【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统运行，尤其涉及一种计及变速特性的抽水蓄能电站的最优运行方法。
技术介绍
1、由于新能源发电具有随机性、波动性和不确定性，电力系统将在电力安全保供、新能源消纳和安全稳定运行等多方面受到影响，而作为典型的调节电源，抽水蓄能与新型储能相比在技术发展、经济性、建设规模等方面具有独特的优势。
2、当前电网系统的抽水蓄能电站以采用同步电机的定速抽水蓄能机组为主，而随着新型电力系统中新能源并网比例逐渐升高，抽水蓄能电站的规模不断扩大，其在电网中的作用和功能定位将不仅仅是储能装置，而是具有快速系统响应速度、宽负荷功率调节能力、高效率的调节性电源。定速抽水蓄能机组受控制方式的影响，抽水工况转速恒定不可调，灵活性不足；而变速抽水蓄能机组具有更高的运行灵活性，更低的机械磨损等优势，是解决新型电力系统中不确定性的新选择。因此，如何有效发挥抽水蓄能电站在电力系统中的调节作用，提升抽水蓄能电站的利用率，降低电网系统的运行成本，是需要研究的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种计及变速特性的抽水蓄能电站的最优运行方法，通过对定-变速耦合的抽水蓄能电站进行建模，继而构建风光火-定变速耦合抽蓄优化调度模型，以电网系统运行成本最小化为目标，发挥抽水蓄能电站对风光出力不确定性的补充和调节作用，提升抽水蓄能电站的利用率。具体包括如下步骤：
2、基于抽水蓄能电站中定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率、发电状态、抽水状态构建定-变速耦合的抽水蓄能电站模
3、基于节点功率平衡约束、线路潮流约束、火电机组运行约束、抽蓄运行约束、系统负荷备用约束、碳排放约束和所述运行成本模型构建风光火-定变速耦合抽蓄优化调度模型；
4、以电网系统运行成本最小化为目标，基于抽水蓄能电站模型对所述风光火-定变速耦合抽蓄优化调度模型求最优解，得到抽水蓄能电站的最优运行方案，包括抽水蓄能电站中定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率、发电状态和抽水状态。
5、进一步的，所述基于抽水蓄能电站中定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率、发电状态、抽水状态构建定-变速耦合的抽水蓄能电站模型包括：
6、基于定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率构建抽发功率约束；
7、基于定速机组和变速机组的发电状态、抽水状态构建抽蓄运行约束；
8、定速机组的启机变量和停机变量、变速机组的启泵变量和停泵变量、抽水蓄能电站同时最大增加开机台数和增加开泵台数构建增开机泵台数约束；
9、基于定速机组和变速机组的连续运行变量、发电/抽水功率、发电/抽水爬坡最大值构建抽蓄爬坡约束；
10、基于定速机组和变速机组的抽水/发电效率构建库容约束；
11、基于定速机组和变速机组的最小连续开泵时间常数构建最小连续开泵时间约束；
12、基于定速机组和变速机组的最小连续开机时间常数和最小连续停机时间常数构建最小连续开停机时间约束；
13、基于定速机组和变速机组的最大启停次数构建启停次数约束；
14、基于定速机组和变速机组的电-水的转换效率、水传输效率和机组运行效率构建抽水/发电效率约束；
15、基于上述各约束得到定-变速耦合的抽水蓄能电站模型。
16、进一步的，所述抽蓄爬坡约束包括抽水上爬坡约束和发电上爬坡约束，发电上爬坡约束表示为：
17、
18、其中，为t时段抽水蓄能电站向电网发出的发电功率；为t时段发电上爬坡最大值；和分别为定速机组和变速机组在t时段向电网发出的发电功率；ncp和nvp分别为定速机组和变速机组的数量；和分别为定速机组和变速机组在t时段的启机变量；和分别为定速机组和变速机组的最大发电功率；uts表示抽水蓄能电站同时最大增加开机台数；和分别为变速机组和定速机组在t时段的连续运行变量。
19、进一步的，所述基于定速机组和变速机组的抽水/发电效率构建库容约束包括：
20、基于定速机组和变速机组的抽水/发电效率构建上库水量平衡关系和水位约束、下库水量平衡关系和水位约束，分别表示为：
21、
22、其中，和分别为t时段上、下水库库容；ncp和nvp分别为定速机组和变速机组的数量；和分别为变速机组和定速机组在t时段的抽水运行状态；和分别为变速机组和定速机组在t时段自电网购入的抽水功率；和分别为变速机组和定速机组的抽水效率；和分别为变速机组和定速机组在t时段的发电运行状态；和分别为变速机组和定速机组在t时段向电网发出的发电功率；和分别为变速机组和定速机组的发电效率；和分别为上、下水库安全库容；和分别为上、下水库水位；和分别为上、下水库死水位；和分别为上、下水库正常蓄水位；t为总时段数。
23、进一步的，所述抽水/发电效率约束表示为：
24、
25、其中，和分别为变速机组和定速机组的发电效率；和分别为变速机组和定速机组的抽水效率；为各机组在发电工况下水-电的转换效率；为各机组在抽水工况下的电-水的转换效率；ηhyd为各机组水传输效率；和分别为定速机组在发电工况和抽水工况下的机组运行效率；和分别为在t时段变速机组在发电工况和抽水工况下的机组运行效率。
26、进一步的，基于火电机组出力、火电机组碳排放量、系统失负荷量、弃风量和弃光量构建运行成本模型包括：
27、基于火电机组出力计算火电机组运行成本；
28、基于火电机组启停变量计算启停成本；
29、基于火电机组碳排放量计算碳排放成本；
30、基于系统失负荷量计算失负荷成本；
31、基于弃风量和弃光量计算弃风弃光成本；
32、基于火电机组运行成本、启停成本、碳排放成本、失负荷成本和弃风弃光成本构建运行成本模型。
33、进一步的，所述运行成本模型表示为：
34、
35、其中，c为电网系统运行成本；cg,ope、cg,stu、cg,co2、cvoll、cvolr分别为火电机组运行成本、启停成本、碳排放成本、失负荷成本和弃风弃光成本；ng、nw、ns、nb分别为火电机组数、风电站数、光电站数、系统节点数；t为总时段数；png,t为火电机组出力；ang、bng、cng分别为火电机组成本系数；αng,t、βng,t为火电机组的启停变量；cng,sta、cng,shu、cco2、ccul、ccuw、ccus分别为火电机组启动成本、停机成本、单位碳排放成本、单位失负荷成本、单位弃风成本、单位弃光成本；λcco2为碳排放强度；分别为系统失负荷量、弃风量和弃光量。
36、进一步的，所述系统负荷备用约束包括火电机组备用容量约束、定速机组备用容量约束和变速机组备用容量约束。
37、进一步的，所述系统负荷备用约束包括正负荷备用约束和负负荷备用约束，表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及变速特性的抽水蓄能电站的最优运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的最优运行方法，其特征在于，所述基于抽水蓄能电站中定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率、发电状态、抽水状态构建定-变速耦合的抽水蓄能电站模型包括：
3.根据权利要求2所述的最优运行方法，其特征在于，所述抽蓄爬坡约束包括抽水上爬坡约束和发电上爬坡约束，发电上爬坡约束表示为：
4.根据权利要求2所述的最优运行方法，其特征在于，所述基于定速机组和变速机组的抽水/发电效率构建库容约束包括：
5.根据权利要求2所述的最优运行方法，其特征在于，所述抽水/发电效率约束表示为：
6.根据权利要求1-5任一项所述的最优运行方法，其特征在于，基于火电机组出力、火电机组碳排放量、系统失负荷量、弃风量和弃光量构建运行成本模型包括：
7.根据权利要求6所述的最优运行方法，其特征在于，所述运行成本模型表示为：
8.根据权利要求7所述的最优运行方法，其特征在于，所述系统负荷备用约束包括火电机组备用容量约束、定速机组备用容量约束
9.根据权利要求8所述的最优运行方法，其特征在于，所述系统负荷备用约束包括正负荷备用约束和负负荷备用约束，表示为：
10.根据权利要求所述的最优运行方法，其特征在于，基于松弛模型对所述风光火-定变速耦合抽蓄优化调度模型求解，得到抽水蓄能电站的最优运行方案，包括抽水蓄能电站中定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率、发电状态和抽水状态。
...【技术特征摘要】
1.一种计及变速特性的抽水蓄能电站的最优运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的最优运行方法，其特征在于，所述基于抽水蓄能电站中定速机组和变速机组的发电功率、抽水功率、发电状态、抽水状态构建定-变速耦合的抽水蓄能电站模型包括：
3.根据权利要求2所述的最优运行方法，其特征在于，所述抽蓄爬坡约束包括抽水上爬坡约束和发电上爬坡约束，发电上爬坡约束表示为：
4.根据权利要求2所述的最优运行方法，其特征在于，所述基于定速机组和变速机组的抽水/发电效率构建库容约束包括：
5.根据权利要求2所述的最优运行方法，其特征在于，所述抽水/发电效率约束表示为：
6.根据权利要求1-5任一项所述的最优运行方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永莱，范越，柯贤波，霍超，荣秀婷，周明，武昭原，杨宇轩，王嘉兴，文虎，辛宇航，
申请(专利权)人：国家电网有限公司西北分部，
类型：发明
国别省市：
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