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摘要：本发明属于可再生能源互补运行调度领域，公开了一种多级断面限制与外送需求下的水光自适应调度方法。包括：设置目标函数，设置水力‑电力耦合约束，设置梯级水电主动调控约束，水电主动调控不等式约束等价转化，外送模式选取，模型输入及优化求解。本发明所提方法首先以连续多日负荷波动变差最小为目标，考虑了水力‑电力耦合约束和梯级水电主动调控约束。然后将含有不确定决策变量的不等式约束通过极值原理和对偶原理等价重构，将原模型转化为仅包含确定性决策的常规可高效求解模型。最后以我国某梯级水电和与其电力互联的光伏电站集群为工程背景验证了方法有效性和良好的应用效果。本发明能为水电和新能源富集地区提供可靠调度决策方案。

主权项：1.一种多级断面限制与外送需求下的水光自适应调度方法，其特征在于，包括：设置目标函数，设置水力-电力耦合约束，设置梯级水电主动调控约束，水电主动调控不等式约束等价转化，外送模式选取，模型输入及优化求解；具体如下：1设置目标函数：目标函数设置为： 式中：F为调峰效果最优目标；T为调度期总时段数；Lt、Lt′分别为t时段负荷、净负荷；为t时段系统向本地提供出力；2设置水力-电力耦合约束：水力约束： 式中：Vm,t为水电站m在t时段初库容；分别为水电站m在t时段入库流量、出库流量、区间来水流量、发电流量、弃水流量；Υm为与水电站m有直接水力联系的上游水电站集合；γ为集合Υm的索引；ιγ,m为水电站γ至水电站m的水流滞时；为考虑滞时ιγ,m后上游电站γ流入下游电站m的流量；为水电站m在t时段初坝上水位；为水电站m在t时段平均坝下水位；Δt为单个计算时段秒数；分别为水电站m坝上水位与库容函数关系、坝下水位与出库流量函数关系；Vm、分别为水电站m库容、坝上水位、出库流量、发电流量的上界、下界；分别为调度期始末控制水位；电力约束： Em,t＝Nm,tΔthour14 0≤up,t≤117 式中：M、P分别为所有水电站、光伏电站集合；Nm,t为水电站m在t时段的出力；rm,t为水电站m在t时段耗水率，3.6为单位转换系数；Em,t为水电站m在t时段发电量；Δthour为单个计算时段小时数；Nm分别为水电站m出力上界、下界；为光伏电站p在t时段出力；为光伏电站p装机容量；up,t为光伏电站p在t时段装机利用率；为光伏电站p在t时段发电量；为第l条输电断面限制；Μl、Pl分别为与断面l直接或间接存在电力联系的水电站、光伏电站集合；为t时段系统外送出力；Eout为调度期总外送电量；κout为外送电量在总电量的占比；为t时段至t+1时段的外送出力波动量；Γ为外送出力最小稳定持续时段数；SOS1{·}指第一类特殊有序集约束，含义为有序集仅存在一个元素为非零值；3设置梯级水电主动调控约束：3.1光伏不确定性偏差约束光伏实际出力和计划出力在不同时段存在正方向或负方向偏差； 式中：为光伏电站p在t时段出力不确定性偏差；Dp,t分别为光伏电站p在t时段最大正偏差、最大负偏差；式25～26的偏差特指光伏电站实际出力与计划出力的差值；代表实际出力大于计划出力；3.2水电灵活分配约束各光伏电站偏差由梯级水电灵活分配； 0≤λm,p,t≤128 式中：为t时段水电站m响应光伏电站p偏差后调控出力波动量；λm,p,t为t时段水电站m响应光伏电站p偏差的调控系数；3.3水光不确定性出力约束 式中：为t时段水电站m响应多个光伏电站偏差后调控出力；为t时段光伏电站p的不确定性出力；式30～31表明各光伏偏差由各水电站主动调控响应，水电主动调控后水光总出力与原计划总出力相等，如式32； 3.4调控流量约束梯级水电主动调控后流量、库容、水位等变量也会发生耦合变化；式33为梯级水电出力调控后流量耦合变化公式； 式中：为水电站m在t时段调控流量；3.5调控水量平衡约束由水力约束与调控流量约束聚合得出时段间的调控水量平衡关系式； 式中：为水电站m在t时段初调控库容；为考虑滞时ιγ,m后上游电站γ流入下游电站m的调控流量；为水电站m在t时段调控流量；3.6调控坝上水位、坝下水位约束 式中：为水电站m在t时段初调控坝上水位；为水电站m在t时段调控坝下水位；3.7调控边界响应约束 计划实施时，水电主动调控后调度期末库容难以严格控制，给定各水电站末库容控制范围区间； 式中：为水电站m调度期末库容相较计划调度期末库容的最大波动量；3.8调控断面响应约束 4水电主动调控不等式约束等价转化：模型包含水电主动调控变量光伏不确定性变量等大量不确定性决策变量，对步骤3包含不确定性决策变量的不等式约束等价重构；4.1调控出力约束转化调控出力边界约束式37基于极值思想转化，使其不包含不确定性决策变量即对于式37均能成立；即： 4.2调控流量约束转化同理，调控流量也许满足边界条件，即： 4.3调控库容约束转化调控库容受水量平衡约束式34影响；式34表达了相邻两时段间水量平衡关系，但调控库容受1～t-1多时段累加效应影响；由式34逐时段递推可得当前时段相较起调时段的水量平衡关系式： 式46表明受多时段偏差累加、水电站水力联系、水流滞时效应多维时空耦合关系影响；调控流量边界的等价转化如应用极值原理转化方法需对不确定性决策遍历添加大量约束，严重影响模型求解效率；为此，将调控流量边界约束描述为以下约束关系： 首先求解如下两组优化问题，目的是得到和 式中：为水电站γ在τ-ιγ,m时段耗水率；rm,τ为水电站m在τ时段耗水率；为光伏电站p在τ-ιγ,m时段出力不确定性偏差；为τ-ιγ,m时段水电站m响应光伏电站p偏差的调控系数；首先介绍基于对偶理论对式48的等价重构方法；构建拉格朗日函数如下： μP,t-1＝{μ1,1,1,...,μp,τ,1,...,μP,t-1,1,μ1,1,2,...,μp,τ,2,...,μP,t-1,2}52μp,τ,1,μp,τ,2≥053式中：Lm,t为对应式48构建的拉格朗日函数；μp,τ,1和μp,τ,2均为引入拉格朗日乘子；DP,t-1、μP,t-1分别为决策变量集合和拉格朗日乘子集合；拉格朗日函数对决策求偏导并令其为零，可得： yγ∈{0,1}55τ-t-1-ιγ,m≤yγM56τ-t-1-ιγ,m≥ε-1-yγM57式中：yγ为解决水流滞时影响引入的二进制变量；M为用于比较τ与t-1-ιγ,m大小关系所引入常数；ε为处理严格不等式引入的常数容差值；然后，原问题的对偶问题可构建为： 式中：gm,t为问题式48的对偶问题；最后，基于强对偶原理可得原问题与对偶问题解相等，即存在原调控边界约束即可等价为约束maxgm,t≥Vm；该约束无需显式的优化求解问题式58，仅需在本发明步骤1～3所构建模型中添加如下约束集： 同理，式49等价转化方式相同，构建约束集如下式： 式中：μ′p,τ,1和μ′p,τ,2均为引入拉格朗日乘子；μ′P,t-1分别为拉格朗日乘子集合；y′γ为引入的二进制变量；4.4调控断面响应约束转化所述不确定性决策变量不仅需满足边界条件，还需在水电主动调控后满足输电断面限制约束式42；式42等价为： 进一步由关系式可等价为： 消除集合中同类关系项，进一步等价为： 式中：M-Ml、P-Pl分别为不与断面l存在电力联系的水电站、光伏电站集合；由极值原理，可得： 本步骤基于极值原理和对偶原理对多类不等式调控约束等价重构，模型已不包含不确定性决策；5外送模式选取：系统通过换流站向高负荷需求地区输送补给电量；为达成补给电量与外送区域用电需求相匹配并满足直流输电电力波动平稳性限制，提出三种协调区域用电需求的外送模式：平滑送出模式，单峰送出模式和双峰送出模式；平滑电量不响应外送峰谷特性，对应平滑送出模式；仅响应外送负荷峰值，对应单峰送出模式；响应外送负荷峰谷特性，对应双峰送出模式；6模型输入及优化求解：模型输入包括：梯级水电站和光伏电站基本信息，外送模式选取，梯级水电区间来水流量，各光伏电站调度期预测出力和不确定性偏差，水光电力互联拓扑关系；优化求解：模型通过步骤1～5构建已不包含不确定性决策变量，可应用数学规划求解器求解。

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百度查询： 大连理工大学 一种多级断面限制与外送需求下的水光自适应调度方法