋轉(zhuǎn)備用配置采用確定性的方法沒(méi)有考慮系統(tǒng)的隨機(jī)特性，目前國(guó)內(nèi)外很多關(guān)于旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化方法采用概率性的方法，如在約束條件中加入失負(fù)荷概率(Lossofloadprobability,LOLP)指標(biāo)約束。LOLP與機(jī)組的狀態(tài)、出力、備用及這一時(shí)間段的總備用都有關(guān)，是高度非線性和組合性的，計(jì)算起來(lái)非常困難。LOLP表達(dá)式中蘊(yùn)含了兩種折中，一是備用越大可靠性越高經(jīng)濟(jì)性越差，二是備用不變時(shí)備用配置越分散可靠性越高經(jīng)濟(jì)性越差。許多方法在計(jì)算帶有LOLP約束的機(jī)組組合模型過(guò)程中，忽略了次要折中，導(dǎo)致計(jì)算準(zhǔn)確度差，結(jié)果往往是備用配置過(guò)多，經(jīng)濟(jì)性差，可靠性還不一定好。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于簡(jiǎn)化失負(fù)荷概率約束式的電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化方法，本發(fā)明只考慮邊際機(jī)組的LOLP簡(jiǎn)化，可以同時(shí)保留LOLP原約束式蘊(yùn)含的兩種主次折中，使得優(yōu)化結(jié)果更好，提高了計(jì)算效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于簡(jiǎn)化失負(fù)荷概率約束式的電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化方法，以機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用為優(yōu)化變量，以機(jī)組運(yùn)行成本和備用成本之和為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)在線機(jī)組按容量大小排序，找出邊際機(jī)組，只考慮邊際機(jī)組的形式對(duì)將LOLP簡(jiǎn)化，在設(shè)定的約束條件下用混合整數(shù)線性規(guī)劃法求解帶有簡(jiǎn)化LOLP表達(dá)式的機(jī)組組合問(wèn)題。一種基于簡(jiǎn)化失負(fù)荷概率約束式的電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化方法，包括以下步驟：(1)構(gòu)建機(jī)組組合，確定各機(jī)組的狀態(tài)，設(shè)定機(jī)組組合的約束條件；(2)基于各機(jī)組的狀態(tài)和預(yù)定計(jì)劃，構(gòu)建LOLP約束，確定邊際機(jī)組；(3)只考慮邊際機(jī)組，對(duì)構(gòu)建的LOLP約束進(jìn)行簡(jiǎn)化，將LOLP約束式中給定的約束閾值減少為0；(4)利用混合整數(shù)線性規(guī)劃法計(jì)算帶有簡(jiǎn)化LOLP約束式的機(jī)組組合模型，根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)置最小備用值，使備用滿足預(yù)定的設(shè)置；(5)將確定的帶有簡(jiǎn)化LOLP約束的最小備用限制的機(jī)組組合投入運(yùn)行。機(jī)組組合的約束條件包括功率平衡約束、備用約束和機(jī)組運(yùn)行約束。LOLP約束為所有各階故障概率與二進(jìn)制變量的乘積之和小于等于設(shè)定的約束閾值。尋找邊際機(jī)組的過(guò)程包括：如果給定的約束閾值LOLPmax大于約束中二階和更高階故障對(duì)應(yīng)的LOLP值LOLP1，按照以下步驟尋找邊際機(jī)組：(1-1)從LOLPmax減去LOLP1；(1-2)基于基本機(jī)組組合得到的機(jī)組狀態(tài)，在線機(jī)組按容量從大到小的順序逐個(gè)從LOLPmax減去機(jī)組的故障概率，直到余數(shù)小于下臺(tái)機(jī)組的故障概率，那么邊際機(jī)組就是下臺(tái)機(jī)組。如果給定的約束閾值LOLPmax小于約束中設(shè)置備用為在線最大機(jī)組容量時(shí)，進(jìn)行備用限制的機(jī)組組合所得的二階和更高階故障對(duì)應(yīng)的LOLP值LOLP2，按照以下步驟尋找邊際機(jī)組：按兩臺(tái)機(jī)組容量之和從大到小順序，從LOLPmax減去不同類型兩臺(tái)機(jī)組或同類型的兩臺(tái)機(jī)組的二階故障概率之和，直到余數(shù)小于下面不同類型兩臺(tái)機(jī)組或同類型兩臺(tái)機(jī)組的二階故障概率之和，那么邊際機(jī)組就在不同類型兩臺(tái)機(jī)組或同類型兩臺(tái)機(jī)組中產(chǎn)生。如果LOLP1>LOLPmax>LOLP2，那么最大容量的機(jī)組就是邊際機(jī)組，備用就是最大容量機(jī)組的容量。簡(jiǎn)化LOLP約束式的方法是：找到邊際機(jī)組后，LOLP約束表達(dá)式中就只保留與邊際機(jī)組有關(guān)的變量，即簡(jiǎn)化LOLP約束式中的保留的邊際機(jī)組的LOLP要等于0。設(shè)置最小備用限制的方法是：根據(jù)機(jī)組計(jì)劃，設(shè)置備用大于容量小于邊界機(jī)組的機(jī)組的最大裝機(jī)容量。對(duì)于LOLPmax>LOLP1時(shí)尋找邊際機(jī)組的情況，基于簡(jiǎn)化LOLP約束式的旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化方法還包括步驟(6)：判斷二階故障是否造成LOLP是否變化，如果不變，輸出確認(rèn)的機(jī)組組合，否則返回步驟(2)。本發(fā)明的工作原理為：以機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用為優(yōu)化變量，以機(jī)組運(yùn)行成本和備用成本之和為目標(biāo)函數(shù)，在不考慮備用的機(jī)組組合計(jì)劃基礎(chǔ)上，對(duì)在線機(jī)組按容量大小排序，選出邊際機(jī)組，將LOLP簡(jiǎn)化為只考慮邊際機(jī)組的形式，然后用混合整數(shù)線性規(guī)劃法(MILP)求解帶有簡(jiǎn)化LOLP表達(dá)式的機(jī)組組合問(wèn)題。本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明只考慮邊際機(jī)組的LOLP簡(jiǎn)化可以同時(shí)保留LOLP原約束式蘊(yùn)含的兩種在經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間的主次折中，使得優(yōu)化結(jié)果更好；(2)本發(fā)明有效提高了難以求解的帶有復(fù)雜LOLP約束的備用優(yōu)化問(wèn)題的計(jì)算效率；(3)本發(fā)明根據(jù)給定的LOLPmax確定尋找邊際機(jī)組方法，更加具有針對(duì)性，方便應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的流程示意圖。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種基于LOLP簡(jiǎn)化約束式的旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化算法，具體包括：步驟1，運(yùn)行不考慮備用的基本的機(jī)組組合，得到各機(jī)組的狀態(tài)；步驟2，根據(jù)機(jī)組計(jì)劃，尋找邊際機(jī)組；步驟3，簡(jiǎn)化LOLP表達(dá)式，在LOLP表達(dá)式只考慮邊際機(jī)組，簡(jiǎn)化后，LOLP約束式中給定的LOLPmax減少為0；步驟4，用MILP計(jì)算帶有簡(jiǎn)化LOLP約束式的機(jī)組組合模型；步驟5，基于(4)的結(jié)果，設(shè)置最小備用，使備用滿足預(yù)定的設(shè)置，即得到備用要滿足使容量小于邊際機(jī)組的機(jī)組不會(huì)造成LOLP；步驟6，運(yùn)行帶有簡(jiǎn)化LOLP約束的最小備用限制的機(jī)組組合；步驟7，二階故障造成的LOLP是否變化，如果不變，結(jié)束程序，如果變化，返回(2)。步驟1中，基本的機(jī)組組合的約束條件包括：功率平衡約束：Σi=1NGPi,t=PtD---(1)]]>其中，PtD為t時(shí)段的負(fù)荷需求，Pi,t為t時(shí)段機(jī)組i的出力,NG為機(jī)組數(shù)。備用約束：Ri,t≤Pi,maxUi,t-Pi,tRi,t≤Ui,t(τRiup)---(2)]]>其中,Ui,t是機(jī)組的狀態(tài)，Pimax為機(jī)組i的最大出力，為機(jī)組i的的爬坡率，τ為允許的爬坡時(shí)間，這里τ為0.5h。機(jī)組運(yùn)行約束：(Ui,t,Pi,t)∈ψ,∀i,∀t---(3)]]>包括：發(fā)電機(jī)最低和最高出力限制，最小運(yùn)行和停機(jī)時(shí)間限制，初始條件限制，爬坡約束。步驟2中，LOLP約束為：LOLP≤LOLPmax(4)LOLP表達(dá)式為：LOLP≈Σi=1NTΣi=1NGpi,t1bi,t1+Σi=1NTΣi=1NGΣj>iNGpi,j,t2bi,j,t2---(5)]]>其中bi,t1=1,ifPi,t+Ri,t-SSRt>00,otherwise---(6)]]>bi,,j,t2=1,ifPi,t+Ri,t+Pj,t+Rj,t-SSRt>00,otherwise---(7)]]>pi,t1=uiUi,tΠj=1,j≠iNG(1-ujUj,t)---(8)]]>pi,j,t2=uiujUi,tUj,tΠk=1,k≠i,jNG(1-ukUk,t)---(9)]]>Ui,t，Pi,t，Ri,t和SSRt分別為t時(shí)段內(nèi)機(jī)組i啟停狀態(tài)，出力，備用以及總備用；為二進(jìn)制變量；是一階二階故障概率；ui是故障替換率，在ΔT內(nèi)等于riΔT，其中ri是機(jī)組i的故障率，這里ΔT為1h。步驟2中，尋找邊際機(jī)組可分為三種情況，首先可以定義兩個(gè)閾值LOLP1和LOLP2。LOLP1是步驟(1)所得結(jié)果中二階和更高階故障對(duì)應(yīng)的LOLP。LOLP2是設(shè)置備用為在線最大機(jī)組容量時(shí)，進(jìn)行備用限制的機(jī)組組合所得的二階和更高階故障對(duì)應(yīng)的LOLP。如果給定的LOLPmax>LOLP1，按照以下步驟尋找邊際機(jī)組：(1)從LOLPmax減去LOLP1；(2)基于基本機(jī)組組合得到的機(jī)組狀態(tài)，在線機(jī)組按容量從大到小的順序逐個(gè)從LOLPmax減去機(jī)組的故障概率，直到余數(shù)小于下臺(tái)機(jī)組的故障概率，那么邊際機(jī)組就是下臺(tái)機(jī)組(包括沒(méi)減到的同類型的機(jī)組)。那么LOLP簡(jiǎn)化表達(dá)式為：LOLPsimplify≈Σt=1NTΣi∈Spi,t1bi,t1---(10)]]>其中S為邊際機(jī)組集合。如果LOLPmax<LOLP2，一階故障不再考慮，尋找邊際機(jī)組的方法如下(1)按兩臺(tái)機(jī)組容量之和從大到小順序，從LOLPmax減去不同類型兩臺(tái)機(jī)組(或同類型的兩臺(tái)機(jī)組)的二階故障概率之和，直到余數(shù)小于下面不同類型兩臺(tái)機(jī)組(或同類型兩臺(tái)機(jī)組)的二階故障概率之和，那么邊際機(jī)組就在下面不同類型兩臺(tái)機(jī)組(或同類型兩臺(tái)機(jī)組)中產(chǎn)生；(2)在上步得到的不同類型兩臺(tái)機(jī)組(或同類型兩臺(tái)機(jī)組)中尋找邊際機(jī)組。a=round(LOLPremainderpi*,j*2)---(11)]]>其中為機(jī)組i*和j*的二階故障概率。機(jī)組i*和j*是上步得到的不同類型兩臺(tái)機(jī)組(或同類型兩臺(tái)機(jī)組)；a是上步得到的不同類型兩臺(tái)機(jī)組(或同類型兩臺(tái)機(jī)組)的組合數(shù)。除a種組合外，其他組合不會(huì)造成LOLP，那么邊際機(jī)組就是構(gòu)成其他組合的機(jī)組。則LOLP表達(dá)式可以簡(jiǎn)化為：LOLP≈Σi=1NTΣi∈SΣi,j∈S,j>ipi,j,t2bi,j,t2---(12)]]>如果LOLP1>LOLPmax>LOLP2，那么最大容量的機(jī)組就是邊際機(jī)組，備用就是最大容量機(jī)組的容量。則不再進(jìn)行步驟(2)以后的步驟。步驟3中，簡(jiǎn)化LOLP約束式的方法是：找到邊際機(jī)組后，LOLP表達(dá)式中就可以只保留與邊際機(jī)組有關(guān)的變量。從尋找邊際機(jī)組的過(guò)程中可以看出，那些一定會(huì)造成LOLP的機(jī)組故障概率，都在尋找邊際機(jī)組過(guò)程中從LOLPmax減去了，預(yù)定設(shè)置容量小于邊際機(jī)組的機(jī)組也不會(huì)造成LOLP，這一預(yù)定設(shè)置由步驟(5)實(shí)現(xiàn)，保留的邊際機(jī)組不會(huì)造成LOLP，所以簡(jiǎn)化LOLP約束式中的保留的邊際機(jī)組的LOLP要等于0。步驟4中，設(shè)置最小備用限制的方法是：由步驟(4)得到機(jī)組計(jì)劃，設(shè)置備用大于容量小于邊界機(jī)組的機(jī)組的最大裝機(jī)容量(出力加備用)。進(jìn)行步驟(5)后，備用就一定滿足簡(jiǎn)化過(guò)程中預(yù)定的設(shè)置，即得到備用要滿足使容量小于邊際機(jī)組的機(jī)組不會(huì)造成LOLP。一般情況下，在計(jì)算24時(shí)段備用優(yōu)化時(shí)，由步驟(4)所得的備用已經(jīng)滿足預(yù)定的設(shè)置，步驟(5)可省略，程序得到簡(jiǎn)化。步驟6中，對(duì)于LOLPmax<LOLP2時(shí)尋找邊際機(jī)組的情況，進(jìn)行步驟(6)后可直接結(jié)束程序。步驟7中，只適用于LOLPmax>LOLP1時(shí)尋找邊際機(jī)組的情況。因?yàn)殚_(kāi)始是沒(méi)考慮有備用的二階故障對(duì)應(yīng)的LOLP，第一次計(jì)算出的二階故障對(duì)應(yīng)的LOLP一定變小，那么基于這個(gè)變小的LOLP尋找出的邊際機(jī)組可能向容量更小的機(jī)組中產(chǎn)生，一般重復(fù)一次二階故障對(duì)應(yīng)的LOLP就不再改變。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3