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安全约束机组组合理论与应用的发展和展望_夏清

第33卷第16期中国电机工程学报V ol.33 No.16 Jun. 5, 2013

94 2013年6月5日Proceedings of the CSEE ©2013 Chin.Soc.for Elec.Eng.

文章编号:0258-8013 (2013) 16-0094-10 中图分类号:TM 71 文献标志码:A 学科分类号:470 40

安全约束机组组合理论与应用的发展和展望

夏清,钟海旺,康重庆

(电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系),北京市海淀区 100084)

Review and Prospects of the Security Constrained Unit Commitment Theory and Applications

XIA Qing, ZHONG Haiwang, KANG Chongqing

(State Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipment (Dept. of Electrical Engineering, Tsinghua

University), Haidian District, Beijing 100084, China)

ABSTRACT: Security constrained unit commitment (SCUC), as the key procedure of generation scheduling, has been widely used in electricity markets abroad. With the promotion of lean management in power dispatch and the implementation of energy conservation based power generation dispatch, the system operator has an increasingly demanding requirement on the secure and economic operations. Therefore, the research and applications of SCUC have been paid more and more attention. This paper summarized the patterns, mathematical models and major algorithms of SCUC. Based on the survey of the state-of-the-art of SCUC research and industrial applications in China and abroad, the potential research topics were proposed. Hopefully, this paper could be an important reference for the theoretical study and industrial applications of generation scheduling in China.

KEY WORDS: security constrained unit commitment (SCUC); generation scheduling; mixed integer programming (MIP); transmission losses; renewable energy integration; demand response; tight formulation; intelligent algorithm

摘要:安全约束机组组合作为编制发电计划的核心环节,在国外电力市场中已经得到广泛的应用。随着中国电网全面推进精益化的调度管理和节能发电调度的实施,电网运行部门对安全经济运行的要求日益提高,安全约束机组组合的研究和应用也越来越受到重视。总结了安全约束机组组合的模式、数学模型和主要求解方法;在综述国内外最新研究动态和工业应用现状的基础上,展望了未来有待进一步研究的内容。希望本文的工作能够为推动中国发电计划领域的研究和应用提供重要参考。

关键词:安全约束机组组合;发电计划;混合整数规划;网

基金项目:国家高技术研究发展计划项目(863计划) (2010AA 05A118)。

The National High Technology Research and Development of China 863 Program (2011AA05A118). 络损耗;新能源并网;负荷互动;紧凑型建模;智能算法

0 引言

长期以来,实现安全和经济运行是电力系统的主要目标[1]。机组组合(unit commitment,UC)作为编制发电计划的核心环节,能够在电力系统短期运行中实现对发电资源的结构性优化,为调度预留充足的优化空间,以应对未来负荷的不确定性和新能源发电的波动性,满足系统的调峰和备用需求,为电力系统经济调度及安全校核提供基础[2];同时,能够提升高能效大机组的运行效率,尽可能使机组运行在最佳工作点,提升系统的经济性和节能性。

从考虑安全性的角度,机组组合的研究可划分为3个阶段:第一阶段,是不考虑网络安全约束的机组组合,称为传统机组组合(UC);第二阶段,是考虑网络安全约束的机组组合(security constrained unit commitment,SCUC);第三阶段,是全面考虑暂态稳定性、电压稳定性等安全约束的机组组合。

在浩如烟海的机组组合研究文献中,已有不少文献做了较为详尽的综述[3-9]。本文结合近年来国内外的最新研究动态,侧重综述SCUC的研究和应用。在国外SCUC的文献中,“安全”通常是指同时包含基态和预想故障下的网络约束[8],而在国内,“安全”通常只包含基态的网络约束[10-11]。

随着中国全面推进精益化的调度管理和节能发电调度的实施,电网运行部门对编制发电计划提出了更高的要求,SCUC因此成为中国发电计划领域的新一轮研究和应用热点。

本文首先总结了SCUC的模式、数学模型和主要求解方法,在此基础上综述了国内外SCUC的应用现状,最后展望了未来SCUC有待进一步研究的

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2013.16.018