基于價(jià)格需求響應(yīng)的日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及線性求解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種基于價(jià)格需求響應(yīng)的日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及線性求解方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，具有波動性、不確定性和反調(diào)峰特性的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)給電力系統(tǒng)的安 全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了極大挑戰(zhàn)。通過將需求側(cè)資源參與電網(wǎng)互動，構(gòu)建從日前、日內(nèi)到實(shí)時(shí)的 多時(shí)間尺度滾動協(xié)調(diào)的需求響應(yīng)(demand response)優(yōu)化調(diào)度模式，可W顯著提高系統(tǒng)的 靈活調(diào)節(jié)能力，W有效平衡風(fēng)電功率波動，對提升系統(tǒng)的風(fēng)電消納水平具有重要意義。
[0003] 考慮需求響應(yīng)的風(fēng)電消納優(yōu)化調(diào)度模型研究，大體上可W歸納為兩類方法:確定 性方法和基于概率論的不確定性分析方法。其中，確定性方法忽略了風(fēng)電不確定性對需求 響應(yīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)的影響，安全性無法得到保證。而基于概率論的不確定性分析方法如隨機(jī)規(guī) 劃方法和機(jī)會約束規(guī)劃方法都需要基于風(fēng)電功率預(yù)測誤差服從一定概率分布，但實(shí)際的風(fēng) 電概率模型難W精確獲得，因而難W準(zhǔn)確協(xié)調(diào)響應(yīng)負(fù)荷動態(tài)調(diào)節(jié)與不確定風(fēng)電功率優(yōu)化消 納。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于價(jià)格需求響應(yīng)的日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及線性求 解方法，將價(jià)格型需求響應(yīng)模型引入計(jì)及棄風(fēng)因素的魯棒區(qū)間動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，構(gòu)建了 日內(nèi)考慮價(jià)格需求響應(yīng)的大規(guī)模風(fēng)電消納魯棒區(qū)間經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，并根據(jù)對偶原理提出基 于線性規(guī)劃的求解方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 基于價(jià)格需求響應(yīng)的日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，其特征在于，包括W下步驟：
[0007] 步驟1、引入價(jià)格需求因素，構(gòu)建基于需求彈性的價(jià)格需求響應(yīng)模型，通過實(shí)時(shí)電 價(jià)引導(dǎo)用戶改變用電行為響應(yīng)風(fēng)電出力變化；
[000引步驟2、通過建立魯棒區(qū)間經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)和功率平衡、常規(guī)機(jī)組出力、 旋轉(zhuǎn)備用、常規(guī)機(jī)組爬坡率、網(wǎng)絡(luò)安全、風(fēng)電出力約束條件，將價(jià)格需求響應(yīng)模型融入到魯 棒區(qū)間經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，構(gòu)建基于價(jià)格需求響應(yīng)的大規(guī)模風(fēng)電消納魯棒區(qū)間日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模 型。
[0009] 優(yōu)選，步驟1中，基于需求彈性的價(jià)格需求響應(yīng)模型如下：
[0010] 用戶在不同電價(jià)下的響應(yīng)公式為：
(1)
[001 ^ 響應(yīng)約束為：
[OOU] -王d如^與片^王d乃 （2..).
[0014]電網(wǎng)公司在第t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的售電收入f(Lf, ^LdJt)為： (3)
[0016] 式中：為第t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷需求自彈性系數(shù)，反映了用戶的電力消費(fèi)需求對 電價(jià)變動的敏感程度，一般為已知參數(shù);Lf,W為第t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷預(yù)測值;L<ut為第t時(shí)段 節(jié)點(diǎn)j在不同電價(jià)時(shí)的響應(yīng)負(fù)荷變化功率;Pjt為第t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的電價(jià);Pref, jt為參考電價(jià)； 馬；;7為節(jié)點(diǎn)j的用戶最大響應(yīng)容量。
[0017] 對公式(3)采用逐步線性化的方法近似處理，其線性化的表達(dá)式如下：
(4) (S)
[0020] 式中：醒為線性化后的分段數(shù)目；決策變量(W為第t時(shí)段節(jié)點(diǎn)j的第m段的負(fù)荷功 率，Vwg WM j并滿足0含dmjt卽為第m段的最大負(fù)荷功率;Pmjt為相應(yīng)的第m分段電 價(jià)。
[0021] 優(yōu)選，步驟2具體如下：
[0022] 1)目標(biāo)函數(shù)：
[0023] W社會福利角度建立目標(biāo)函數(shù)：
(6)
[0025] 式中：NT為經(jīng)濟(jì)調(diào)度的總時(shí)段數(shù)目；NJ為系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)目；NI和NK分別為常規(guī)機(jī) 組數(shù)目和常規(guī)機(jī)組的二次凸函數(shù)出力成本經(jīng)線性化后的分段數(shù)目；NW風(fēng)電場數(shù)目；Cki和 Cmin,1分別為常規(guī)機(jī)組i的出力成本經(jīng)線性化后的第k段成本斜率和最小出力成本，并滿足 0。< C2i < ... < CNKi ; Pkit為第t時(shí)段常規(guī)機(jī)組i在第k段的有功出力；熱、曲、瓦和斟分另。 為風(fēng)電場W預(yù)測出力上下界和允許出力上下界;Vw對風(fēng)電場W的上下界偏差懲罰成本系數(shù)；
[0026] 2)約束條件：
[0027] 2-a)功率平衡約束：
(7)
[0029] 式中：由于本文采用直流潮流模型，因此忽略網(wǎng)絡(luò)損耗的影響；& = P。,,,.&和IW f：=l 分別為常規(guī)機(jī)組i第t時(shí)段的有功出力和最小出力；/C為第t時(shí)段風(fēng)電場W的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)出力 計(jì)劃；
[0030] 2-b)常規(guī)機(jī)組的出力上下限約束： (8)
[0032] 式中：口111：1。,:1、口8,1:1、口8,2:1、'''、口8,郵-1):1和口111331,:1為將束1臺苗規(guī)機(jī)組出力化圍為[口111：1。,:1, Pmax,i]線性化NK段后的功率分點(diǎn)；
[0033] 2-C)旋轉(zhuǎn)備用約束：
(9) (10)
[0036] 式中：n；和咕分別為第t時(shí)段機(jī)組i提供的上、下旋轉(zhuǎn)備用容量；^和巧4分別為機(jī)組 i在單位時(shí)段內(nèi)的上、下爬坡速率；A T為每個(gè)調(diào)度時(shí)段的時(shí)長；
[0037] 其中，常規(guī)機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用約束違反會導(dǎo)致棄風(fēng)，從系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)能力的角度，風(fēng) 電出力突變會導(dǎo)致常規(guī)機(jī)組的可調(diào)容量減小，當(dāng)系統(tǒng)可調(diào)容量越小，其安全水平越低，該場 景也就越惡劣，由此形成最惡劣場景的判別條件式(11)-(14):
[0042] 式中：W為風(fēng)電場集合；釋和皆分別為第t時(shí)段最惡劣場景下系統(tǒng)提供的上、下旋 轉(zhuǎn)備用容量；姑/和/C=分別為上、下旋轉(zhuǎn)備用約束的惡劣場景中風(fēng)電出力優(yōu)化變量;Cl。,和 瑞IW分別為第t時(shí)段的系統(tǒng)上、下旋轉(zhuǎn)備用容量要求；
[0043] 2-d)常規(guī)機(jī)組的爬坡率約束：
[0044] 從系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)能力的角度，最惡劣場景下常規(guī)機(jī)組的爬坡率約束為：
(巧） t 16) (17)
[004引式中：A詰和A嗦分別為式（11)、（13)兩種最惡劣場景下常規(guī)機(jī)組i在第t時(shí)段的出 力上、下調(diào)整量；心心1和心;dy分別為式（11)、（13)兩種最惡劣場景下常規(guī)機(jī)組1在第*-1時(shí) 段的出力上、下調(diào)整量;Pi, t-i為常規(guī)機(jī)組i在t-1時(shí)段的有功出力；
[0049] 2-e)基于直流潮流法的網(wǎng)絡(luò)安全約束：
[0050] 網(wǎng)絡(luò)安全約束違反也會導(dǎo)致棄風(fēng)，從網(wǎng)絡(luò)安全的角度，風(fēng)電出力在邊界取值時(shí)會 導(dǎo)致線路負(fù)載率達(dá)到最大，線路負(fù)載率越高，系統(tǒng)安全水平則越低，該場景也就越惡劣，由 此形成最惡劣場景判別條件式(18)及式(19):
[0053] 式中:NB為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目；化為支路數(shù)目；SFib表示節(jié)點(diǎn)b對支路1的轉(zhuǎn)移分布因子； iwb、wwb和jwb分別表示與節(jié)點(diǎn)b相連的機(jī)組i、風(fēng)電場W和負(fù)荷j;巧和巧r分別為第t時(shí)段 支路1的最大正、反向有功潮流功率；沁和片/分別為支路正、反向有功潮流功率約束的惡 劣場景中風(fēng)電出力優(yōu)化變量;Ui為支路1的有功潮流限值；
[0054] 2-f)風(fēng)電允許出力區(qū)間和風(fēng)電出力約束：
[00對教^執(zhí)非Z《既 (20)
[0056] 野,含戰(zhàn) (21)
[0057] 基于價(jià)格需求響應(yīng)的日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的線性求解方法，其特征在于，根據(jù)線性 規(guī)劃的對偶原理將基于價(jià)格需求響應(yīng)的大規(guī)模風(fēng)電消納魯棒區(qū)間日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的雙 層優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為單層線性規(guī)劃模型進(jìn)行優(yōu)化求解。將下層優(yōu)化模型的式（11)、（13)、（18) 和（19)分別用相應(yīng)的對偶問題的約束替換，W保證下層優(yōu)化模型的對偶目標(biāo)函數(shù)是原優(yōu)化 模型的上界或下界，其中，對偶轉(zhuǎn)化前下層優(yōu)化模型的變量為沾f、姑？、托f和姑產(chǎn)，轉(zhuǎn) 換后的對偶變量分別為和做,，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的優(yōu)化模型形式如下：

[0062]將式(22)和(23)中的左端項(xiàng)分別代入式（15)和（16)中對巧和％進(jìn)行替換，得到與 基于價(jià)格需求響應(yīng)的大規(guī)模風(fēng)電消納魯棒區(qū)間日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型等價(jià)的單層線性規(guī)劃模 型：
[0064]式中，s.t.是subject to的縮寫，是受約束的含義，第一行的公式含義為：當(dāng)目標(biāo) 函數(shù)(社會福利=售電收入-出力成本-棄風(fēng)懲罰成本)取得最大值時(shí)，對應(yīng)約束變量Pkit, dmjt，熙，錫記，苗，心A戶A告，Qwt At At，口W所取得的值。
[00化]本發(fā)明的有益效果是：
[0066] 第一、魯棒優(yōu)化作為一種解決不確定問題的決策方法，能夠在給定的不確定參數(shù) 有界集合內(nèi)求得一個(gè)魯棒最優(yōu)解，使得約束條件在不確定參數(shù)的所有取值下均得到滿足。 與基于概率論的不確定性分析方法需要獲知不確定參數(shù)的概率分布模型相比，魯棒優(yōu)化方 法考慮的不確定信息為不確定參數(shù)的變化范圍，在實(shí)際中運(yùn)類信息更容易獲得，而且魯棒 優(yōu)化方法的求解效率更高，更適用于大規(guī)模在線應(yīng)用的場合。
[0067] 第二、將價(jià)格需求響應(yīng)作為常規(guī)機(jī)組調(diào)節(jié)能力的有效補(bǔ)充，靈活調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，快 速響應(yīng)風(fēng)電出力變化，降低風(fēng)電不確性的影響，減小棄風(fēng)功率并增大社會福利。
【附圖說明】
[0068] 圖1是本發(fā)明價(jià)格需求響應(yīng)的負(fù)荷變化功率與電價(jià)關(guān)系的示意圖；
[0069] 圖2是本發(fā)明IE邸-RTS 26機(jī)測試系統(tǒng)單線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，W使本領(lǐng) 域的技術(shù)人員可W更好的理解本發(fā)明并能予W實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限 定。
[0071] 基于價(jià)格需求響應(yīng)的日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，包括W下步驟：
[0072] 步驟1、引入價(jià)格需求因素，構(gòu)建基于需求彈性的價(jià)格需求響應(yīng)模型，通過實(shí)時(shí)電 價(jià)引導(dǎo)用戶改變用電行為響應(yīng)風(fēng)電出力變化，提高電網(wǎng)的風(fēng)電消納能力；
[0073] 步驟2、通過建立魯棒區(qū)間經(jīng)濟(jì)調(diào)