一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法技术

本发明专利技术公开了一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，步骤：预测当前时段之后的可再生能源出力；建立并求解燃气轮机日内滚动机组组合模型，获得当前及之后时段燃气轮机日内滚动机组组合决策和输出功率；重复前述步骤，直至优化时段结束。本发明专利技术考虑日内调度对燃气轮机机组组合决策的滚动调整，能充分发挥燃气轮机的灵活性和对可再生能源波动的跟踪能力，从而有效应对可再生能源剧烈波动的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法
本专利技术属于电力系统调度领域，特别涉及了一种燃气轮机机组组合优化方法。
技术介绍
随着社会的高速发展、经济全球化和工业化进程加快，能源需求大幅上升。按照目前人类社会发展的能源需求，化石能源等非可再生能源将逐渐难以支撑人类社会的可持续发展。开发清洁能源逐步替代传统化石能源成为了可取之道。近年来，可再生能源大量并网。根据美国能源信息管理局于2019年发布的InternationalEnergyOutlook预测，2020-2050年间，可再生能源发电增量将处于首位(每年平均增长率高达3.6％)，至2025年，可再生能源发电将取代燃煤发电成为首要发电能源。然而，可再生能源出力的随机性和间歇性给电力系统的安全稳定运行带来巨大的挑战。燃气轮机作为一种快速响应机组，能很好地平抑可再生能源出力的波动。目前对燃气轮机机组组合的研究普遍参照传统燃煤机组，即考虑燃气轮机日前机组组合调度。该调度策略在日前固定燃气轮机的机组组合决策，并认为机组组合决策在日内保持不变。然而，燃气轮机的灵活性远大于传统燃煤机组，在日内调度中固定燃气轮机的机组组合决策将难以充分发挥燃气轮机的灵活性和快速响应能力。随着可再生能源渗透率的不断提高，该策略已不足以应对可再生能源剧烈波动的情况。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术提供了一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，包括以下步骤：(1)预测当前时段之后的可再生能源出力；(2)建立并求解燃气轮机日内滚动机组组合模型，获得当前及之后时段燃气轮机日内滚动机组组合决策和输出功率；(3)重复步骤(1)-(2)，直至优化时段结束。进一步地，在步骤(1)中，采用时间序列法、人工神经网络或支持向量机预测c时段之后的可再生能源出力，c为当前时段。进一步地，步骤(2)的具体过程如下：(2-1)建立燃气轮机日内滚动机组组合模型的目标函数：上式中，分别为燃气轮机e的启动、停止、固定和单位发电成本；机组组合变量ue,c、ve,c、xe,c分别表示当前时段燃气轮机e是否启动、停止、工作，是则置1，否则置0；为当前时段燃气轮机e的输出功率；机组组合变量ue,t、ve,t、xe,t分别表示t时段燃气轮机e是否启动、停止、工作；为t时段燃气轮机e的输出功率；t为优化时段；(2-2)建立燃气轮机日内滚动机组组合模型的约束条件：a)燃气轮机约束：xe,t-xe,t-1＝ue,t-ve,txe,τ≥ue,t1-xe,τ≥ve,t上式中，分别为燃气轮机e的最大、最小输出功率；分别为燃气轮机e的最大向上、向下爬坡率；为t-1时段燃气轮机e的输出功率；机组组合变量xe,t-1表示t-1时段燃气轮机e是否工作，是则置1，否则置0；b)配电网潮流约束：Vj,t＝Vi,t-(Pij,trij+Qij,txij)/V0上式中，分别为t时段节点j的有功、无功电源输出功率，其中，包括节点j燃气轮机的输出功率和可再生能源出力；Pij,t、Qij,t分别为t时段支路i-j的有功、无功功率；为首端节点为j的所有支路集合；Pjk,t、Qjk,t分别为t时段支路j-k的有功、无功功率；分别为t时段节点j的有功、无功负荷；Vi,t、Vj,t分别为t时段节点i、j的电压幅值；rij、xij分别为支路i-j的电阻、电抗；V0为电压基准值；(2-3)采用建模软件求解燃气轮机日内滚动机组组合模型，获得c及之后时段燃气轮机机组组合决策和输出功率。进一步地，只有c时段的机组组合决策和输出功率被应用于实际调度中，而c之后时段的机组组合决策和输出功率需根据最新的预测信息实时调整。进一步地，求解燃气轮机日内滚动机组组合模型的建模软件包括CPLEX建模软件和GAMS建模软件。进一步地，在步骤(3)中，将优化时间窗向后移动一个时段，即c＝c+1；重复预测c时段之后的可再生能源出力并求解燃气轮机日内滚动机组组合模型，直到优化时段结束。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术在日内调度中滚动预测可再生能源出力，并不断优化燃气轮机的机组组合决策和输出功率，实现日内对燃气轮机机组组合决策的实时调整和对可再生能源出力的实时跟踪，从而有效应对可再生能源剧烈波动的情况。附图说明图1是本专利技术的方法流程图；图2是实施例中IEEE33节点配电网测试系统示意图；图3是实施例中风电日前预测出力、日内滚动预测出力和实际出力数据示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术设计了一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，如图1所示。采用IEEE33节点配电网测试系统作为实施例，其示意图见图2。考虑的可再生能源机组为风电机组。燃气轮机GT1、燃气轮机GT2、风电机组WT分别接于配电网节点17、32、21。燃气轮机参数见表1。调度周期为1天，分为24时段。采用时间序列法对风电出力进行预测，风电日前预测出力、日内滚动预测出力和实际出力如图3所示。表1燃气轮机参数采用GAMS软件对燃气轮机日前机组组合模型和日内滚动机组组合模型进行求解，所得燃气轮机机组组合决策xe,t(开机状态)如表2所示。可以看出，在日内滚动机组组合调度策略中，燃气轮机GT1的开机时段较多，这是由于日内预测较为准确，因而该调度策略增加最大发电容量高的GT1的开机时段，以应对实时风电出力较低的情况，即实现对风电出力的实时跟踪。表2燃气轮机机组组合决策对比日前机组组合模型和日内滚动机组组合模型的总切负荷量如表3所示。可以看出，在日前机组组合调度策略中，由于机组组合决策在日内保持不变，使得燃气轮机无法实时跟踪风电出力的波动，在实际风电出力较低时，导致了严重的切负荷情况。而日内滚动机组组合调度策略通过对燃气轮机机组组合决策的调整，能够很好地平抑风电出力的波动，从而有效避免切负荷的情况。表3不同方法目标函数值对比日前机组组合调度日内滚动机组组合调度切负荷量/(MW)5.7080实施例仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)预测当前时段之后的可再生能源出力；/n(2)建立并求解燃气轮机日内滚动机组组合模型，获得当前及之后时段燃气轮机日内滚动机组组合决策和输出功率；/n(3)重复步骤(1)-(2)，直至优化时段结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预测当前时段之后的可再生能源出力；
(2)建立并求解燃气轮机日内滚动机组组合模型，获得当前及之后时段燃气轮机日内滚动机组组合决策和输出功率；
(3)重复步骤(1)-(2)，直至优化时段结束。


2.根据权利要求1所述燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用时间序列法、人工神经网络或支持向量机预测c时段之后的可再生能源出力，c为当前时段。


3.根据权利要求2所述燃气轮机日内滚动机组组合优化方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：
(2-1)建立燃气轮机日内滚动机组组合模型的目标函数：



上式中，分别为燃气轮机e的启动、停止、固定和单位发电成本；机组组合变量ue,c、ve,c、xe,c分别表示当前时段燃气轮机e是否启动、停止、工作，是则置1，否则置0；为当前时段燃气轮机e的输出功率；机组组合变量ue,t、ve,t、xe,t分别表示t时段燃气轮机e是否启动、停止、工作；为t时段燃气轮机e的输出功率；t为优化时段；
(2-2)建立燃气轮机日内滚动机组组合模型的约束条件：
a)燃气轮机约束：
xe,t-xe,t-1＝ue,t-ve,t
xe,τ≥ue,t
1-xe,τ≥ve,t









上式中，分别为燃气轮机e的最大、最小输出功率；分别为燃气轮机e的最大向上、向下爬坡率；为t-1时段燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亦洲，卫志农，孙国强，臧海祥，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32