一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法技术

本发明专利技术公开了一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，该方法包括：获取直流通道、新能源发电、负荷和各类可控设备技术经济特性数据；根据取得的技术经济特性数据，建立简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型；根据所建物理模型，以新能源承载能力最大，两区域日发电运行成本最小为优化目标，建立两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1；根据所建优化模型P1，建立优化模型P1对应的动态规划模型，求解直流通道输送功率配置问题，输出该日直流通道输电计划。本发明专利技术可应用于电网运行调度领域优化问题的快速自主化求解、新能源不确定性消纳、电网投资规划、直流通道输送功率配置，直流通道日交易电量设置。通道日交易电量设置。通道日交易电量设置。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法


[0001]本专利技术涉及电力系统运行与调度自动化
，特别是涉及一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法。

技术介绍

[0002]随着风电等新能源机组持续大规模接入和火电机组供热改造规模的不断扩大，电网调峰、调频压力逐年增大，由电网调峰困难造成的弃风，弃光现象频繁发生。不同区域之间负荷特性、新能源分布和电源特性的巨大差异蕴藏着可观的清洁能源消纳潜力。
[0003]目前，关于直流联络线现行的联络线功率固定不变模式没有充分发挥直流联络线在新能源调峰方面的优势。相关学术研究中也有关于联络线功率灵活调节的跨区域直流联络线运行功率优化模型，但是受限于直流联络线本身的物理约束，所建成的模型多为混合整数线性规划模型，这类模型没有多项式时间复杂度的求解算法，同时模型求解依赖于进口商业求解器，并不利于直流通道输电计划的求解与具体落地实施。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有研究的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，基于原始的混合整数线性规划模型、利用运筹学动态规划技术完成模型的快速求解，实现能源大范围跨区域配置及清洁能源跨区消纳，优化我国现行的直流联络线输送功率配置模式。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、获取直流通道、新能源发电、负荷和各类可控设备技术经济特性数据；
[0008]步骤2、根据步骤1取得的技术经济特性数据，建立简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型；
[0009]步骤3、根据步骤2所建物理模型，以新能源承载能力最大，两区域日发电运行成本最小为优化目标，建立两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1；
[0010]步骤4、根据步骤3所建优化模型P1，建立优化模型P1对应的动态规划模型，求解直流通道输送功率配置问题，输出该日直流通道输电计划。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，步骤1中，技术经济特性数据包括直流通道物理约束、新能源预测出力、负荷预测值、送受端火电运行成本以及新能源弃风弃光惩罚因子。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，步骤2中，所述计及简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型中，送端发电区域采用聚合火电机组和聚合新能源机组等效。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，步骤2中，所述计及简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型中，受端区域采用聚合火电机组及受端的固定预测负荷等效。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，步骤3中，所述两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1的建模过程如下：
[0015]301)确定目标函数为
[0016][0017]其中，P
A
(t),P
V
(t)分别为t时刻送端火电及新能源出力，PV(t),D(t)分别为t时刻送端新能源预测出力与受端预测负荷；a,b,c分别为送端火电、送端新能源和受端火电对应的成本系数；T为优化总时段数；
[0018]302)引入新能源最大出力约束
[0019][0020]其中，为全部优化时段的集合，该约束表明新能源出力不能超过该时段的最大预测出力；
[0021]引入直流通道输送电量约束
[0022][0023]其中，P(t)为t时刻直流通道输送总功率，该约束表明任意时刻直流通道输送功率等于送端火电与送端新能源出力之和；
[0024]引入直流通道调节状态爬坡约束
[0025]‑
Ms
t
≤P(t)
‑
P(t
‑
1)≤Ms
t
,t＝2,3,..,T
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0026]其中，s
t
为在t时刻直流通道是否进行输送功率调整的0
‑
1变量，进行调整为1，不做调整为0，M为直流通道调整的最大限度，M表示直流通道输送功率调整的最大爬坡变换率，该式通过二元变量s
t
的取值表示并记录t时刻直流通道输送功率是否与要进行调节；
[0027]引入受端负荷平衡约束
[0028][0029]该式表明，任何一个时刻t直流通道输送功率不能超过受端所需要的负荷功率；
[0030]引入直流通道最小调节时间约束
[0031][0032]其中，τ为直流通道功率调整的最小间隔时间，该式表明直流通道两次功率调节之间至少需要度过一段最小间隔时间；
[0033]引入直流通道最大调节次数约束
[0034][0035]其中，N为一天之中允许直流通道进行功率调整的最大次数，该式表明一天之中直流通道至多只能进行N次输送功率调整；
[0036]引入直流通道日交易电量约束
[0037][0038]其中，Q为该日由交易计划预先规划的日交易电量；
[0039]综上，建立如下的两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1：
[0040][0041]本专利技术进一步的改进在于，步骤4中，所述的动态规划模型的求解方法包括：
[0042]401)为动态规划划分阶段，将问题按照其时间特征划分成多个相互联系的阶段，以便按次序去求得每阶段的解；
[0043]402)建立状态变量与状态空间，将每个阶段开始时的客观条件作为状态；考虑到问题的本身的性质，第k阶段的状态变量s
k
＝(a
k
,S
k
,E
k
,p
k
)；
[0044]其中，a
k
为剩余调节次数，通过在动态规划中考察该变量保证式(7)中的最大调节次数约束的实现；S
k
本阶段的起始时间，记录完成调节后该阶段功率输送稳定状态的起始时间；E
k
为当前剩余交易电量，通过在动态规划中考察该变量保证式(8)中的日交易电量约束的实现；p
k
为直流通道输送功率，通过记录该阶段的输送功率在下一阶段递推时保证式(4)中爬坡条件的实现，考虑到动态规划的离散化性质，将该日由交易计划预先规划的日交易电量Q离散化为n个档位作为状态空间中E
k
的可能取值；
[0045]403)定义决策变量，当阶段状态变量确定后，通过决策变量的选取，确定下一阶段的状态；第k阶段的决策变量其中，t
k
为本阶段的结束时间，此次调节直流通道外送功率稳定地最大时刻；为这段时间之内送端火电及风电外送功率；
[0046]404)建立状态转移方程，根据前两步中状态变量及决策变量的定义，动态规划问题的状态转移方程为：
[0047][0048]其中，经过k到k+1阶段可能的状态转换，剩余调节次数，剩余交易电量及下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取直流通道、新能源发电、负荷和各类可控设备技术经济特性数据；步骤2、根据步骤1取得的技术经济特性数据，建立简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型；步骤3、根据步骤2所建物理模型，以新能源承载能力最大，两区域日发电运行成本最小为优化目标，建立两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1；步骤4、根据步骤3所建优化模型P1，建立优化模型P1对应的动态规划模型，求解直流通道输送功率配置问题，输出该日直流通道输电计划。2.根据权利要求1所述的一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，其特征在于，步骤1中，技术经济特性数据包括直流通道物理约束、新能源预测出力、负荷预测值、送受端火电运行成本以及新能源弃风弃光惩罚因子。3.根据权利要求1所述的一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，其特征在于，步骤2中，所述计及简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型中，送端发电区域采用聚合火电机组和聚合新能源机组等效。4.根据权利要求1所述的一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，其特征在于，步骤2中，所述计及简化后的两区域送受端直流通道新能源消纳输送功率配置物理模型中，受端区域采用聚合火电机组及受端的固定预测负荷等效。5.根据权利要求1所述的一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，其特征在于，步骤3中，所述两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1的建模过程如下：301)确定目标函数为其中，P
A
(t),P
V
(t)分别为t时刻送端火电及新能源出力，PV(t),D(t)分别为t时刻送端新能源预测出力与受端预测负荷；a,b,c分别为送端火电、送端新能源和受端火电对应的成本系数；T为优化总时段数；302)引入新能源最大出力约束其中，为全部优化时段的集合，该约束表明新能源出力不能超过该时段的最大预测出力；引入直流通道输送电量约束其中，P(t)为t时刻直流通道输送总功率，该约束表明任意时刻直流通道输送功率等于送端火电与送端新能源出力之和；引入直流通道调节状态爬坡约束
‑
Ms
t
≤P(t)
‑
P(t
‑
1)≤Ms
t
,t＝2,3,..,T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，s
t
为在t时刻直流通道是否进行输送功率调整的0
‑
1变量，进行调整为1，不做调整
为0，M为直流通道调整的最大限度，M表示直流通道输送功率调整的最大爬坡变换率，该式通过二元变量s
t
的取值表示并记录t时刻直流通道输送功率是否与要进行调节；引入受端负荷平衡约束该式表明，任何一个时刻t直流通道输送功率不能超过受端所需要的负荷功率；引入直流通道最小调节时间约束其中，τ为直流通道功率调整的最小间隔时间，该式表明直流通道两次功率调节之间至少需要度过一段最小间隔时间；引入直流通道最大调节次数约束其中，N为一天之中允许直流通道进行功率调整的最大次数，该式表明一天之中直流通道至多只能进行N次输送功率调整；引入直流通道日交易电量约束其中，Q为该日由交易计划预先规划的日交易电量；综上，建立如下的两区域送受端直流通道输送功率配置优化模型P1：6.根据权利要求5所述的一种具有多项式时间复杂度的直流通道规划与运行方法，其特征在于，步骤4中，所述的动态规划模型的求解方法包括：401)为动态规划划分阶段，将问题按照其时间特征划分成多个相互联系的阶段，以便按次序去求得每阶段的解；402)建立状态变量与状态空间，将每个阶段开始时的客观条件作为状态；考虑到问题的本身的性质，第k阶段的状态变量s
k
＝(a
k
,S
k
,E
k
,p
k
)；其中，a
k
为剩余调节次数，通过在动态规划中...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶洪兴，董浩源，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：