一种基于双层迭代的电网调度方法、设备及存储介质与流程

本技术涉及电网调度，尤其涉及一种基于双层迭代的电网调度方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、电网调度中心是管理和运营电力系统的核心机构，其主要职责是在保证电网安全稳定运行的前提下，协调和优化各种电力资源，以满足电力用户的用电需求。

2、电网在实际运行时需满足大量安全约束条件，具体包括支路潮流热稳定极限约束、机组爬坡速率约束、母线电压范围约束以及机组启停约束等。由于电网的精确潮流模型具有非线性和非凸性的特征，因此电网调度实际上是一个极其复杂的问题。

3、为提高编制的调度计划对电网不确定性出力的应对能力，即提高制定调度计划的鲁棒性，各界学者在基于不确定优化的调度计划领域进行了大量研究。目前，常用的不确定优化建模方法主要有随机优化法、机会约束优化法、鲁棒优化法、分布鲁棒优化法等。但是这些方法普遍存在着求解较为复杂，需要较长的求解时间。

技术实现思路

1、本技术主要解决的技术问题是提供一种基于双层迭代的电网调度方法，解决上述的问题。

2、为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是提供一种基于双层迭代的电网调度方法，包括步骤：构建求解凸包经济运行域扩展顶点的优化调度模型，并基于凸包经济运行域扩展顶点求解模型和快速凸包算法，建立基于双层迭代的凸包经济运行域生成方法，获得电网的调度计划；所述基于双层迭代的凸包经济运行域生成方法通过两次应用kkt条件，将构建的优化调度模型转化为可直接求解的单层线性混合整数形式。

3、进一步的，优化调度模型的目标函数为：；

4、式中：为t时刻发电机g的有功出力；为制定调度计划的总分时段数，和各时段的时间尺度可根据调度人员需要来设置；为可调度发电机数量；、和为发电机g的发电成本系数。

5、进一步的，优化调度模型的约束条件为：

6、1）可调度机组技术出力约束

7、，

8、式中：和分别为发电机g能够输出的最小和最大有功功率；

9、2）爬坡/滑坡约束

10、，

11、式中：和分别为发电机g的最大滑坡和最大爬坡速率；为时刻发电机g的有功出力初值；

12、3）线路潮流约束

13、，

14、式中：为线路 l的最大输电功率；为t时刻电网w的有功出力；为t时刻负荷d的有功功率；为电网机组数量；为负荷数量；、和分别为与可调度发电机、电网机组和负荷节点相适应的功率转移分布系数；

15、4）电力平衡约束

16、，

17、优化调度模型中，是已知量，是决策变量。

18、进一步的，优化调度模型以区间数来表示t时刻电网机组出力列向量的不确定性范围，其中和分别为t时刻电网机组不确定性出力的上界和下界组成的列向量，则t时刻基于优化调度模型的约束条件考虑，电网不确定性的电网精确经济运行域表示为如下集合；

19、，为优化调度模型的最优解，

20、式中：为t时刻可调度机组出力组成的列向量；表示凸包经济运行域。

21、进一步的，基于双层迭代的凸包经济运行域生成模型包括上层算法及下层算法；上层算法中，随机初始化一个凸包，并基于凸包经济运行域顶点求解模型计算扩展顶点；下层算法中，判断当前凸包是否能够完全覆盖，若，则即为最终的凸包经济运行域，否则，生成一个最优调度计划，并扩展当前的至包含，然后返回至上层算法；往复迭代，直至能够完全覆盖，并输出最终的凸包经济运行域。

22、进一步的，优化调度模型经过上层算法及下层算后得到二次凸优化调度模型；基于双层优化的电网凸包经济运行域扩展顶点求解模型的计算方法如下：

23、1）将二次凸优化调度模型转化为如下等价的kkt条件形式：

24、，

25、式中：和为拉格朗日乘数组成的列向量；表示对角线元素为的对角矩阵；给定电网出力即可根据kkt条件求出优化调度模型对应的机组最优出力计划；

26、2）基于kkt条件，构建双层优化调度模型，一方面，用来判断是否为的凸包；另一方面，当时，基于双层优化调度模型生成的最优调度计划，即一个用来扩展的顶点；双层优化调度模型表示如下：

27、，

28、双层优化调度模型中，式的内层优化求解的是固定、、、时的最小值，外层优化求解的是使得取最大值时、、、的取值；式对应半空间表示形式的凸包约束，为一个系数矩阵，其行数等于构成凸包经济运行域的超平面数，其列数等于可调度发电机数，为一个列向量，其行数与相同，当时，在由和表示的凸包内，否则在凸包之外；当时，全部均等于0，当时，得到的最优解即为一个用来扩展当前凸包的顶点。

29、进一步的，将双层优化调度模型转化为可直接求解的单层线性混合整数形式的具体过程如下：

30、1）将双层优化调度模型转化为如下等价的线性混合整数形式；

31、，

32、式中：m为足够大的常数；

33、2）将双层优化调度模型等价的线性混合整数形式写成如下紧凑形式；

34、，

35、式中：；是由组成的列向量；、、、、和为相应系数矩阵；

36、3）将其写成kkt条件形式，将产生的互补松弛条件改写成其等价的离散线性化形式，得到如下单层优化调度模型；

37、，

38、式中：为拉格朗日乘数组成的列向量；式中的等同于式中的。

39、进一步的，基于双层迭代的电网凸包经济运行域生成方法步骤如下：

40、步骤1：初始化，设置收敛判据 ，设置计算凸包经济运行域的时段数，基于优化调度模型和电网出力预测值，计算一个忽略不确定性的初始最优调度计划；

41、步骤2：生成初始凸包，对于t时段的初始调度计划，在其邻域内随机生成一个包含的初始单纯形，设单纯形的顶点集合为，并基于快速凸包算法计算其半空间表示形式；

42、步骤3：基于双层优化调度模型中的式计算，得到t时段凸包经济运行域的扩展顶点，若，则更新，若，则执行步骤5；

43、步骤4：基于快速凸包算法计算的半空间表示形式，并返回至步骤3；

44、步骤5：输出和，得到最终如下式所示的凸包经济运行域；

45、。

46、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述基于双层迭代的电网调度方法的步骤。

47、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述基于双层迭代的电网调度的步骤。

48、本技术的有益效果是：本技术主要针对电网凸包经济运行域展开研究，以考虑电网不确定性为例，提出了一种刻画电网经济运行域的基本思路，并从理论上证明了其可行性。在此基础上，提出了凸包经济运行域扩展顶点求解方法和基于双层迭代的凸包经济运行域生成方法。所提求解方法具有较强的灵活性和高效性，调度运行人员可以根据需要来调整经济调度目标、电网不确定集形式以及调度时段数。