一种多能源短期优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种多能源短期优化调度方法，包括以下步骤：步骤一：首先以系统运行能耗最小为目标，考虑调度周期内系统运行约束条件建立多源协调短期优化调度模型，同时对机组组合情况进行评估，判断系统容量是否冗余；步骤二：如果系统容量冗余，加入火电机组最大启动台数约束，对机组组合方案、能源发电功率情况、系统能量损耗以及火电机组出力标准差四个方面进行仿真计算。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术在多源协调调度系统中考虑连续调度周期调峰约束能够适应新能源出力的随机性，并保证系统的调峰的充裕性；本发明专利技术在优化调度模型中引入机组最大启动台数约束，能减少机组运行状态的频繁转换，避免开机容量的冗余。避免开机容量的冗余。避免开机容量的冗余。

【技术实现步骤摘要】
一种多能源短期优化调度方法


[0001]本专利技术涉及一种优化调度方法，具体为一种多能源短期优化调度方法，属于能源调度


技术介绍

[0002]近年来，电力系统的新能源发电占比不断提高，大力发展清洁能源给系统的经济运行带来了积极影响，缓解了能源短缺问题，然而风光出力的随机性和反调峰特性给电力系统的经济稳定运行带来了巨大挑战。因此，从短期调度层面研究考虑调峰约束的多能源优化调度模型对于减轻系统的调峰压力具有重要的意义。
[0003]现有的多能源优化调度研究，主要侧重考虑系统经济运行问题，有文献研究以总运行成本最低为目标研究了复杂火电机组组合的调度问题，制定了满足负荷需求的火电机组启停计划。然而，针对风光等新能源并网出力的随机性和反调峰特性，火电机组虽然具有一定的调峰能力，但是其响应速度慢，如果仅仅依靠火电对风光电进行调节，会导致机组的频繁启停，启停成本很高。因此需充分利用能源之间的互补特性，发挥新能源对系统运行的调节作用。有文献研究从优先消纳新能源为目标对风水火三种能源的联合优化调度进行研究，提出一种启发式搜索法以确定火电机组优化调度数量。有文献研究利用抽水蓄能弥补水电不具备的填谷能力，建立了含风蓄水火联合优化调度模型，采用“分段－顺序－反馈”方法对模型进行求解，实现了多能源分段协调调度，但是忽视了新能源出力不确定性的影响，难以克服风光等新能源并网带来的调峰难题。为此，有文献研究追踪度评估能源间的互补水平，提出基于虚拟电源配置策略，增加了系统的调峰效益。然而，上述文献只考虑单一调度周期中提升系统运行的可靠性，没有考虑系统连续调度周期的调峰约束以及系统容量冗余的影响。
[0004]基于上述背景，本章研究内容充分考虑新能源出力的随机性和反调峰特性。为克服风光等新能源并网带来的调峰难题，并协调风、光、水、火的发电调度，构建了一种考虑连续调度周期调峰约束的多能源优化调度模型。首先，以系统运行能耗量最小作为目标，建立风、光、水、火四种能源形式的多种耦合运行约束，并针对新能源出力的不确定性以及传统火电机组运行惯性较大的问题，构建了连续调度周期负荷高峰的备用约束、低谷弃风约束和弃光约束。然后，为减轻系统的经济性以及容量冗余问题，提出经济性排序的方法，并引入火电机组最大启动台数约束。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多能源短期优化调度方法。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种多能源短期优化调度方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：首先以系统运行能耗最小为目标，考虑调度周期内系统运行约束条件建立多源协调短期优化调度模型，同时对机组组合情况进行评估，判断系统容量是否冗余；
[0008]步骤二：如果系统容量冗余，加入火电机组最大启动台数约束，对机组组合方案、能源发电功率情况、系统能量损耗以及火电机组出力标准差四个方面进行仿真计算；
[0009]步骤三：在步骤二基础上加入考虑连续调度周期调峰约束，再次对如上四个指标进行仿真计算，将三种约束模式下系统调度各自的求解结果进行对比评估分析。
[0010]优选的，建立考虑连续调度周期调峰约束的多能源短期优化调度模型的约束条件包括周期内约束和下一调度周期约束两部分；
[0011]为通过风光水火多种能源的协调互补实现系统的经济效益，模型优化目标设为最小化火电机组运行成本和启动启停成本，即：
[0012][0013]式中：为火电机组的运行能耗，是火电机组出力的二次函数，表示为a
i
为二次项系数，b
i
为一次项系数，c
i
为常数项；为启动能耗；为启停能耗。
[0014]优选的，电力平衡约束：
[0015][0016]式中：N和分别为火电机组的总数量以及t时段最大出力；N
w
和分别为水电机组的总数量以及t时段最大出力；和分别为t时段光伏发电与风电最大预测出力；P
Dt
、R(P
t
)、ΔP分别为t 时段负荷值、系统备用量以及最大电力调整量；β为系统出力的置信水平；
[0017]由于该约束方程为概率形式，因此需要对该式进行确定化处理以便求解，转化形式如下：
[0018][0019]进而利用二分法求解得到：
[0020][0021]式中：F
pt
为t时段风光出力与负荷的联合概率分布函数，为其反函数，即负荷预测出力与风光最大预测出力之差。
[0022]优选的，系统上下备用约束：
[0023]上备用：
[0024]下备用：
[0025]式中：分别为火电和水电机组出力的上限；P
Hi
、P
Wm
分别为火电和水电机组出力的下限；α为系统负荷备用率；为风光电上备用需求，R(P
t
)为风光电下备用需求。
[0026]优选的，风电出力约束：
[0027][0028]光电出力约束：
[0029][0030]火电出力约束：
[0031][0032]式中：z
i,t
为0
‑
1变量，表示为火电机组的运行状态；
[0033]火电机组爬坡约束：
[0034]‑
v
di
Δt≤P
Hi,t
‑
P
Hi,t
‑1≤v
ui
Δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0035]式中：v
di
和v
ui
为火电机组的调节速率；
[0036]火电机组启停时间约束：
[0037](G
Hsi,(t
‑
1)
‑
T
Hs,i
)(z
i.(t
‑
1)
‑
z
i,t
)≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0038](G
Hoi,(t
‑
1)
‑
T
Ho,i
)(z
i.(t
‑
1)
‑
z
i,t
)≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0039]式中：G
Hsi,(t
‑
1)
和G
Hoi,(t
‑
1)
分别为火电机组连续开机和关机小时数； T
Hs,i
和T
Ho,i
分别为火电机组最小开机和关机小时数；
[0040]水电出力约束：
[0041][0042]水能电能转换关系约束：
[0043]P
Wm,t
＝η
Wm
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能源短期优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：首先以系统运行能耗最小为目标，考虑调度周期内系统运行约束条件建立多源协调短期优化调度模型，同时对机组组合情况进行评估，判断系统容量是否冗余；步骤二：如果系统容量冗余，加入火电机组最大启动台数约束，对机组组合方案、能源发电功率情况、系统能量损耗以及火电机组出力标准差四个方面进行仿真计算；步骤三：在步骤二基础上加入考虑连续调度周期调峰约束，再次对如上四个指标进行仿真计算，将三种约束模式下系统调度各自的求解结果进行对比评估分析。2.根据权利要求1所述的一种多能源短期优化调度方法，其特征在于：建立考虑连续调度周期调峰约束的多能源短期优化调度模型的约束条件包括周期内约束和下一调度周期约束两部分；为通过风光水火多种能源的协调互补实现系统的经济效益，模型优化目标设为最小化火电机组运行成本和启动启停成本，即：式中：为火电机组的运行能耗，是火电机组出力的二次函数，表示为a
i
为二次项系数，b
i
为一次项系数，c
i
为常数项；为启动能耗；为启停能耗。3.根据权利要求1所述的一种多能源短期优化调度方法，其特征在于：电力平衡约束：式中：N和分别为火电机组的总数量以及t时段最大出力；N
w
和分别为水电机组的总数量以及t时段最大出力；和分别为t时段光伏发电与风电最大预测出力；P
Dt
、R(P
t
)、ΔP分别为t时段负荷值、系统备用量以及最大电力调整量；β为系统出力的置信水平；由于该约束方程为概率形式，因此需要对该式进行确定化处理以便求解，转化形式如下：进而利用二分法求解得到：
式中：F
pt
为t时段风光出力与负荷的联合概率分布函数，为其反函数，即负荷预测出力与风光最大预测出力之差。4.根据权利要求1所述的一种多能源短期优化调度方法，其特征在于：系统上下备用约束：上备用：下备用：式中：分别为火电和水电机组出力的上限；P
Hi
、P
Wm
分别为火电和水电机组出力的下限；α为系统负荷备用率；为风光电上备用需求，R(P
t
)为风光电下备用需求。5.根据权利要求1所述的一种多能源短期优化调度方法，其特征在于：风电出力约束：光电出力约束：火电出力约束：式中：z
i,t
为0
‑
1变量，表示为火电机组的运行状态；火电机组爬坡约束：
‑
v
di
Δt≤P
Hi,t
‑
P
Hi,t
‑1≤v
ui
Δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中：v
di
和v
ui
为火电机组的调节速率；火电机组启停时间约束：(G
Hsi,(t
‑
1)
‑
T
Hs,i
)(z
i.(t
‑
1)
‑
z
i,t
)≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)(G
Hoi,(t
‑
1)
‑
T
Ho,i
)(z
i.(t
‑
1)
‑
z
i,t
)≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)式中：G
Hsi,(t
‑
1)
和G
Hoi,(t
‑
1)
分别为火电机组连续开机和关机小时数；T
Hs,i
和T
Ho,i
分别为火电机组最小开机和关机小时数；水电出力约束：水能电能转换关系约束：
P
Wm,t
＝η
Wm
IA
mt
W
mt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)式中：W
mt
、A
mt
、I、η
Wm
分别为t时段的水库净水头、水电机组发电需要的水流量、转换系数和水电机组的工作效率；水量平衡约束：X
wmin
≤X
wt
≤X...

【专利技术属性】
技术研发人员：张柏林，吴悦，邵冲，刘丽娟，王定美，刘克权，魏博，徐宏雷，余姣，刘春，汤文，张烜榕，周强，李津，张金平，吕清泉，高鹏飞，张彦琪，张健美，张珍珍，张睿骁，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：