考慮核電機(jī)組檢修的核電抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動化領(lǐng)域，特別涉及一種考慮核電機(jī)組檢修的核電抽 水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長期以來，電網(wǎng)調(diào)峰能力不足問題一直是困擾遼寧乃至東北電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的主要 矛盾之一，不同于廣東、福建等南方省份，遼寧地處東北嚴(yán)寒地區(qū)，每年有長達(dá)5個月的采 暖期，供熱機(jī)組無法參與深度調(diào)峰導(dǎo)致遼寧電網(wǎng)調(diào)峰問題日益嚴(yán)峻。同時，近年來隨著核 電、水電組的大量投產(chǎn)，電網(wǎng)調(diào)峰能力不足問題越來越突出。
[0003] 抽水蓄能機(jī)組具有2大特性：一是可以在發(fā)電與耗電工況之間靈活轉(zhuǎn)換，用于電 力系統(tǒng)削峰填谷；二是機(jī)組啟動迅速、運(yùn)行靈活、可靠、能快速響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，可以承 擔(dān)電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑啟動等任務(wù)。
[0004] 根據(jù)目前遼寧電網(wǎng)供需形勢，紅沿河第三臺核電機(jī)組并網(wǎng)后已沒有額外電量空間 接納其并網(wǎng)運(yùn)行。在頻率穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定等方面存在嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的隱 患，電網(wǎng)安全和核電運(yùn)行將存在巨大風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：
[0006] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種考慮核電機(jī)組檢修的核電 抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法。
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種考慮核電機(jī)組檢修的核電抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于：該 方法步驟如下：
[0010] (1)確定典型月份負(fù)荷率：
[0011] 負(fù)荷率是指在電力系統(tǒng)中，日、月或年負(fù)荷與最大負(fù)荷之比的百分?jǐn)?shù)，負(fù)荷率η 計(jì)算公式為：
[0012] n = P/Snax ⑴；
[0013] ⑵核電站換料方式與換料周期：
[0014] 換料周期Tc的范圍公式為：
[0015] 11 個月 <Tc〈19 個月 （2);
[0016] Ts = (Tc_12)/Tc (3)；
[0017] (3)基于核電-抽水儲能聯(lián)合運(yùn)行的抽水儲能調(diào)峰能力計(jì)算方法：
[0018] 抽水儲能調(diào)峰能力H與電網(wǎng)典型月份負(fù)荷率η，核電裝機(jī)容量N的關(guān)系如下式：
[0019] H = Ν(1-η)/(1+η) (4)；
[0020] (4)考慮核電機(jī)組檢修方式的核電-風(fēng)電聯(lián)合調(diào)峰聯(lián)合運(yùn)行，抽水儲能最大調(diào)峰 出力Hmax:
[0021] Hnax= H/Ts (5);
[0022] (5)實(shí)際驗(yàn)證，即計(jì)算出的考慮核電機(jī)組檢修方式下抽水儲能最大調(diào)峰能力H_ 要小于實(shí)際抽水儲能電站容量H raal，則優(yōu)化算法可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用：
[0023] Hnax<Hreal (6)。
[0024] 優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0025] 本發(fā)明提出一種考慮核電機(jī)組檢修優(yōu)化的核電-抽水儲能聯(lián)合運(yùn)行分析方法。該 方法是在傳統(tǒng)的計(jì)算方法之上，考慮不同季節(jié)（月份）電網(wǎng)開機(jī)方式的綜合約束，分月度進(jìn) 行平衡，給出電網(wǎng)各月調(diào)峰能力及抽水儲能實(shí)際出力，使其能應(yīng)用于未來電網(wǎng)核電機(jī)組大 規(guī)模并網(wǎng)形勢下的抽水儲能參與電網(wǎng)調(diào)峰問題，解決了遼寧電網(wǎng)核電-抽水儲能無法協(xié)調(diào) 運(yùn)行的難題。近期隨著核電、風(fēng)電機(jī)組的大量投產(chǎn)，電網(wǎng)調(diào)峰能力不足問題越來越突出。本 發(fā)明提出的計(jì)算方法可以有效提高電網(wǎng)中清潔能源發(fā)電比例，幫助多種電源協(xié)調(diào)運(yùn)行，應(yīng) 用前景十分廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 根據(jù)目前遼寧電網(wǎng)供需形勢，紅沿河第三臺核電機(jī)組并網(wǎng)后已沒有額外電量空間 接納其并網(wǎng)運(yùn)行。在頻率穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定等方面存在嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的隱 患，電網(wǎng)安全和核電運(yùn)行將存在巨大風(fēng)險(xiǎn)。因此，考慮電網(wǎng)調(diào)峰及網(wǎng)架約束等因素制約，本 發(fā)明提出了一種考慮核電機(jī)組檢修優(yōu)化的核電-抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法。
[0027] 通過安排核電機(jī)組不同時序的檢修方式，發(fā)現(xiàn)最困難時刻低谷調(diào)峰能力有所不 同，該時刻抽水儲能調(diào)峰能力也不盡相同。通過統(tǒng)計(jì)分析不同月份的風(fēng)電出力特性，進(jìn)而確 定各月份負(fù)荷同時率。基于分析的核電機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行特性及檢修換料周期，以及基于調(diào)度 運(yùn)行方式的低谷調(diào)峰能力計(jì)算方法，提出考慮核電機(jī)組檢修優(yōu)化的核電-抽水儲能電站聯(lián) 合運(yùn)行優(yōu)化算法模型。核電機(jī)組帶基荷運(yùn)行，充分發(fā)揮抽水蓄能的調(diào)節(jié)作用，二者聯(lián)合（核 蓄聯(lián)合）運(yùn)行的總出力率曲線有效跟蹤日負(fù)荷率曲線變化。優(yōu)化目標(biāo)為與核電機(jī)組聯(lián)合運(yùn) 行所需的抽水蓄能機(jī)組的容量，考慮的約束條件為抽水蓄能電站的機(jī)組出力約束及水庫容 量、水量約束，核電機(jī)組的運(yùn)行時間必須小于換料或檢修周期。
[0028] 所述的考慮核電機(jī)組檢修的核電抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法，其步驟如下：
[0029] (1)確定典型月份負(fù)荷率：
[0030] 負(fù)荷率是指在電力系統(tǒng)中，（日、月、年）負(fù)荷與最大負(fù)荷之比的百分?jǐn)?shù)，負(fù)荷率η 計(jì)算公式為： _] n = P/Snax ⑴；
[0032] 由調(diào)度提供數(shù)據(jù)并按照公式1計(jì)算可得2014年1-6月遼寧電網(wǎng)負(fù)荷率為：
[0033] 表1 2014年1-6月遼寧電網(wǎng)負(fù)荷率
[0034]
[0035] (2)核電站換料方式與換料周期：
[0036] 換料周期Tc的范圍公式為：
[0037] 11 個月 <Tc〈19 個月 （2);
[0038] Ts = (Tc_12)/Tc (3)；
[0039] 核電機(jī)組換料周期理論上一般是一年一次，也會根據(jù)具體的情況，提前或者延后。 其中大亞灣核電站目前換料周期為18個月，采用1/3換料模式，17個月和19個月長短循環(huán) 交替。嶺澳核電站一期目前換料周期為12個月，采用1/4換料模式，擬于"十二五"期間改 造為16個月?lián)Q料一次。
[0040] 取 Tc = 18 ;
[0041] 則 Ts = (Tc-12)/Tc = (18-12)/18 = 0· 33。
[0042] (3)基于核電-抽水儲能聯(lián)合運(yùn)行的抽水儲能調(diào)峰能力計(jì)算方法：
[0043] 抽水儲能調(diào)峰能力H與電網(wǎng)典型月份負(fù)荷率η，核電裝機(jī)容量N的關(guān)系如下式：
[0044] H = Ν(1-η)/(1+η) (4)；
[0045] 已知遼寧電網(wǎng)唯一的核電站-紅沿河核電站已經(jīng)投運(yùn)2臺1000 Mff機(jī)組，則N = 20MW〇
[0046] 則由公式4可知對應(yīng)的2014年1-6月遼寧電網(wǎng)抽水儲能調(diào)峰能力：
[0047] 表2 2014年1-6月遼寧電網(wǎng)抽水儲能調(diào)峰能力：
[0049] (4)考慮核電機(jī)組檢修方式的核電-風(fēng)電聯(lián)合調(diào)峰聯(lián)合運(yùn)行，抽水儲能最大調(diào)峰 出力H max:
[0050] Hnax= H/Ts (5);
[0051] 則考慮核電機(jī)組檢修方式情況下2014年1-6月抽水儲能最大調(diào)峰出力：
[0052] 表3慮核電機(jī)組檢修方式情況下2014年1-6月遼寧抽水儲能最大調(diào)峰出力
[0053]
[0054] (5)實(shí)際驗(yàn)證，即計(jì)算出的考慮核電機(jī)組檢修方式下抽水儲能最大調(diào)峰能力H_ 要小于實(shí)際抽水儲能電站容量H raal，則優(yōu)化算法可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用：
[0055] Hnax<Hreal (6);
[0056] 遼寧電網(wǎng)現(xiàn)有蒲石河抽水儲能電站可參與遼寧調(diào)峰，蒲石河抽水儲能電站有4臺 300MW機(jī)組，即：
[0057] Hreal= 300X4 = 1200MW ;
[0058] 遠(yuǎn)大于第4步中計(jì)算出的抽水儲能最大調(diào)峰出力，即
[0059] 458Mff<1200Mff,
[0060] 564Mff<1200Mff,
[0061] 滿足式 6:H_〈Hraal。
[0062] 則可得結(jié)論：考慮核電機(jī)組檢修方式下抽水儲能最大調(diào)峰能力算法可以應(yīng)用于遼 寧電網(wǎng)實(shí)際情況，滿足遼寧電網(wǎng)在紅沿河核電機(jī)組檢修方式下的調(diào)峰能力需求，完全可行。
[0063] 結(jié)論：
[0064] 本發(fā)明提出的考慮核電機(jī)組檢修的核電抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法，可以有 效提高電網(wǎng)中清潔能源發(fā)電比例，幫助多種電源協(xié)調(diào)運(yùn)行，應(yīng)用前景十分廣闊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮核電機(jī)組檢修的核電抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于：該方 法步驟如下： (1) 確定典型月份負(fù)荷率： 負(fù)荷率是指在電力系統(tǒng)中，日、月或年負(fù)荷與最大負(fù)荷之比的百分?jǐn)?shù)，負(fù)荷率n計(jì)算 公式為： rI = P/Smax ⑴； (2) 核電站換料方式與換料周期： 換料周期Tc的范圍公式為： 11個月<Tc〈19個月 （2); Ts = (Tc-12)/Tc (3)； (3) 基于核電-抽水儲能聯(lián)合運(yùn)行的抽水儲能調(diào)峰能力計(jì)算方法： 抽水儲能調(diào)峰能力H與電網(wǎng)典型月份負(fù)荷率n，核電裝機(jī)容量N的關(guān)系如下式： H = N(I- n) / (1+ n) (4)； (4) 考慮核電機(jī)組檢修方式的核電-風(fēng)電聯(lián)合調(diào)峰聯(lián)合運(yùn)行，抽水儲能最大調(diào)峰出力 Hnax: Hnax= H/Ts (5); (5) 實(shí)際驗(yàn)證，即計(jì)算出的考慮核電機(jī)組檢修方式下抽水儲能最大調(diào)峰能力H_要小 于實(shí)際抽水儲能電站容量Hraal，則優(yōu)化算法可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用： Hmax〈Hreal (6) 〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮核電機(jī)組檢修的核電抽水儲能電站聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化方法，考慮不同季節(jié)（月份）電網(wǎng)開機(jī)方式的綜合約束，分月度進(jìn)行平衡，給出電網(wǎng)各月調(diào)峰能力及抽水儲能實(shí)際出力，使其能應(yīng)用于未來電網(wǎng)核電機(jī)組大規(guī)模并網(wǎng)形勢下的抽水儲能參與電網(wǎng)調(diào)峰問題，解決了電網(wǎng)核電-抽水儲能無法協(xié)調(diào)運(yùn)行的難題?？梢杂行岣唠娋W(wǎng)中清潔能源發(fā)電比例，幫助多種電源協(xié)調(diào)運(yùn)行，應(yīng)用前景十分廣闊。
【IPC分類】H02J3/00, H02J3/28
【公開號】CN105244879
【申請?zhí)枴緾N201510795134
【發(fā)明人】曾輝, 朱鈺, 金曉明, 邵寶珠, 王剛, 孫峰, 張濤, 張強(qiáng), 韓子?jì)? 王超, 李家玨, 李鐵, 李大路, 馮占穩(wěn), 唐俊刺
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月18日