(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111120055.2 (22)申请日 2021.09.24 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 鲍福增　刘娆　周校聿　常燕南　 巴宇　王海霞　 (74)专利代理 机构 大连理工大 学专利中心 21200 代理人 李晓亮 (51)Int.Cl. G06Q 50/06(2012.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种含微分约束的非线性优化问题解算方 法 (57)摘要 一种含微分约束的非线性优化问题解算方 法， 属于电力系统优化运行领域。 首先， 建立不包 含动态频率约束的含新能源机组组合优化模型； 其次， 计算各时段动态频率最低点； 最后， 比较各 时段的扰动后一次调频频率最低值是否满足动 态频率安全限制， 然后依据结果返回到步骤1或 终止优化。 本发明采用两阶段优化， 将含微分约 束的非线性问题分解为不含微分约束的机组组 合主问题与求取动态频率最低点的子问题， 根据 子问题的解满足条件与否， 判断主问题与子问题 的连接是否发生变化， 通过反复迭代得到优化问 题的解。 本发明思路简单、 灵活， 将复杂的动态频 率计算问题与常规机组组合问题 解耦， 可以较大 提升模型的计算速度和性能， 更快速有效的求解 包含动态频率约束的机组 组合问题。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 113902584 A 2022.01.07 CN 113902584 A 1.一种含微分约束的非线性优化问题解 算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 建立不包含动态频率约束的新能源机组组合优化模型； 确定机组组合优化模型 的目标函数为： 其中N为机组数， T为时段数， Cf为 弃风惩罚系数， Qf,t为各时段弃风功率， Ci,a为火电机组的常数成本系数， Ci,b为火电机组的 一次成本系数， Ui,t为火电机组机组i在时段t的启停状态， Pi,t为火电机组i在时段t的出力， SCt为火电机组i在时段t的启停成本； 依据实际情况， 各时段的约束条件为： 系统功率平衡约束表达式如式(1)所示： 式中， Pf,t为时段t的风电出力， PL,t为时段t的负荷需求； 风电出力约束表达式如式(2)所示： 0≤Pf,t≤Pf,t,max     (2)式中， Pf,t为各时段风电出力， Pf,t,max为时段t的风电最大出 力； 火电出力约束表达式如式(3)所示： ui,tPi,min≤Pi,t≤ui,tPi,max      (3) 式中， ui,t为第i台火电机组在时段t的启停状态， Pi,min为第i台火电机组的最小出力， Pi,max为第i台火电机组的最大 出力； 火电爬坡约束表达式如式(4)所示： 式中， RiUP为第i台火电机组的最大 上爬坡率， 为第i台火电机组的最大 下爬坡率； 弃风率约束表达式如式(5)所示： Pf,t,max‑Pf,t≤0.05Pf,t,max        (5) 火电启停时间约束表达式如式(6)所示： 式中， 为机组i在t时段的连续开机时间， TiUP,min为机组i的最小连续开机时间， 为机组i在t时段的连续停机时间， TiDN,min为机组i在t时段的最小连续停机时间； 所有参与一次调频发电机的单位调节 功率之和约束表达式如式(7)所示： 式中， Ki为机组i的单位调节 功率， Kt为t时段的系统单位调节 功率； 式(7)为主问题与子问题之间的连接； 通过以上各式及目标函数建立起机组组合优化 模型， 通过求 解优化模型 得到在式(1 ‑7)约束下的最优解；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113902584 A 2步骤2： 计算动态频率 最低点； 将求动态频率最低点的问题化为强非线性等式联立问题如式(9)所示； 根据不包含动 态频率约束的主优化模型， 得到各个火电机组在各时段的启停信息， 进而计算出系统在不 同时段内预想故障集中的一次调频 频率最低点； 首先， 需要计算出系统的等效惯性时间常数Hsys如式(8)所示： 式中， Sb为系统容量， Hi为火电机组i的惯性时间常数， Pi,max为火电机组i的最大功率， ui 为第i台火电机组的启停状态； 其次， 通过上式计算出系统的等效惯性时间常数后， 通过式(9)来求得火电机组发电机 增益系数 X1…XN： 式中， tnadir为受扰动后频率到达最低点的时间， XN为第N个火电机组发电机增益系数， TN 为第N个火电机 组发电机响应时间常数， KN为第N个火电机 组发电机工频静特性系数， Hsys为 系统惯性时间常数， uN第N个火电机组的启停状态； 通过在步骤1中取得最优解中的火电机组启停信息以及火电机组实 际参数数据， 代入 式(8‑9)中得到各火电机组发电机增益系数后， 通过式(10)计算出各时段的扰动后一次调 频频率最低值fnadir： 式中， f0为初始频率， fB为基准频率， ΔPLoss为各时段 预想缺损功率； 步骤3： 比较各时段的扰动后一次调频频率最低值是否满足动态频率安全限制如式 (11)所示； fnadir,t≥fUFLS       (11) 式中， fnadir,t为机组各时段的动态频率最低值， fUFLS为触发系统低频减载的频率最低 值； 如果该时段不满足则返回到步骤1， 依据实际情况， 提高该时段的单位调节功率之和Kt， 如式(12)所示， 修改步骤1中式(7)所对应的约束， 重新优化包含更新后约束的机组组合优 化模型， 得到包 含更新后约束的最优解；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113902584 A 3