1、智能电网中安全约束机组组合与经济调度的优化研究

智能电网中安全约束机组组合与经济调度的优化研究

1. 引言

在未来智能电网的核心，存在着两个相关且具有挑战性的优化问题：机组组合（Unit Commitment，UC）和经济调度（Economic Dispatch，ED）。当同时考虑正常运行条件和应急情况下的运行与物理约束时，UC 和 ED 问题就演变成了安全约束的 UC 和 ED 问题。这两个问题与独立系统运营商（ISOs）和区域输电组织（RTOs）的日常运营密切相关，因为它们需要每天解决，并且对计算和算法都有实时运行的要求。

目前，由于求解单一统一问题的计算难度较大，理论和实践大多将这两个问题分开处理。如图 1 所示，当前机组组合问题的解决方案仅考虑了交流（AC）输电约束的直流（DC）近似。该问题需遵循发电机相关约束、需求约束和线性输电约束，其输出是 24 小时内发电机的最优调度，并作为输入传递给经济调度问题。经济调度问题再处理原始的交流潮流约束，并输出调度计划，即每个发电机应产生的电量以及如何在网络中传输电力。为应对发电机和输电线路的意外故障，当前的机组组合实践会强制执行旋转备用要求，将发电机容量的一部分分配为备用。在经济调度中也会进行类似的应急分析，以确保在发电机、输电线路或其他设备发生故障时（即 N - 1 应急分析），网络中每个节点的负载都能得到满足。

然而，当前的实践仍存在一些不足之处，需要在近期得到解决：
- 可再生能源融入电网。
- 考虑多个发电机和/或输电线路的故障（N - k 应急分析）。
- 考虑问题中的随机性，如发电成本和负载曲线。
- 能够解决更大规模的机组组合和经济调度问题。

解决这两个问题的最终目标是将它们结合起来，同时考虑“需求响应”和