【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统调度自动化技术，具体涉及一种考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法、系统。
技术介绍
1、水电、火电作为安全约束机组组合与经济调度算法的常规电源，通常以水火电发电成本与启机成本为优化目标，综合考虑机组最大最小技术出力、爬坡滑坡速率、最小开停机时间、最大开停机次数等约束。现有技术未将煤炭库存、煤炭价格、碳排放与火电机组有功功率关联起来，发电计划编制中无法通过煤炭价格优化机组发电成本、煤炭库存影响机组启停、碳排放约束影响煤炭类型选取。与火电类似，现有技术未在实际应用中考虑水库库容、水库水位、水流滞时对水电机组出力的影响，且水电、火电机组出力计划分别作为对方边界条件独立编制，导致机组出力计划执行水平低，增加了系统运行成本，增加了agc调节压力，加大了电网运行风险。
2、伴随以“双碳”为终极目标的新型电力系统建设的快速推进，迫切需要对水电、火电进行精细化建模，显示建立煤炭价格、煤炭库存、碳排放与火电机组的关联关系，将水库库容、水位、梯级水电水流滞时与水电强耦合建模，提升常规电源的精细化调度水平，深度挖掘系统调整潜力，减少碳排放，降低系统运行成本，提升常规电源出力计划执行率与电网安全运行水平。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的一种考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法、系统，其实现了煤炭与火电、水库与水电的强耦合建模，考虑了常规电源的碳排放约束限制，提升了常规电源的精细化调度水平。
2、技术方案：本专利技术的一种考虑一二次
3、获取水火协调优化的边界数据，确定考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化计算周期，生成相应的计算场景；
4、构建以水火电发电成本最小为目标，综合考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型；
5、开展边界数据校验，确保考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型可行域非空；
6、调用优化求解器，用于求解考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型；
7、利用优化求解器求解考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型，安全校核以计算场景和优化模型结果数据为边界，采用pq解耦法计算设备潮流；若无新增设备越限，则计算成功；若新增设备越限，则将新增越限设备加入水火协调优化模型，重新调用优化求解器求解，直至得到满足电网安全的水火电发电计划；
8、若计算成功，则输出水火电机组出力、发电成本、启机成本、煤耗量、水库水位结果信息。
9、进一步地，所述边界数据包括省级电网系统运行数据、机组运行数据、联络线计划数据、负荷预测数据、机组群约束数据和电网安全约束数据。
10、进一步地，所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型包括：
11、以火电机组成本、启机成本和水电机组成本最小为优化目标，碳排放指标为严格约束，具体表达式为：
12、
13、式中，f为优化目标；fi,t为火电机组i在t时的机组发电成本；si,t为火电机组i在t时的启机成本；fw,t为水电机组w在t时的机组发电成本；si为火电机组集合；sw为水电机组集合。
14、进一步地，构建所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型时，需设定模型约束条件，模型约束条件包括系统运行约束、机组运行约束和电网安全约束。
15、进一步地，所述模型约束条件包括：
16、火电机组出力约束：
17、火电机组出力表示为：
18、
19、0≤δi,l,t≤pi,l-pi,l-1
20、式中，火电机组具有分段热率曲线，共有l段；δi,l,t为第l段出力区间的有功功率；pi,t为机组i在t时的机组出力；pi,min为机组i最小技术出力；ui,t为机组i在t时的运行状态；pi,l为火电分段热率曲线端点功率，其中，起始点pi,0＝pi,min；
21、火电机组耗热量计算：
22、火电机组发电耗热量计算表达式为：
23、
24、式中，hi,b为机组i的基值热率；hi,l为热率曲线第l段微增热率；ci,t为机组i在t时的机组耗热量；
25、火电机组燃料耗量：
26、机组i时段t耗热量为ci,t，使用不同燃料提供热量，每种燃料的耗量为：
27、qi,f,t＝ci,t/hf
28、式中，qi,f,t表示机组i在t时燃料f的耗量；hf为燃料f的热率；
29、进一步引入表示机组i在t时是否使用燃料f的0/1状态变量，机组燃料耗量和燃料使用状态之间的关系表述如下：
30、qi,f,t≤ei,f,tci,max/hf
31、qi,f,t≥ei,f,tci,min/hf
32、式中，ei,f,t为机组i在t时燃料f的使用状态，ei,f,t＝1表示机组i在t时使用燃料f，ei,f,t＝0表示机组i在r时不使用燃料f；两个约束使得qi,f,t和ei,f,t同时非零或者同时为零；ci,min为机组i最小技术出力点耗热量；ci,max为机组i最大技术出力点耗热量；
33、由于同一台机组在同一时刻只能使用一种燃料，引入机组燃料使用状态唯一性约束：
34、
35、运行成本计算：
36、由于同一时刻同一机组燃料使用一种燃料，机组发电成本计算公式为：
37、
38、式中，fi,t为机组i在t时的发电成本；pf,t为燃料f在t时的价格；机组启机成本计算方式类似，不再赘述；
39、碳排放与燃料耗量约束：
40、由于同一时刻同一机组燃料使用一种燃料，机组碳排放约束为：
41、
42、式中，为机组i在t时的碳排放量；rf,t为燃料f在t时的排放系数；为机组i在t时的最大碳排放量；为燃料f调度周期内最大耗量；
43、水电站入库流量计算：下游梯级水电站入库流量包括上游水电站出库流量和自然入库流量，具体表达式如下：
44、
45、式中，τk,j为水电厂k和上游水电厂j之间的水流延迟；为水电厂k的上游水电厂集合；为水电厂k时段t的入库流量；δt为时段长度；为水电厂k上游水电厂j时段t-τk,j的出库流量；表示水电厂k时段t的自然入库流量；
46、水电站出库流量计算：
47、水电站出库流量包括发电流量和弃水流量，具体表达式如下：
48、
49、式中，sk,t表示水电厂k时段t的弃水量；为水电厂k时段t的发电流量；表示水电厂k时段t的出库流量；
50、水电站蓄水量计算：
51、当前蓄水量等于前一时刻蓄水量加上当前时段入库量，减去当前时段出库量，具体表达式如下：
52、
53、式中，vk,t、vk,t-1分别表示水电厂k在时段t、t-1的蓄本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述边界数据包括省级电网系统运行数据、机组运行数据、联络线计划数据、负荷预测数据、机组群约束数据和电网安全约束数据。
3.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型包括：
4.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于，构建所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型时，需设定模型约束条件，模型约束条件包括系统运行约束、机组运行约束和电网安全约束。
5.根据权利要求4所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于，所述模型约束条件包括：
6.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述边界数据校验包括完整性校验、合理性校验和关联性校验；其中，完整性校验用于校验数据完备性，合理性校验用于校验数据合
7.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述模型求解与安全校核迭代计算，用于消除电网内设备/断面越限，具体迭代方式如下：
8.一种考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化系统，其特征在于，包括：
9.一种考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如权利要求1至7中任意一项所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任意一项所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述边界数据包括省级电网系统运行数据、机组运行数据、联络线计划数据、负荷预测数据、机组群约束数据和电网安全约束数据。
3.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型包括：
4.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于，构建所述考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化模型时，需设定模型约束条件，模型约束条件包括系统运行约束、机组运行约束和电网安全约束。
5.根据权利要求4所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于，所述模型约束条件包括：
6.根据权利要求1所述的考虑一二次能源耦合及碳排放的水火协调优化方法，其特征在于：所述边界数据校验包括完整性...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彦涛，昌力，滕贤亮，徐立中，项中明，闪鑫，唐琦雯，王文，刘鹏飞，臧振东，何承树，邓海鹰，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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