一种电力系统机组组合问题的建模方法
一种电力系统机组组合问题的建模方法
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及一种用于电力系统机组组合问题建模方法，具体讲涉及一种提高电力系统机组组合问题求解速度的建模方法。
【背景技术】
:
[0002]研究电力系统，研究机组组合一直其的热点和难点，求解机组组合本质上是通过确立优化目标及需要考虑的约束条件，建立相应的数学模型，然后进行数学优化问题求解，得到能够优化电力系统运行方式、提高系统运行效率以及减少系统运行成本的机组开停机计划和机组出力计划。
[0003]机组组合是复杂的混合整数规划问题，优化变量既有整数变量还有0-1状态变量，当系统中参与优化的机组数量较多时，会造成变量数目庞大，现有数学求解方法难以对此类问题进行准确快速的求解，一般耗时长达数小时甚至无法求得最优解。
[0004]传统的机组组合问题数学建模方法是对参与优化的每台机组分别设定机组状态变量、启机动作变量和停机动作变量，优化变量很多且逻辑关系复杂，导致机组组合问题难以求解。因此需要提供一种提高电力系统机组组合问题求解速度的建模方法以解决上述问题。
【发明内容】
:
[0005]本发明的目的是提供一种电力系统机组组合问题的建模方法，该方法能够简化电力系统机组组合问题数学模型，大幅缩减了变量规模，有效提升该问题的求解速度。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种电力系统机组组合建模方法，包括以下步骤:
[0007](1)确定按容量对机组分类的阈值；
[0008](2)按阈值对机组分类；
[0009](3)分别确定优化的机组类型个数和各类型机组的机组台数；
[0010](4)建立机组组合数学模型；
[0011](5)确定各类型机组开机台数、机组总出力、机组开停机计划和出力计划。
[0012]本发明提供的一种用于电力系统机组组合建模方法，所述步骤(1)中的阈值通过对参与优化计算的所有机组的容量进行分析确定。
[0013]本发明提供的一种用于电力系统机组组合建模方法，若所述机组按容量分为η类，则确定所述阈值为η-l个，且阈值分别为C1、C2……Cn-Ι ;其中，将0〈机组容量m彡C1，归为一类；将&1-2〈机组容量Cn-Ι，归为一类，将Cn-Ι〈机组容量m，归为一类。
[0014]本发明提供的另一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，所述步骤(4)中以各类型机组在各个时间断面的开机台数为优化变量进行机组组合数学模型建立。
[0015]本发明提供的再一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，所述数学模型包括各类型机组优化台数约束和各类型机组优化功率约束。
[0016]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，按下式确定所述各类型机组优化台数约束:
[0017]O^S^t)
[0018]式中，Sj (t)为t时刻第j类机组的开机台数，Sj._为第j类机组的总台数。
[0019]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，按下式确定所述各类型机组优化功率约束:
[0020]S,⑴.Ρ〕,.( P, (t) ( S, (t).P一
[0021]式中，Pj (t)为t时刻第j类机组的总出力，Pj,_和Pjimx分别为第j类机组单台机组的最小技术出力和最大技术出力。
[0022]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合问题的建模方法，所述步骤
(5)按照轮循开机的原则，确定各台机组的开停机计划；按照各机组发电量均衡原则，确定各台机组的出力计划。
[0023]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合问题的建模方法，
[0024]所述阈值根据我国各省火电机组装机容量自身实际情况，选择该省所有的机组容量阀值。
[0025]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合问题的建模方法，对参与优化的机组依据其装机容量大小，参照阈值对机组进行分类，统计每个类型机组的台数。
[0026]和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0027]1、本发明能够保证求解率并且解约大量的时间和工作；
[0028]2、本发明能够优化电力系统运行方式、提高系统运行效率以及减少系统运行成本的机组开停机计划和机组出力计划；
[0029]3、本发明能够大幅减少电力系统机组组合问题的优化变量个数，显著提升该问题的求解速度；
[0030]4、本发明为电力系统运行的研究奠定了一定的基础；
[0031]5、本发明为实现电力供需平衡并最合理利用发电资源做出了贡献。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0034]实施例1:
[0035]如图1所示，本例的发明用于电力系统机组组合问题的建模方法，包括以下步骤:
[0036](1)确定对机组按容量进行分类的阈值；
[0037](2)将容量属于相同两个阈值之间的机组归为一类；
[0038](3)确定参与优化的机组类型个数和各类型机组的台数；
[0039](4)建立机组组合数学模型；
[0040](5)确定各类型机组开机台数、机组总出力、每台机组的开停机计划和出力计划。
[0041]所述步骤(1)中的阈值通过对参与优化计算的所有机组的容量进行分析确定。
[0042]若所述机组按容量分为η类，则确定所述阈值为η-l个，且阈值分别为C1、C2……Cn-Ι ;其中，若0〈机组容量C1，则归为一类，若Cn-2〈机组容量Cn-1，则归为一类，若Cn-1〈机组容量m，则归为一类。例如拟将所有机组按容量分为三类，则确定两个阈值Q和C2，容量在0到Q之间的机组归为第一类；容量在Q到C2之间的机组归为第二类；容量大于C2的机组归为第三类。若将所有机组按容量分为四类，则确定三个阈值和C3，具体分类方法与前例所述一致。
[0043]所述步骤(4)中以各类型机组在各个时间断面的开机台数为优化变量进行机组组合数学模型建立。
[0044]所述数学模型包括各类型机组优化台数约束和各类型机组优化功率约束。
[0045]所述各类型机组优化台数约束通过下式确定:
[0046]0 彡 Sj(t)彡 Sj._
[0047]式中，Sj (t)为t时刻第j类机组的开机台数，Sj._为第j类机组的总台数。
[0048]所述各类型机组优化功率约束通过下式确定:
[0049]S,⑴.Ρ〕,.( P, (t) ( S, (t).P一
[0050]式中，Pj (t)为t时刻第j类机组的总出力，Pj,_和Pjimx分别为第j类机组单台机组的最小技术出力和最大技术出力。
[0051]其余目标函数和约束条件与传统方法一致，目标函数为机组运行经济性最佳；约束条件主要有机组出力爬坡率约束、功率平衡约束以及备用容量约束。
[0052]所述步骤(5)按照轮循开机的原则，确定各台机组的开停机计划；按照各机组发电量均衡原则，确定各台机组的出力计划。
[0053]目前根据我国各省火电机组装机容量可分为60MW，100MW，200MW，300MW，330MW，600Mff,660Mff, 1000MW。实际计算时，所述阈值各省可根据自身实际情况，选择该省所有的机组容量阀值。
[0054]对参与优化的机组依据其装机容量大小，参照阈值对机组进行分类，统计每个类型机组的台数。例如我国火电机组大致分为三类，如背压式火电机组，抽气式火电机组以及凝汽式火电机组。对优化区域内所有火电机组按照机组类型、参展阀值进行匹配，进而统计出每个类型机组的台数。
[0055]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)确定按容量对机组分类的阈值； (2)按阈值对机组分类； (3)分别确定优化的机组类型个数和各类型机组的机组台数； (4)建立机组组合数学模型； (5)确定各类型机组开机台数、机组总出力、机组开停机计划和出力计划。2.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述步骤(1)中的阈值通过对参与优化计算的所有机组的容量进行分析确定。3.如权利要求2所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:若所述机组按容量分为η类，则确定所述阈值为η-l个，且阈值分别为C1、C2……Cn_l ;其中，将0〈机组容量C1，归为一类；将&1-2〈机组容量Cn-Ι，归为一类，将Cn-Ι〈机组容量m，归为一类。4.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述步骤(4)中以各类型机组在各个时间断面的开机台数为优化变量进行机组组合数学模型建立。5.如权利要求4所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述数学模型包括各类型机组优化台数约束和各类型机组优化功率约束。6.如权利要求5所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:按下式确定所述各类型机组优化台数约束: 式中，sj(t)为t时刻第j类机组的开机台数，Sj.^为第j类机组的总台数。7.如权利要求6所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:按下式确定所述各类型机组优化功率约束: s jt)彡 s jt).ρ〕,_ 式中，P.j (t)为t时刻第j类机组的总出力，Ph_和Ppax分别为第j类机组单台机组的最小技术出力和最大技术出力。8.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述步骤(5)按照轮循开机的原则，确定各台机组的开停机计划；按照各机组发电量均衡原则，确定各台机组的出力计划。9.如权利要求2所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述阈值根据我国各省火电机组装机容量自身实际情况，选择该省所有的机组容量阀值。10.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:对参与优化的机组依据其装机容量大小，参照阈值对机组进行分类，统计每个类型机组的台数。
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统机组组合问题的建模方法，包括以下步骤：确定按容量对机组分类的阈值；按阈值对机组分类；分别确定优化的机组类型个数和各类型机组的机组台数；建立机组组合数学模型；确定各类型机组开机台数、机组总出力、机组开停机计划和出力计划。该方法对电力系统常规机组按装机容量进行分类，以各类型常规机组的台数为优化变量，建立机组组合数学模型。该方法相对以单台机组启停机状态为优化变量建立数学模型的传统方法而言，能够大幅减少数学模型的变量个数，有效提高电力系统机组组合问题的求解速度。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105488238
【申请号】CN201410484174
【发明人】李鹏, 黄越辉, 王跃峰, 王伟胜, 刘纯, 唐林, 许彦平, 刘德伟, 高云峰, 张楠, 许晓艳, 礼晓飞, 李丽, 柳阳, 戴松霖, 刘延国
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网辽宁省电力有限公司, 中电普瑞张北风电研究检测有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及一种用于电力系统机组组合问题建模方法，具体讲涉及一种提高电力系统机组组合问题求解速度的建模方法。
【背景技术】
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[0002]研究电力系统，研究机组组合一直其的热点和难点，求解机组组合本质上是通过确立优化目标及需要考虑的约束条件，建立相应的数学模型，然后进行数学优化问题求解，得到能够优化电力系统运行方式、提高系统运行效率以及减少系统运行成本的机组开停机计划和机组出力计划。
[0003]机组组合是复杂的混合整数规划问题，优化变量既有整数变量还有0-1状态变量，当系统中参与优化的机组数量较多时，会造成变量数目庞大，现有数学求解方法难以对此类问题进行准确快速的求解，一般耗时长达数小时甚至无法求得最优解。
[0004]传统的机组组合问题数学建模方法是对参与优化的每台机组分别设定机组状态变量、启机动作变量和停机动作变量，优化变量很多且逻辑关系复杂，导致机组组合问题难以求解。因此需要提供一种提高电力系统机组组合问题求解速度的建模方法以解决上述问题。
【发明内容】
:
[0005]本发明的目的是提供一种电力系统机组组合问题的建模方法，该方法能够简化电力系统机组组合问题数学模型，大幅缩减了变量规模，有效提升该问题的求解速度。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种电力系统机组组合建模方法，包括以下步骤:
[0007](1)确定按容量对机组分类的阈值；
[0008](2)按阈值对机组分类；
[0009](3)分别确定优化的机组类型个数和各类型机组的机组台数；
[0010](4)建立机组组合数学模型；
[0011](5)确定各类型机组开机台数、机组总出力、机组开停机计划和出力计划。
[0012]本发明提供的一种用于电力系统机组组合建模方法，所述步骤(1)中的阈值通过对参与优化计算的所有机组的容量进行分析确定。
[0013]本发明提供的一种用于电力系统机组组合建模方法，若所述机组按容量分为η类，则确定所述阈值为η-l个，且阈值分别为C1、C2……Cn-Ι ;其中，将0〈机组容量m彡C1，归为一类；将&1-2〈机组容量Cn-Ι，归为一类，将Cn-Ι〈机组容量m，归为一类。
[0014]本发明提供的另一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，所述步骤(4)中以各类型机组在各个时间断面的开机台数为优化变量进行机组组合数学模型建立。
[0015]本发明提供的再一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，所述数学模型包括各类型机组优化台数约束和各类型机组优化功率约束。
[0016]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，按下式确定所述各类型机组优化台数约束:
[0017]O^S^t)
[0018]式中，Sj (t)为t时刻第j类机组的开机台数，Sj._为第j类机组的总台数。
[0019]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合建模方法，按下式确定所述各类型机组优化功率约束:
[0020]S,⑴.Ρ〕,.( P, (t) ( S, (t).P一
[0021]式中，Pj (t)为t时刻第j类机组的总出力，Pj,_和Pjimx分别为第j类机组单台机组的最小技术出力和最大技术出力。
[0022]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合问题的建模方法，所述步骤
(5)按照轮循开机的原则，确定各台机组的开停机计划；按照各机组发电量均衡原则，确定各台机组的出力计划。
[0023]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合问题的建模方法，
[0024]所述阈值根据我国各省火电机组装机容量自身实际情况，选择该省所有的机组容量阀值。
[0025]本发明提供的又一优选的一种用于电力系统机组组合问题的建模方法，对参与优化的机组依据其装机容量大小，参照阈值对机组进行分类，统计每个类型机组的台数。
[0026]和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0027]1、本发明能够保证求解率并且解约大量的时间和工作；
[0028]2、本发明能够优化电力系统运行方式、提高系统运行效率以及减少系统运行成本的机组开停机计划和机组出力计划；
[0029]3、本发明能够大幅减少电力系统机组组合问题的优化变量个数，显著提升该问题的求解速度；
[0030]4、本发明为电力系统运行的研究奠定了一定的基础；
[0031]5、本发明为实现电力供需平衡并最合理利用发电资源做出了贡献。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0034]实施例1:
[0035]如图1所示，本例的发明用于电力系统机组组合问题的建模方法，包括以下步骤:
[0036](1)确定对机组按容量进行分类的阈值；
[0037](2)将容量属于相同两个阈值之间的机组归为一类；
[0038](3)确定参与优化的机组类型个数和各类型机组的台数；
[0039](4)建立机组组合数学模型；
[0040](5)确定各类型机组开机台数、机组总出力、每台机组的开停机计划和出力计划。
[0041]所述步骤(1)中的阈值通过对参与优化计算的所有机组的容量进行分析确定。
[0042]若所述机组按容量分为η类，则确定所述阈值为η-l个，且阈值分别为C1、C2……Cn-Ι ;其中，若0〈机组容量C1，则归为一类，若Cn-2〈机组容量Cn-1，则归为一类，若Cn-1〈机组容量m，则归为一类。例如拟将所有机组按容量分为三类，则确定两个阈值Q和C2，容量在0到Q之间的机组归为第一类；容量在Q到C2之间的机组归为第二类；容量大于C2的机组归为第三类。若将所有机组按容量分为四类，则确定三个阈值和C3，具体分类方法与前例所述一致。
[0043]所述步骤(4)中以各类型机组在各个时间断面的开机台数为优化变量进行机组组合数学模型建立。
[0044]所述数学模型包括各类型机组优化台数约束和各类型机组优化功率约束。
[0045]所述各类型机组优化台数约束通过下式确定:
[0046]0 彡 Sj(t)彡 Sj._
[0047]式中，Sj (t)为t时刻第j类机组的开机台数，Sj._为第j类机组的总台数。
[0048]所述各类型机组优化功率约束通过下式确定:
[0049]S,⑴.Ρ〕,.( P, (t) ( S, (t).P一
[0050]式中，Pj (t)为t时刻第j类机组的总出力，Pj,_和Pjimx分别为第j类机组单台机组的最小技术出力和最大技术出力。
[0051]其余目标函数和约束条件与传统方法一致，目标函数为机组运行经济性最佳；约束条件主要有机组出力爬坡率约束、功率平衡约束以及备用容量约束。
[0052]所述步骤(5)按照轮循开机的原则，确定各台机组的开停机计划；按照各机组发电量均衡原则，确定各台机组的出力计划。
[0053]目前根据我国各省火电机组装机容量可分为60MW，100MW，200MW，300MW，330MW，600Mff,660Mff, 1000MW。实际计算时，所述阈值各省可根据自身实际情况，选择该省所有的机组容量阀值。
[0054]对参与优化的机组依据其装机容量大小，参照阈值对机组进行分类，统计每个类型机组的台数。例如我国火电机组大致分为三类，如背压式火电机组，抽气式火电机组以及凝汽式火电机组。对优化区域内所有火电机组按照机组类型、参展阀值进行匹配，进而统计出每个类型机组的台数。
[0055]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)确定按容量对机组分类的阈值； (2)按阈值对机组分类； (3)分别确定优化的机组类型个数和各类型机组的机组台数； (4)建立机组组合数学模型； (5)确定各类型机组开机台数、机组总出力、机组开停机计划和出力计划。2.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述步骤(1)中的阈值通过对参与优化计算的所有机组的容量进行分析确定。3.如权利要求2所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:若所述机组按容量分为η类，则确定所述阈值为η-l个，且阈值分别为C1、C2……Cn_l ;其中，将0〈机组容量C1，归为一类；将&1-2〈机组容量Cn-Ι，归为一类，将Cn-Ι〈机组容量m，归为一类。4.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述步骤(4)中以各类型机组在各个时间断面的开机台数为优化变量进行机组组合数学模型建立。5.如权利要求4所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述数学模型包括各类型机组优化台数约束和各类型机组优化功率约束。6.如权利要求5所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:按下式确定所述各类型机组优化台数约束: 式中，sj(t)为t时刻第j类机组的开机台数，Sj.^为第j类机组的总台数。7.如权利要求6所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:按下式确定所述各类型机组优化功率约束: s jt)彡 s jt).ρ〕,_ 式中，P.j (t)为t时刻第j类机组的总出力，Ph_和Ppax分别为第j类机组单台机组的最小技术出力和最大技术出力。8.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述步骤(5)按照轮循开机的原则，确定各台机组的开停机计划；按照各机组发电量均衡原则，确定各台机组的出力计划。9.如权利要求2所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:所述阈值根据我国各省火电机组装机容量自身实际情况，选择该省所有的机组容量阀值。10.如权利要求1所述的一种电力系统机组组合问题的建模方法，其特征在于:对参与优化的机组依据其装机容量大小，参照阈值对机组进行分类，统计每个类型机组的台数。
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统机组组合问题的建模方法，包括以下步骤：确定按容量对机组分类的阈值；按阈值对机组分类；分别确定优化的机组类型个数和各类型机组的机组台数；建立机组组合数学模型；确定各类型机组开机台数、机组总出力、机组开停机计划和出力计划。该方法对电力系统常规机组按装机容量进行分类，以各类型常规机组的台数为优化变量，建立机组组合数学模型。该方法相对以单台机组启停机状态为优化变量建立数学模型的传统方法而言，能够大幅减少数学模型的变量个数，有效提高电力系统机组组合问题的求解速度。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105488238
【申请号】CN201410484174
【发明人】李鹏, 黄越辉, 王跃峰, 王伟胜, 刘纯, 唐林, 许彦平, 刘德伟, 高云峰, 张楠, 许晓艳, 礼晓飞, 李丽, 柳阳, 戴松霖, 刘延国
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网辽宁省电力有限公司, 中电普瑞张北风电研究检测有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日
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