一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法

1.一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：从电力系统规划部门获得系统基本技术数据、系统运行约束条件数据、系统可靠性数据；系统基本技术数据：节点数据；传输线数据；变压器数据；负荷数据；发电机数据；系统运行约束条件：各发电机组出力上下限值；支路潮流上下限值；系统运行数据：发电机的出力上下限曲线、新能源机组的资源功率曲线、负荷功率曲线；步骤2：生成网架的基础模型；根据系统的导纳矩阵，形成阻抗矩阵，并由此计算推得每对节点之间的发电转移分布因子(GSDF)；步骤3：进行长期机组组合计算，根据步骤1中收集到的网架规划数据，考虑逐日的电量平衡和日典型负荷下的功率平衡约束，计入机组状态在月之间的平稳过渡，逐月生成机组组合以日为粒度的机组组合模型并分别求解，以确定各个机组的开机方式；步骤4：进行精细化短期经济调度计算，根据步骤1中收集到的网架规划数据和步骤3中确定的机组开机方式，逐周生成以小时为粒度的经济调度模型并求解；步骤5：根据步骤3和步骤4的计算结果，可以确定给定网架规划方案和发电/负荷曲线的前提下，系统逐小时的运行状态，根据运行状态可得到系统的运行统计指标。 2.如权利要求1所述的一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：步骤2中，得到发电转移分布因子的步骤如下：建立导纳矩阵Y，对电纳部分求逆，即可得到电抗矩阵根据电抗矩阵求得各个节点对之间的广义发电分布因子(GSDF)其中，X im 、X in 分别是节点阻抗矩阵中的元素，x l 是支路l的串联阻抗。 3.根据权利要求1所述的一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：步骤3中所述的长期机组组合计算，所采用的混合整数规划模型具有如下所示的目标函数其中，ΔT是量纲规则化因子，以上两个部分的表达式具体表示如式(4)、(5)所示：等号右侧两项分别是大方式下的煤耗成本和大方式下的失负荷惩罚， 是机组i的与机组出力呈二次曲线关系的煤耗成本；ρ L 是失负荷惩罚系数， 是失负荷功率，N C 是火电机组的数目，N L 是负荷数目，此处的t对应时间段s中负荷最大的时刻，即大方式时刻；在此步骤中，如果在公式中未特别限定t的取值，则默认t为时间段s下的大方式时刻；F E,s 的形式如下所示其中， 是机组i的与机组出力呈二次曲线关系的煤耗成本， 是机组i的开机成本，u i,s 是机组i在s日的是否进行开机变量的决策变量， 是负荷i在s日的失负荷电量， 是风电机组i在s日的预测电量，即最大可发电量， 是风电机组i在s日的实际发电量， 是光伏机组i在s日的预测电量，即最大可发电量， 是光伏机组i在s日的实际发电量，ρ L 是失负荷惩罚系数，ρ W 是弃风惩罚系数，ρ S 是弃光惩罚系数，N W 是风电机组的数目，N S 是光伏机组的数目；长期机组组合模型具有如式(6)～(16)的约束，对于火电机组：对于水电机组：以上约束中，t是s时间段的最大负荷时刻， 是火电机组i的最小技术出力， 是火电机组i的最大出力， 是火电机组i在t时刻下的出力， 是火电机组i在s日的运行状态决策变量(0表示停机状态，1表示开机运行状态)， 是火电机组i在s日是否进行开机的决策变量， 是火电机组i在s日是否进行关机的决策变量， 是水电机组的最小技术出力， 是水电机组的最大技术出力， 是水电机组i在t时刻下的出力， 是机组i在时间段s的电量， 是属于第j水头的所有机组的集合， 是属于第j水头的水电机组i， 是水头j在第s R 个调节周期内的电量，s R ∈S j 是属于第j水头的调节周期s R ；对于风电机组有以下约束0≤P t W ≤P t W(0) (10)其中， 是风电机组在t时刻的资源功率， 是t时刻的实际出力；对于光伏机组有以下约束0≤P t S ≤P t S(0) (11)其中， 是光伏机组在t时刻的资源功率， 是t时刻的实际出力；对于功率交换联络线有以下约束其中， 是功率交换联络线i在t时刻实际送入功率，其中送出功率时则为负值， 是功率交换联络线i在t时刻根据协议的最大送入功率， 是功率交换联络线i在t时刻的最小送入功率；以上机组约束中均省略了机组的编号；其中，P l,max 是线路l的热稳定极限功率，G l-i 是节点i对线路l的发电转移分布因子， 是节点i上的电源出力， 是t时刻在节点i上所连的所有负荷功率， 表示t时刻在节点i上所连的所有发电机注入功率， 表示节点i在t时刻的失负荷功率；上式等号右侧 是t时刻负荷i的功率，左侧符号解释如下：N C 是火电机组的数目，N H 是水电机组的数目，N W 是风电机组的数目，N S 是光伏机组的数目，N CSP 是光热电站的数目，N PS 是抽蓄电站的数目，N T 是功率交换联络线的数目，N N 是母线的数目，N D 是负荷的数目； 是火电机组i在t时刻的出力， 是水电机组i在t时刻的出力， 是风电机组i在t时刻的出力， 是光伏机组i在t时刻的出力， 是光热电站i在t时刻的出力， 是抽蓄电站i在t时刻的出力， 是母线i在t时刻的失负荷功率， 是负荷i在t时刻的负荷功率；其中， 是光热电站最大技术出力， 是抽蓄电站最大技术出力，β D 是负荷备用比例，通常取为2％～5％；β W 和β s 分别表示考虑风电和光伏的预测误差而预留的备用比例，其余符号和上文中相同符号的解释相同；其中，E min,s 是日注入电量最低值，E max,s 是日注入电量最高值，具体计算方式如下：其中， 是水电机组i在s日的最大注入电量， 是风电机组i在s日的最大注入电量， 是光热机组i在s日的最大注入电量， 是功率交换联络线i在s日的最大注入电量， 是水电机组i在s日的最小注入电量， 是功率交换联络线i在s日的最小注入功率。 4.根据权利要求1所述的一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：步骤4中所述的短期经济调度计算采用混合整数规划模型具有如下所示的目标函数其中， 是火电机组的出力， 是机组i的与机组出力呈二次曲线关系的煤耗成本， 是火电机组i在t时刻是否进行开机的决策变量， 是机组i的开机成本， 是母线i在t时刻的失负荷功率，ρ L 是失负荷惩罚系数，ρ W 是弃风惩罚系数， 是风电机组i在t时刻的预测功率值， 是风电机组i在t时刻的出力，ρ S 是弃光惩罚系数， 是光伏机组i在t时刻的预测功率值， 是光伏机组i在t时刻的出力，ρ H 是弃水惩罚系数，N R 是水头总数， 是属于第j水头的所有机组的集合， 是属于第j水头的水电机组i，N RS,j 是水头j的调节周期总数， 是水头j在第s个调节周期内的电量，s∈S j 是属于第j水头的调节周期s；在短期经济调度的前提下，火电机组的约束如下所示：其中， 是火电机组i在t时刻运行状态决策变量(0表示关机状态，1表示开机运行状态)， 是火电机组i在t时刻是否进行关机的决策变量，R i,D 和R i,U 分别是火电机组i的上下爬坡速率；对于长期机组组合的一个时间段s，如果 则对于此时间段内的所有时刻t有以下约束如果 则有如果 则有水电机组的约束如下所示：上式中， 是水电机组i的最小技术出力， 是水电机组i的最大技术出力， 是水电机组i在t时刻的实际出力， 是属于第j水头的所有机组的集合； 表示属于第j水头的水电机组i； 是机组i在时间段s的电量，可由长期机组组合结果得知；s R ∈S j 表示属于第j水头的调节周期s R ；s∈s R 表示属于s R 调节周期的时间段s；抽水蓄能电站具有以下约束：其中， 分别是机组i的最大抽水功率和最大发电功率， 分别是表示在t时刻是否抽水和发电的0-1变量， 分别是t时刻抽水功率和发电功率；其中， 是t时刻的抽蓄电站i的库容电量， 分别是抽蓄电站i的允许的最小库容和最大库容，用电量表示，η i,d 、η i,g 是抽蓄电站i的水量-电量转换系数，ΔT为机组组合计算的时间尺度，通常取为1h；其中， 和 分别为抽蓄电站i在t时刻是否进行发电和是否进行抽水的决策变量， 是抽蓄电站i在t时刻的库容电量， 表示抽蓄电站i的调节期电量，t＝kT adj 表示在库容调节周期的初期和末期时刻；步骤4的模型中还包含了公式(10)～(15)所述的约束条件。 5.根据权利要求1所述的一种基于两阶段混合整数规划的电力系统运行模拟方法，其特征在于：步骤5中系统的运行统计指标按照下式计算：1)火电机组的煤耗成本和启停成本总成本C C2)各个发电机组的发电量 3)各个发电机组的利用小时数 4)弃风P W(C) 总量和弃光总量P S(C)5)负荷供应不足电量/临时外购电量E L6)各个支路的负载功率P l其中，其余符号含义与前述相同符号相同。