流域风光水互补发电系统短期协调优化方法及装置制造方法及图纸

本申请公开一种流域风光水互补发电系统短期协调优化方法及装置，其中，方法包括：确定风光水互补发电系统短期协调运行目标函数，包括梯级水电和可再生能源两大方面的优化目标；考虑梯级水电站间的水力联系和电力联系，确定风光水互补发电系统约束条件，构建风光水互补发电系统短期协调优化模型；利用线性化策略将前两步得到的短期协调优化模型转化为MILP问题；考虑风光不确定因素进行风光水互补发电系统MILP问题的求解。从而提升流域风光水互补发电系统的整体运行水平。由此，解决了利用可调节的水电与风光等不确定性资源形成互补以共同满足电力外送需求，提升流域风光水互补发电系统的整体运行效率等问题。系统的整体运行效率等问题。系统的整体运行效率等问题。

【技术实现步骤摘要】
流域风光水互补发电系统短期协调优化方法及装置


[0001]本申请涉及电力系统多能互补协调运行
，特别涉及一种流域风光水互补发电 系统短期协调优化方法及装置。

技术介绍

[0002]风能、太阳能和水能间有着天然的互补性，但现有水电站的发电计划制定中并没有充 分考虑到大量风光接入带来的影响。水电机组有着明显强于火电机组的爬坡速率，是一种 应对随机性和波动性较大的风电和光电的理想电源。我国西南地区有着丰富的水资源和大 规模的流域梯级水电站，大容量水库也具备强大的调节和蓄水能力，通过充分发挥梯级水 库的容量效益，可以对天然来水量在不同时间尺度上进行合适的分配。
[0003]相关技术中，未能充分考虑到大量风光接入带来的影响，无法利用可调节的水电与风 光等不确定性资源形成互补以共同满足电力外送需求，导致流域风光水互补发电系统的整 体运行效率低下，亟待解决。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种流域风光水互补发电系统短期协调优化方法及装置，以解决利用可调 节的水电与风光等不确定性资源形成互补以共同满足电力外送需求，提升流域风光水互补 发电系统的整体运行效率等问题。
[0005]本申请第一方面实施例提供一种流域风光水互补发电系统短期协调优化方法，包括以 下步骤：确定风光水互补发电系统的短期协调运行目标函数；基于梯级水电站间的水力联 系和电力联系，确定所述风光水互补发电系统的至少一个约束条件，构建所述风光水互补 发电系统的短期协调优化模型；利用预设的线性化策略将所述短期协调运行目标函数和所 述短期协调优化模型生成所述风光水互补发电系统的MILP(Mix Integer LinearProgramming，混合整数线性规划)问题；以及基于风光不确定因素，求解所述风光水互补 发电系统的MILP问题。
[0006]可选地，在本申请的一个实施例中，所述短期协调运行目标函数的表达式为：
[0007]minF＝f1+ξf2，
[0008]其中，f1和f2分别为所述梯级水电站的运行成本和弃风和弃光导致的可再生能源限电 量；ξ为平衡梯级水电和可再生能源的优化目标的权重系数。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述至少一个约束条件包括水电机组动力特性约 束、水电机组出力约束、水电机组净水头约束、水电机组发电流量约束、水电机组振动区 约束、水电机组运行时间约束、水库坝前水位约束、水库容量约束、水库弃水量约束、梯 级水量平衡、风电场出力约束、光伏电站出力约束、功率平衡约束和备用容量约束中的至 少一项。
[0010]可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用预设的线性化策略将所述短期协调运行 目标函数和所述短期协调优化模型生成所述风光水互补发电系统的MILP问题，包括：
对 水电机组动力特性约束进行线性松弛处理，得到线性不等式约束；对所述水电机组的发电 水头进行线性化处理，得到对应分段的库容和下泄流量的值；对所述水电机组的振动区进 行线性化表达，得到线性化表达式。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述求解所述风光水互补发电系统的MILP问题， 包括：在日前决策过程中，将预设可能出现的供电缺额以惩罚项加入所述目标函数；对所 述至少一个约束条件进行修改，使得所有风光有功出力场景下均能满足约束条件；出机组 状态的相关变量以外，其他约束条件均按照对应场景进行调整；对模型中的非线性因素线 性化，并与对应的目标函数进行整合，得到求解结果。
[0012]本申请第二方面实施例提供一种流域风光水互补发电系统短期协调优化装置，包括： 确定模块，用于确定风光水互补发电系统的短期协调运行目标函数；构建模块，用于基于 梯级水电站间的水力联系和电力联系，确定所述风光水互补发电系统的至少一个约束条件， 构建所述风光水互补发电系统的短期协调优化模型；生成模块，用于利用预设的线性化策 略将所述短期协调运行目标函数和所述短期协调优化模型生成所述风光水互补发电系统的 MILP问题；以及求解模块，用于基于风光不确定因素，求解所述风光水互补发电系统的 MILP问题。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述短期协调运行目标函数的表达式为：
[0014]minF＝f1+ξf2，
[0015]其中，f1和f2分别为所述梯级水电站的运行成本和弃风和弃光导致的可再生能源限电 量；ξ为平衡梯级水电和可再生能源的优化目标的权重系数。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，所述至少一个约束条件包括水电机组动力特性约 束、水电机组出力约束、水电机组净水头约束、水电机组发电流量约束、水电机组振动区 约束、水电机组运行时间约束、水库坝前水位约束、水库容量约束、水库弃水量约束、梯 级水量平衡、风电场出力约束、光伏电站出力约束、功率平衡约束和备用容量约束中的至 少一项。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，所述生成模块进一步用于对水电机组动力特性约 束进行线性松弛处理，得到线性不等式约束；对所述水电机组的发电水头进行线性化处理， 得到对应分段的库容和下泄流量的值；对所述水电机组的振动区进行线性化表达，得到线 性化表达式。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，所述求解模块进一步用于在日前决策过程中，将 预设可能出现的供电缺额以惩罚项加入所述目标函数；对所述至少一个约束条件进行修改， 使得所有风光有功出力场景下均能满足约束条件；出机组状态的相关变量以外，其他约束 条件均按照对应场景进行调整；对模型中的非线性因素线性化，并与对应的目标函数进行 整合，得到求解结果。
[0019]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储 器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实 施例所述的流域风光水互补发电系统短期协调优化方法。
[0020]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程 序被处理器执行，以用于实现如权利要求1
‑
5任一项所述的流域风光水互补发电系统短期 协调优化方法。
[0021]由此，本申请的实施例至少具有如下有益效果：
[0022]首先需要确定风光水互补发电系统短期协调运行目标函数，包括梯级水电和可再生能 源两大方面的优化目标；其次考虑梯级水电站间的水力联系和电力联系，确定风光水互补 发电系统约束条件，构建风光水互补发电系统短期协调优化模型；接着利用线性化策略将 前两步得到的短期协调优化模型转化为MILP问题；最后考虑风光不确定因素进行风光水 互补发电系统MILP问题的求解。从而通过充分发挥梯级水库的容量效益，可以对不同时 间尺度上的风光水资源进行互补分配，进而提升流域风光水互补发电系统的整体运行水平。 由此，解决了利用可调节的水电与风光等不确定性资源形成互补以共同满足电力外送需求， 提升流域风光水互补发电系统的整体运行效率等问题。
[0023]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流域风光水互补发电系统短期协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：确定风光水互补发电系统的短期协调运行目标函数；基于梯级水电站间的水力联系和电力联系，确定所述风光水互补发电系统的至少一个约束条件，构建所述风光水互补发电系统的短期协调优化模型；利用预设的线性化策略将所述短期协调运行目标函数和所述短期协调优化模型生成所述风光水互补发电系统的MILP(Mix Integer Linear Programming，混合整数线性规划)问题；以及基于风光不确定因素，求解所述风光水互补发电系统的MILP问题。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述短期协调运行目标函数的表达式为：minF＝f1+ξf2，其中，f1和f2分别为所述梯级水电站的运行成本和弃风和弃光导致的可再生能源限电量；ξ为平衡梯级水电和可再生能源的优化目标的权重系数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个约束条件包括水电机组动力特性约束、水电机组出力约束、水电机组净水头约束、水电机组发电流量约束、水电机组振动区约束、水电机组运行时间约束、水库坝前水位约束、水库容量约束、水库弃水量约束、梯级水量平衡、风电场出力约束、光伏电站出力约束、功率平衡约束和备用容量约束中的至少一项。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设的线性化策略将所述短期协调运行目标函数和所述短期协调优化模型生成所述风光水互补发电系统的MILP问题，包括：对水电机组动力特性约束进行线性松弛处理，得到线性不等式约束；对所述水电机组的发电水头进行线性化处理，得到对应分段的库容和下泄流量的值；对所述水电机组的振动区进行线性化表达，得到线性化表达式。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述求解所述风光水互补发电系统的MILP问题，包括：在日前决策过程中，将预设可能出现的供电缺额以惩罚项加入所述目标函数；对所述至少一个约束条件进行修改，使得所有风光有功出力场景下均能满足约束条件；出机组状态的相关变量以外，其他约束条件均按照对应场景进行调整；对模...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锐，胡伟，张宇栋，张鑫，汤凡，孙云超，刘佳钰，龚正宇，赖民昊，张馨月，尚康良，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：