一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法，具体为：建立污染排放约束下经济调度的数学模型；采用分布式算法求取最优发电量，对经济调度算法的输出变量、内部状态变量和辅助变量进行更新；计算时间是否已到，得到发电单元的最优发电量。本发明专利技术可有效降低经济调度算法的计算负担；保证求解瞬态过程中满足发电和负载的平衡约束，有利于算法的即插即用和在线应用；限制了污染物的排放上界，可满足国家对环保的规定；更有利于在异构的物理设施上实现。的物理设施上实现。的物理设施上实现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法


[0001]本专利技术属于智能电网的能源管理技术，尤其涉及一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法。

技术介绍

[0002]随着通信、计算、传感、控制等信息技术与物理电力系统的有机融合与深度协作，形成的智能电网将使得电力系统更加可靠、安全、经济、高效、环保的运行。能源管理是智能电网的重要组成部分，其主要包括经济调度、需求响应、机组组合等问题。经济调度是在满足电网的发电和负载平衡以及其它约束的条件下，通过协调多个发电单元的输出功率，最小化电网的总发电成本。
[0003]传统的经济调度方法需要智能电网有一个控制中心来收集整个电网信息、求解经济调度问题、发送控制指令。这种集中式的经济调度存在单节点故障、可扩展性差、通信计算负担大、隐私信息易泄露等缺点，这使得集中式经济调度难以满足智能电网实时性、可靠性、安全性、即插即用等要求。为克服集中式经济调度方法的缺点，有人提出了分布式经济调度方法。例如，申请号为202211071171.4的文献[1]，专利技术名称为基于约束投影强化学习的分布式经济调度优化方法；申请号为202010581637.X的文献[2]，专利技术名称为一种基于动态事件触发的电力系统分布式经济调度方法；发表在Automatica期刊上的文献[3]，题目为Initialization
‑
free distributed coordination for economic dispatch under varying loads and generator commitment；发表在IEEE Transactions on Cybernetics期刊上的文献[4]，题目为A distributed optimization algorithm based on multiagent network for economic dispatch with region partitioning。
[0004]现有的分布式经济调度方法是基于状态反馈的机制设计，可能存在以下问题和缺陷。首先，现有分布式经济调度方法采用投影技术(如文献[1,2,4])或者惩罚技术(如文献[3])来处理发电量上下限约束，投影的计算和惩罚系数范围的计算通常是复杂且昂贵的；其次，现有分布式经济调度方法虽然可以实现无初始化运行，但不能保证求解经济调度的瞬态过程中满足发电和负载的平衡约束；再者，现有分布式经济调度方法考虑发电负载间的平衡约束和发电单元的发电量上下限约束，而忽略了发电单元的污染排放问题。

技术实现思路

[0005]针对污染排放约束下的智能电网经济调度问题，本专利技术提供一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法。旨在不使用投影技术或惩罚技术，满足系统的无初始化运行和求解经济调度的瞬态过程中发电和负载的平衡约束，以分布式的方式解决智能电网的经济调度问题。
[0006]本专利技术的一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法，具体为：
[0007]设智能电网包含n个发电单元，n为大于等于2的整数，经济调度需要优化的总发电成本函数为：
[0008][0009]其中，f(p)表示总发电成本函数，p＝[p1,p2,
…
,p
n
]T
，f
i
(p
i
)是第i个发电单元的发电成本函数，p
i
是第i个发电单元的发电量。
[0010]优化总发电成本函数(1)需要满足如下的发电和负载平衡约束：
[0011][0012]其中，D
i
表示第i个发电单元所在区域的局部有功功率需求。
[0013]优化总发电成本函数(1)需要满足如下的污染排放约束：
[0014][0015]其中，g
i
(p
i
)表示第i个发电单元的污染排放函数，E
i
表示第i个发电单元所在区域的虚拟排放量参数，所有虚拟排放量参数之和为该智能电网允许的最大污染排放量。
[0016]优化总发电成本函数(1)需要满足如下的发电量上下限约束：
[0017][0018]其中，和分别是第i个发电单元的发电量下限和上限。
[0019]采用以下分布式算法求取最优发电量
[0020]对第i个发电单元经济调度算法的输出变量按如下方式更新：
[0021][0022]其中，N
i
表示和第i个发电单元进行双向通信的发电单元集合，a
ij
表示通信的权重系数，如果第i个和第j个发电单元间有双向通信连接来获取对方的信息，那么j∈N
i
且a
ij
＝a
ji
＞0，否则且a
ij
＝a
ji
＝0；x
i
和x
j
分别是第i个和第j个发电单元经济调度算法的内部状态变量。
[0023]第i个发电单元经济调度算法的内部状态变量按如下方式更新：
[0024][0025]其中，k
i,x
是第i个发电单元经济调度算法的控制增益参数，其取值为正常数，y
i
和y
j
分别是第i个和第j个发电单元经济调度算法的辅助变量，x
i
(0)的初始值为任意的有界实数值。
[0026]第i个发电单元经济调度算法的辅助变量按如下方式更新：
[0027][0028]其中，是第i个发电单元发电成本函数的次梯度，是第i个发电单元经济调度算法的发电量下限约束辅助变量，是第i个发电单元经济调度算法的发电量上限约束辅助变量，是第i个发电单元污染排放函数的次梯度，是第i个发电单元经济调度算法的污染排放约束辅助变量。
[0029]第i个发电单元经济调度算法的发电量下限约束辅助变量按如下方式更新：
[0030][0031]其中，max{s,0}表示取s和0的最大值，γ
i,1
是第i个发电单元经济调度算法的发电量下限约束乘子变量，该变量按如下方式更新：
[0032][0033]其中，γ
i,1
(0)的初始值为任意非负的有界实数值，k
i,1
是第i个发电单元经济调度算法的控制增益参数，其取值为正常数。
[0034]第i个发电单元经济调度算法的发电量上限约束辅助变量按如下方式更新：
[0035][0036]其中，γ
i,2
是第i个发电单元经济调度算法的发电量上限约束乘子变量，该变量按如下方式更新：
[0037][0038]其中，γ
i,2
(0)的初始值为任意非负的有界实数值，k
i,2
是第i个发电单元经济调度算法的控制增益参数，其取值为正常数。
[0039]第i个发电单元经济调度算法的污染排放约束辅助变量按如下方式更新：
[0040][0041]其中，γ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于输出反馈的智能电网分布式经济调度方法，其特征在于，具体为：设智能电网包含n个发电单元，n为大于等于2的整数，经济调度需要优化的总发电成本函数为：其中，f(p)表示总发电成本函数，p＝[p1,p2,
…
,p
n
]
T
，f
i
(p
i
)是第i个发电单元的发电成本函数，p
i
是第i个发电单元的发电量；优化总发电成本函数(1)需要满足如下的发电和负载平衡约束：其中，D
i
表示第i个发电单元所在区域的局部有功功率需求；优化总发电成本函数(1)需要满足如下的污染排放约束：其中，g
i
(p
i
)表示第i个发电单元的污染排放函数，E
i
表示第i个发电单元所在区域的虚拟排放量参数，所有虚拟排放量参数之和为该智能电网允许的最大污染排放量；优化总发电成本函数(1)需要满足如下的发电量上下限约束：其中，和分别是第i个发电单元的发电量下限和上限；采用以下分布式算法求取最优发电量对第i个发电单元经济调度算法的输出变量按如下方式更新：其中，N
i
表示和第i个发电单元进行双向通信的发电单元集合，a
ij
表示通信的权重系数，如果第i个和第j个发电单元间有双向通信连接来获取对方的信息，那么j∈N
i
且a
ij
＝a
ji
＞0，否则且a
ij
＝a
ji
＝0；x
i
和x
j
分别是第i个和第j个发电单元经济调度算法的内部状态变量；第i个发电单元经济调度算法的内部状态变量按如下方式更新：其中，k
i,x
是第i个发电单元经济调度算法的控制增益参数，其取值为正常数，y
i
和y
j
分别是第i个和第j个发电单元经济调度算法的辅助变量，x
i
(0)的初始值为任意的有界实数值；第i个发电单元经济调度算法的辅助变量按如下方式更新：其中，其中，是第i个发电单元发电成本函数的次梯度，是第i个发电单元经济调度算法的发电量下限约束辅助变量，是第i个发电单元经济调度算法的发电量
上限约束辅助变量，上限约束辅助变量，是第i个发电单元污染排放函数的次梯度，是第i个发电单元经济调度算法的污染排放约束辅助变量；第i个发电单元经济调度算法的发电量下限约束辅助变量按如下方式更新：其中，max{s,0}表示取s和0的最大值，γ
i,1
是第i个发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志勇，马磊，孙永奎，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：