一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法技术

一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法，以水电企业参与中长期合约和日前现货组合电力市场的发电利润最大化为目标，综合考虑上下游电站间的动态水流滞时、电站运行约束、机组运行约束和电力约束，提升了梯级电站优化调度的精细化水平。针对模型中的非线性约束，如目标函数、机组振动区、梯级电站间的动态水流滞时和机组运行状态，提出一系列线性化处理方法，将原非线性混合整数规划模型转换为标准混合整数线性规划模型，然后使用LINGO求解器对模型进行求解。本发明专利技术利用上下游水库间的补偿调节作用使发电企业参与组合电力市场的利润最大化，提升了梯级电站短期优化调度的精度，保证了电站和电网的安全、高效运行。高效运行。高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法


[0001]本专利技术属于电力系统发电调度
，具体涉及一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法。

技术介绍

[0002]近年来，越来越多的国家开始发展可再生能源和清洁能源，以应对环境污染和能源危机。水电是一种可再生能源，与传统的火电、风能、太阳能相比，它的运行方式更加灵活。因此，水电得到了极大的发展。梯级电站在电网的供电、调峰和调频方面发挥了重要作用。随着我国电力市场的逐步改革，电力市场中的交易品种和交易周期更加灵活，形成了中长期合约市场与现货市场并存的格局，水电站参与组合电力市场已成为发展趋势。中长期电力合同由水电厂与购电用户在调度期前签订，明确发电总量和电价。年度和月度电力合同虽然可以降低水电厂未来的盈利风险，但电价普遍较低。为了追求更高的发电效益，水电站会将剩余的电力参与现货市场。但是，现货市场中的电价具有很大的不确定性，这对水电站的总发电收益产生了非常不利的影响。由于受径流量、装机容量的限制，以及上下游电站间复杂的水力和电力耦合，合约市场与现货市场之间的电量分配有着密切的内在联系。因此，当梯级水电站参与组合电力市场时，如何处理梯级水电站间的水力耦合和电量分配，确定合理的发电调度计划以获得最大的发电效益成为亟待解决的问题。
[0003]本专利技术提出了一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法，重点考虑了梯级水电站间动态水流滞时的影响和预测电价的不确定性，并以水电机组为基本调度单元，建立了计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度模型。为提高求解效率，本专利技术提出一系列线性化方法，将原模型转化为混合整数线性规划模型，实现了高效求解和水电企业的日发电量利润最大化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种计及动态水流滞时的梯级电站参与组合电力市场短期优化调度方法，为了进一步提高调度方案的精度，重点考虑了梯级水电站间的动态水流滞时影响，将模型中的非线性约束转化为线性约束，使原混合整数非线性规划问题便转换为标准的混合整数线性规划问题，然后进行求解；该方法能够有效提升调度方案的精度，保证了电站和电网的安全、稳定运行。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法，步骤如下：
[0007]步骤(1)，设置初始计算条件：包含梯级电站在调度期初、期末的水位、出库流量、发电流量、机组约束、上下游水电站间的水流滞时约束和电量约束；
[0008]步骤(2)，采用梯级水电站参与组合电力市场的发电利润最大为目标，则目标函数
如下：
[0009][0010]f＝f1‑
f2+f3+f4[0011][0012][0013][0014][0015][0016]式中：表示梯级水电站获得的总目标发电利润；f1表示梯级水电站参与日合同市场的基本发电收入；f2表示日合同电量不足(负平衡)惩罚成本；f3表示日合同电量超额(正平衡)获得的额外发电收入；f4表示梯级水电站参与日前市场的发电利润；α表示梯级水电站在置信水平为α的发电利润；i为电站的编号；I表示梯级电站的总数目；R
im
表示水电站i在合同协议中签订的合同电价，元/MW
·
h；表示水电站i签订的日合同电量，MW
·
h；表示最终结算的日合同电量，MW
·
h；R
inm
和分别为日合同电量不足或过剩所对应的电价，元/MW
·
h，满足和其中λ表示日合同电量不平衡惩罚系数；t为调度时段，h；T表示调度周期，d；表示i水电站在t时间段的日前市场交易电量，MW
·
h；P
td
表示t时间段日前交易电量的结算价格，元/MW
·
h；
[0017]之后引入0
‑
1变量和辅助变量对f2和f3中进行线性化处理；
[0018]步骤(3)，机组振动区约束：
[0019][0020]式中：和P
i,g,l
分别表示水电站i中g机组第l个禁止运行区的上界和下界，MW；p
i,g,t
为电站i的g机组在t时段的出力，MW；
[0021]之后，引入0
‑
1整型变量对进行线性化处理；
[0022]步骤(4)，水量平衡方程和滞时处理如下：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028]式中：为i水电站在t时段末的库容，m3；为i水电站在t时段的入库流量，m3/s；Δt为时段间隔，h；R
i,t
为i
‑
1水电站(即上游水电站)和i水电站(即下游水电站)在t时段的区间来水，m3/s；q
i,t
为i水电站在t时段的出库流量，m3/s；为考虑到水流滞时影响后，i
‑
1水电站在0～t时段的出库流量对i电站t时段的贡献流量，m3/s；f
q
(
·
)为考虑水流滞时影响后，上游水电站到下游水电站的流量分配函数；为i
‑
1水电站在t时段对i水电站时段流量的贡献，m3/s；τ
i
‑
1,t
为i
‑
1水电站在t时段的出库流量所对应的水流滞时，h；向下舍入取整函数；
[0029]之后引入0
‑
1变量对梯级水电站间的水流滞时约束进行线性化处理；
[0030]步骤(5)，根据步骤(1)设置的条件，并将步骤(2)
‑
(4)线性化后的目标函数和约束与其余约束一起构建成标准的混合整数规划模型，然后进行求解，得到每个时段的水电站水位、机组状态和机组出力；根据求解得到梯级电站参与组合电力市场调度方案进行优化调度；
[0031]所述的其余约束有水位约束、出库流量约束、机组过机流量约束、库容约束、机组运行持续时间约束、机组动力特性约束、发电净水头约束和交易电量约束。
[0032]进一步，步骤(2)中，对目标函数进行线性化处理的步骤如下：
[0033]①
将变量b
i
∈{0,1}引入f2和f3中，得到和
[0034]②
引入两个辅助变量o
i
和x
i
，再将f2和f3转换为混合整数线性约束组合和
[0035]其中，M是一个大于1000000的整数；b
i
是一个指标变量，表示日合同市场上的实际发电量与计划发电量的偏差。如果日合同市场的实际发电量低于计划发电量，它等于1，否则等于0。b
i
、o
i
和x
i
满足如下关系：
[0036][0037]o
i
≤M
·
b
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法，其特征在于，步骤如下：步骤(1)，设置初始计算条件：包含梯级电站在调度期初、期末的水位、出库流量、发电流量、机组约束、上下游水库间的水流滞时约束和电量约束；步骤(2)，采用梯级水电站参与组合电力市场的发电利润最大为目标，则目标函数如下：f＝f1‑
f2+f3+f
44444
式中：表示梯级水电站获得的总目标发电利润；f1表示梯级水电站参与日合同市场的基本发电收入；f2表示日合同电量不足惩罚成本；f3表示日合同电量超额获得的额外发电收入；f4表示梯级水电站参与日前市场的发电利润；α表示梯级水电站在置信水平为α的发电利润；i为水电站的编号；I表示梯级电站的总数目；表示水电站i在合同协议中签订的合同电价，元/MW
·
h；表示水电站i签订的日合同电量，MW
·
h；表示最终结算的日合同电量，MW
·
h；和分别为日合同电量不足或过剩所对应的电价，元/MW
·
h，满足和其中λ表示日合同电量不平衡惩罚系数；t为调度时段，h；T表示调度周期，d；表示水电站i在t时间段的日前市场交易电量，MW
·
h；P
td
表示t时间段日前交易电量的结算价格，元/MW
·
h；之后引入0
‑
1变量和辅助变量对f2和f3中进行线性化处理；步骤(3)，机组振动区约束：式中：和P
i,g,l
分别表示水电站i中机组g第l个禁止运行区的上界和下界，MW；p
i,g,t
为水电站i中机组g在t时段的出力，MW；之后，引入0
‑
1整型变量对进行线性化处理；步骤(4)，水量平衡方程和滞时处理如下：
式中：为水电站i在t时段末的库容，m3；为水电站i在t时段的入库流量，m3/s；Δt为时段间隔，h；R
i,t
为水电站i
‑
1(即上游水电站)和水电站i(即下游水电站)在t时段的区间来水，m3/s；q
i,t
为水电站i在t时段的出库流量，m3/s；为考虑水流滞时影响后，水电站i
‑
1在0～t时段的出库流量对水电站i在t时段的贡献流量，m3/s；f
q
(
·
)为考虑水流滞时影响后，上游水电站到下游水电站的流量分配函数；为水电站i
‑
1在t时段对水电站i在时段流量的贡献，m3/s；τ
i
‑
1,t
为水电站i
‑
1在t时段的出库流量所对应的水流滞时，h；向下舍入取整函数；之后引入0
‑
1变量对梯级水库间的水流滞时约束进行线性化处理；步骤(5)，根据步骤(1)设置的条件，并将步骤(2)
‑
(4)线性化后的目标函数和约束与其余约束一起构建成标准的混合整数规划模型，然后进行求解，得到每个时段的水库水位、机组状态和机组出力；根据求解得到梯级电站参与组合电力市场调度方案进行优化调度；所述的其余约束有水位约束、出库流量约束、机组过机流量约束、库容约束、机组运行持续时间约束、机组动力特性约束、发电净水头约束和交易电量约束。2.根据权利要求1所述的计及动态水流滞时的梯级水电站参与组合电力市场优化调度方法，其特征在于，步骤(2)中，对目标函数进行线性化处理的步骤如下：
①
将变量b
i
∈{0,1}引入f2和f3中，得到和
②
引入两个辅助变量o
i
和x
i
，再将步骤
①
得到的f2和f3转换为混合整数线性约束组合和其中，M是大于1000000的整数；b
i
是一个指标变量，表示日合同市场上的实际发电量与计划发电量的偏差；如果日合同市场的实际发电量低于计划发电量，它等于1，否则等于0；b
i
、o
i
和x
i
满足如下关系：o
i
≤M
·
b
i
o
i
≥
‑
M
·
b
i
x
i
≤M
·
(1
‑
b
i
)x
i
≥
‑
M
·
(1
‑
b
i
))当b
i
＝0时，由o
i
≤M
·
b
i
和o
i
≥
‑
M
·
b
i
得到o
i
＝0和这与是保持一致的；由此时和相等；当b
i
＝1时，由x
i
≤M
·
(1
‑
b
i
)和x
i
≥
‑
M
·

【专利技术属性】
技术研发人员：苏承国，吴洋，原文林，张世界，刘双全，蒋燕，邵其专，段睿钦，周涵，伞晨骏，张琳波，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：