申请/专利权人：南京师范大学

申请日：2024-01-08

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117811101A

主分类号：H02J3/46

分类号：H02J3/46;G06Q10/0631;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.19#实质审查的生效;2024.04.02#公开

摘要：本发明提出的火电机组多工况深度调峰下非等间隔分段优化调度方法，通过引入决策变量将火电机组深度调峰下的多工况非连续、非线性、非凸成本函数转换为非分段线性方程组形式，实现混合整数线性规划方法的调度求解。将所建立多工况深度调峰模型转换为非分段函数的基础上，求解各工况最优功率区间分段长度，使得线性逼近结果更精确。对多工况成本函数线性化后，考虑系统运行目标和相关约束，建立优化调度模型，采用混合整数线性规划方法求解。本申请通过确定多工况深度调峰模型的最优分段策略，采用非等间隔分段线性化方法将混合整数非线性规划问题转换求解，能够在得到调度策略的同时提升求解策略准确性。

主权项：1.火电机组多工况深度调峰下非等间隔分段优化调度方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：建立火电机组多工况深度调峰模型设火电机组的功率为Pi,t，其中i为火电机组的编号，t为当前所处时段，根据火电机组所在的功率区间，将功率区间分为三段：第一段：深度投油调峰区间：PDOmin,i≤Pi,tPDmin,i，其中PDOmin,i为火电机组在深度投油调峰阶段的最低出力，第二段：深度不投油调峰区间：PDmin,i≤Pi,tPmin,i，其中PDmin,i为火电机组在深度不投油调峰阶段的最低出力，第三段：常规调峰区间：Pmin,i≤Pi,t≤Pmax,i，其中Pmin,i和Pmax,i分别为火电机组在常规调峰阶段的最大和最小技术出力，根据三段功率区间下火电机组发电成本的不同，将火电机组的单位时间成本表示为分段函数的形式： 其中CL,i,t，CM,i,t，CR,i,t分别为火电机组深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间的火电机组单位时间成本，用公式表示为： 其中ai、bi、ci为火电机组煤耗的相关参数，pcoal和poil分别表示煤价和油价，pinv,i为火电机组的投资成本，βL,i，βM,i，βR,i分别表示火电机组深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间的运行损耗系数，Ooil表示火电机组在深度投油调峰期间的油耗，Nf,iPi,t为火电机组的转子致裂循环周次，用公式表示为：Nf,iPi,t＝α1Pi,t3+α2Pi,t2+α3Pi,t+α43其中α1、α2、α3和α4为转子致裂周次的相关参数；S2：多工况深度调峰模型的分段函数转化对公式1-3给出火电机组成本的分段函数转化为非分段函数的形式，得到线性化的多工况深度调峰模型，当机组在深度投油调峰工况下运行时，火电机组的功率和单位时间成本需满足的条件可以转化为： 其中PL,i,t为引入的变量，表示深度投油调峰工况下的功率，对应的成本CL,iPL,i,t表示为：当机组在深度不投油调峰工况下运行时，火电机组的功率和单位时间成本需满足的条件可以转化为： 其中PM,i,t为引入的变量，表示深度不投油调峰工况下的功率，对应的成本CM,iPM,i,t表示为：当机组在常规调峰工况下运行时，火电机组的功率和单位时间成本需满足的条件可以转化为：其中PR,i,t为引入的变量，表示常规调峰工况下的功率，对应的成本CR,i,tPR,i,t表示为：约束条件公式4-9等价于公式1-3所给出的分段函数，由此将分段函数转化为非分段函数的形式；S3：调峰区间的非等间隔分段长度的确定通过公式5、7、9的非线性特性，确定深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间的最优分段，具体步骤如下：首先，通过优化确定分段的长度，设深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间各分为NL、NM、NR段，每段的功率区间长度分别为ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i，其中k表示分段的编号，然后，对功率区间的每段长度进行优化，以得到最优的ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i，以ΔPL,k,i为例，优化过程如下：对深度投油调峰区间[PDOmin,i,PDmin,i]的发电机功率均匀采样，假设一共获得NS个采样点，第s个采样点采样点记作PL,i,s，根据每段ΔPL,k,i的长度构造分段线性化成本C*L,iPL,i,s，优化过程中的分段线性化成本C*L,iPL,i,s可以表示为： s.t.PLS,k,i≤PL,i,s≤PLS,k,i+ΔPL,k,i10其中CL,iPLS,k,i为公式5将变量PL,i,t替换为PLS,k,i的表达式，PLS,k,i为第k段功率区间的最小值，用公式可以表示为： 利用C*L,iPL,i,s建立优化目标，优化目标用公式表示为： 其中CL,iPL,i,s为公式5将变量PL,i,t替换为PL,i,s计算得到的成本，ΔPL,k,i需满足的约束条件为： 采用鲸群算法对10-13描述的优化问题进行求解，得到最优功率区间长度ΔPL,k,i，对ΔPM,k,i、ΔPR,k,i采取与ΔPL,k,i相同的优化过程进行优化，经过优化，得到最优功率区间的分段长度ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i；S4：火电机组成本函数的非等间隔分段线性化在得到最优功率区间的分段长度ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i的基础上，对非线性函数5、7、9作非等间隔分段线性化处理，转化为线性化的形式，具体如下：引入实数变量σL,k,i,t、σM,k,i,t、σR,k,i,t分别表示深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间火电机组第k段的功率；引入二进制变量zL,k,i,t、zM,k,i,t、zL,k,i,t作为深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间第k段的辅助变量，设KL,k,i、KM,k,i、KR,k,i为深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间每个分段的斜率，深度投油调峰工况下火电机组成本函数即公式5的非等间隔分段线性化结果可以表示为：深度不投油调峰工况下火电机组成本函数即公式7的非等间隔分段线性化结果可以表示为：常规调峰工况下火电机组成本函数即公式9的非等间隔分段线性化结果可以表示为：方程组14-16与公式5、7、9近似等价，但均为线性化的形式；S5：建立优化调度模型在步骤S1-步骤S3的基础上，考虑发电机运行的目标和相关约束，建立电力系统优化调度模型，优化目标可以表示为： 其中NG为发电机的个数，Δt为每个时段的长度，约束条件包括：A、多工况约束，即步骤S2中的4，6，8，B、非等间隔分段线性化的火电机组成本约束，即步骤S4中的14-16，C、功率平衡约束，用公式可以表示为： 其中PD,t为t时段负荷的大小；S6：优化求解由于优化目标17和约束条件4，6，8，14-16，18描述的优化问题是混合整数优化问题，对优化问题采用混合整数线性规划方法进行求解，最终得到发电机功率Pi,t，作为发电机运行的依据。

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