一种计及安全约束和网损修正的节能发电调度方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN200910191706.X 

申 请 日：20091203 

发 明 人：熊小伏孙斌林成陈星田赵维兴秦志龙 

申 请 人：重庆大学贵州电力调度通信局 

申请人地址：400030 重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号 

公 开 日：20100602 

公 开 号：CN101719668A 

代 理 人：张先芸 

代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司 50212 

摘　　要：本发明属于电力系统调度自动化技术领域，特别是涉及电力系统中的一种计及安全约束和网损修正的节能发电调度方法，该方法包括以下步骤：a.首先提出以全系统总煤耗最小为目标函数的网损修正和经济调度的数学模型，其数学模为：；b.将节能调度数学模型转换成后获取优化后的发电计划；c.将节能调度的约束条件线性化；d.节能调度模型的求解，并根据模型求解结果，调节相应自动发电控制机组的煤耗。本发明可使发电煤耗得到明显降低，对提高经济增长和效益，减少环境污染，保障经济持续、快速增长具有重要作用。 

主 权 项：1.一种计及安全约束和网损修正的节能发电调度方法，包括如下步骤：a.首先将网络损耗折算为标准煤耗后，建立以全系统总煤耗最小为目标函数的网损修正和经济调度数学模型，并求解出满足安全约束的全网煤耗最小的发电计划，以全系统总煤耗最小为目标函数的网损修正和经济调度数学模型，其数学模型可表达为：$\min F=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{F}_i\left(P_{\mathrm{Gi}}\right)+\gamma P_L---\left(1\right)$发电机耗量特性的数学表达为：F_i(P_Gi)＝a_iP_Gi²+b_iP_Gi+c_i(2)其中：a_i：发电机耗量特性曲线的二次项b_i：发电机耗量特性曲线的一次项c_i：发电机耗量特性曲线的常数项约束条件：$\underset{i\in \mathrm{NG}}{\Sigma }{P}_{\mathrm{Gi}}=\underset{k\in \mathrm{ND}}{\Sigma }{P}_{\mathrm{Dk}}+P_L---\left(3\right)$P_Gimin≤P_Gi≤P_Gimaxi∈N(4)|P_ij|≤P_ijmaxij∈NT(5)其中：式(3)是系统有功平衡等式约束；式(4)是发电机组的有功出力约束；式(5)是线路安全约束；系统所有发电机组的总煤耗；系统总负荷；P_L：网络损耗；γ：有功损耗折算成煤耗的换算系数；P_Gi：发电机母线i的实际出力；P_Gimin：发电机母线i的最小出力；P_Gimax：发电机母线i的最大出力；P_ij：支路ij上的潮流；P_ijmax：支路ij的约束条件；b.将节能调度数学模型转换成后$\min F=\frac{1}{2}{X}^T\mathrm{QX}+G^{T}X+C$获取优化后的发电计划，将发电机耗量函数式(2)带入优化目标函数式(1)中：$\min F=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}[a_i{P_{\mathrm{Gi}}}^2+b_i{P}_{\mathrm{Gi}}+c_i]+\gamma P_L=\underset{i=1}{\overset{N+1}{\Sigma }}[a_i{P_{\mathrm{Gi}}}^2+b_i{P}_{\mathrm{Gi}}+c_i]$其中：a_N+1＝0?b_N+1＝r?c_N+1＝0?P_G(N+1)＝P_L由式$\min F=\frac{1}{2}{X}^T\mathrm{QX}+G^{T}X+C$得出：$X^T=P_G^T=[P_{G1},P_{G2},...,P_{\mathrm{GN}},P_{G(N+1)}]$$X=P_G=\left[\begin{array}{c}{P}_{G1}\\ P_{G2}\\ ·\\ ·\\ ·\\ P_{\mathrm{GN}}\\ P_{G(N+1)}\end{array}\right]$G^T＝[b₁，b₂…，b_N，b_N+1]C＝[c₁，c₂…，c_N，c_N+1]c.将节能调度的约束条件线性化[1]有功平衡等式约束线性化因为在给定时间内负荷是常数，通过下面的方法将有功平衡等式约束线性化，即$\underset{i\in \mathrm{NG}}{\Sigma }(1-\frac{\partial P_L}{\partial P_{\mathrm{Gi}}}){|}_{P_{\mathrm{Gi}}^0}\Delta P_{\mathrm{Gi}}=0---\left(6\right)$[2]支路功率约束线性化支路有功可表示为$P_{\mathrm{ij}}=V_i^2{g}_{\mathrm{ij}}-V_i{V}_j(g_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}+b_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}})---\left(7\right)$其中P_ij：支路ij始端有功功率；V_i：节点i的节点电压；θ_ij：支路ij始末两端相角差；b_ij：支路ij的电纳；g_ij：支路ij的电导；通过线性化方程(7)得$\Delta P_{\mathrm{ij}}=-V_i^0{V}_j^0(-g_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}}^0\Delta {\theta }_{\mathrm{ij}}+b_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}^0\Delta {\theta }_{\mathrm{ij}})---\left(8\right)$对于高压网络，支路ij始末两端相角差θ_ij非常小，因此有如下近似：$\sin {\theta }_{\mathrm{ij}}\cong 0---\left(9\right)$$\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}\cong 1---\left(10\right)$另外，假设电压为1.0p.u.且支路电阻远大于电抗，则$g_{\mathrm{ij}}=\frac{R_{\mathrm{ij}}}{R_{\mathrm{ij}}^2+X_{\mathrm{ij}}^2}\approx 0---\left(11\right)$$b_{\mathrm{ij}}=-\frac{X_{\mathrm{ij}}}{R_{\mathrm{ij}}^2+X_{\mathrm{ij}}^2}\approx -\frac{X_{\mathrm{ij}}}{X_{\mathrm{ij}}^2}\approx -\frac{1}{X_{\mathrm{ij}}}---\left(12\right)$将(9)-(12)代入(10)得$\Delta P_{\mathrm{ij}}=-b_{\mathrm{ij}}\Delta {\theta }_{\mathrm{ij}}=-b_{\mathrm{ij}}(\Delta {\theta }_i-\Delta {\theta }_j)=\frac{\Delta {\theta }_i-\Delta {\theta }_j}{X_{\mathrm{ij}}}---\left(13\right)$方程(13)可表达成矩阵形式，即ΔP_b＝B′Δθ(14)其中矩阵B′的元素为${B^{\prime }}_{\mathrm{ij}}=b_{\mathrm{ij}}=-\frac{1}{X_{\mathrm{ij}}}---\left(15\right)$${B^{\prime }}_{\mathrm{ii}}=-\underset{\stackrel{j=1}{j\ne i}}{\overset{n}{\Sigma }}{b}_{\mathrm{ij}}---\left(16\right)$节点注入方程为：$P_{\mathrm{Gi}}-P_{\mathrm{Di}}=V_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j(g_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}+b_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}})---\left(17\right)$将式(17)线性化$\Delta P_{\mathrm{Gi}}=V_i^0\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j^0(-g_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}}^0\Delta {\theta }_{\mathrm{ij}}+b_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}^0\Delta {\theta }_{\mathrm{ij}})$$=V_i^0\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j^0(-g_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}}^0+b_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}^0)\Delta {\theta }_{\mathrm{ij}}---\left(18\right)$方程式(18)可表达成矩阵形式，即ΔP_G＝HΔθ(19)方程(19)表达了发电机有功输出增量与节电电压相角增量的关系；根据方程(14)和方程(19)可得支路有功功率增量与发电机有功输出增量的线性关系，即ΔP_b＝B′Δθ＝B′H^-1ΔP_G＝DΔP_G(20)其中D＝B′H^-1(21)称为支路有功功率对发电机有功输出的线性灵敏度；因此，线性化的支路功率约束为|DΔP_G|≤ΔP_bmax(22)ΔP_bmax的元素ΔP_ijmax可由下式计算$\Delta P_{\mathrm{ij}\max }=P_{\mathrm{ij}\max }-P_{\mathrm{ij}}^0---\left(23\right)$d.?节能调度模型的求解；根据上述模型求解结果，调节相应发电控制机组的煤耗。 

关 键 词： 

法律状态： 

IPC专利分类号：H02J3/00(2006.01)I;H02J3/46(2006.01)I;G06F17/10(2006.01)I