一種提升間歇能源消納的備用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)劃與運(yùn)行領(lǐng)域，特別涉及一種提升間歇能源消納的備 用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷日益增長(zhǎng)，環(huán)境問(wèn)題的不斷突出，世界綠色能源開(kāi)發(fā)利用已形 成強(qiáng)烈需求局面，進(jìn)而，新能源發(fā)電并網(wǎng)趨勢(shì)已然成為今后電力系統(tǒng)一次能源利用的主要 特征。在新能源并網(wǎng)發(fā)電中，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等電源具備可持續(xù)性?xún)?yōu)勢(shì)。然而，間歇式 電源出力的不確定性卻成為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的嚴(yán)重隱患，如何以系統(tǒng)運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì) 性為目標(biāo)，采用科學(xué)合理的系統(tǒng)充裕量調(diào)度方法成為備受關(guān)注的核心問(wèn)題。目前系統(tǒng)充裕 量的調(diào)控中，備用量通常采用常規(guī)發(fā)電備用，然而，隨著電源類(lèi)型的多元性，傳統(tǒng)備用的分 類(lèi)已不再適應(yīng)當(dāng)前電力調(diào)控的現(xiàn)狀。需針對(duì)備用的選擇與分類(lèi)進(jìn)行從新定義，相繼開(kāi)展所 對(duì)應(yīng)的調(diào)控方法研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：
[0004] 間歇式發(fā)電的消納與系統(tǒng)備用調(diào)控是一對(duì)經(jīng)濟(jì)性對(duì)偶矛盾，為了解決該矛盾，以 最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)備用的優(yōu)化組合與調(diào)度，本發(fā)明提出了一種提升間歇能源消納的備 用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。
[0005] 技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 此處等權(quán)利要求確定后，我來(lái)添加。
[0008] 優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0009] 本發(fā)明以經(jīng)濟(jì)消納間歇式能源發(fā)電為目標(biāo)，為電網(wǎng)充?？煽啃詻Q策提供了科學(xué)的 理論分析依據(jù)，所提出的時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí)備用（RTR)組合的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型，為電 網(wǎng)新能源消納以及系統(tǒng)調(diào)峰決策提出了新的分析角度，同時(shí)在有效消納間歇式能源的基礎(chǔ) 上兼顧了調(diào)控措施的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明為未來(lái)間歇式能源大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行提供了科學(xué)的理論 支撐，以最低經(jīng)濟(jì)代價(jià)為備用決策目標(biāo)，大大降低了備用配置過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)成本，從而產(chǎn)生 了巨大的綠色能源發(fā)展效益與經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明中這種提升間歇能源消納的備用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法的模 型構(gòu)建原理圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明中實(shí)時(shí)備用（RTR)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的求解示意圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明中時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí)備用（RTR)組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的求解示意 圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中間歇式風(fēng)電的月典型日出力曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 間歇式發(fā)電的消納與系統(tǒng)備用調(diào)控是一對(duì)經(jīng)濟(jì)性對(duì)偶矛盾，即消納量較低時(shí)系統(tǒng) 備用的調(diào)控成本較高，當(dāng)調(diào)控成本較低時(shí)消納量卻明顯增加。如何解決該矛盾，以最優(yōu)經(jīng)濟(jì) 性為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)備用的優(yōu)化組合與調(diào)度成為本發(fā)明的主要目標(biāo)。本發(fā)明提出了一種提升間歇 能源消納的備用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，針對(duì)多元電源備用進(jìn)行重新劃分定義，定義 為時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí)備用（RTR)。并建立時(shí)段備用與實(shí)時(shí)備用的計(jì)算模型，面向新定義 的兩類(lèi)備用進(jìn)行組合優(yōu)化與聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的創(chuàng)建。通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)在間 歇式發(fā)電有效消納前提下新定義備用組合的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
[0015] 所述提升間歇能源消納的備用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，針對(duì)間歇式發(fā)電的隨 機(jī)出力對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰平衡的影響，建立備用組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型如圖1所示，指導(dǎo)系統(tǒng)充分接 納間歇式能源發(fā)電電量。首先在初始系統(tǒng)的調(diào)峰模式下建立消納需求時(shí)段判據(jù)，將能量備 用按規(guī)劃與運(yùn)行角度進(jìn)行劃分，在目標(biāo)時(shí)段內(nèi)定義了時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí)備用（RTR)，并 相繼提出對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型與求解方法。在此基礎(chǔ)上，定義兩類(lèi)備用的組合調(diào)度比，構(gòu) 建組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及其求解方法，得出經(jīng)濟(jì)消納間歇式發(fā)電所需調(diào)度的能量備用配置解 集，實(shí)現(xiàn)含間歇式能源發(fā)電的系統(tǒng)調(diào)峰平衡。
[0016] 該方法步驟如下：
[0017] 步驟1 :基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、預(yù)測(cè)與整理。其中包括：日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線、間歇式風(fēng)出力預(yù) 測(cè)曲線、區(qū)域電源的裝機(jī)容量、區(qū)域電源技術(shù)最小出力統(tǒng)計(jì)。
[0018] 步驟2 :針對(duì)間歇式能源消納需求的時(shí)間區(qū)間，定義消納需求時(shí)段判據(jù)并建立該 判據(jù)的求解模型，表示如下：
[0019] 消納需求時(shí)段判據(jù)
當(dāng)L' (tx) = 0時(shí)，時(shí)段 判據(jù)解為T(mén)n=[tdt2，…，tn+1]。
[0020] 其中：Pjt)為負(fù)荷曲線值、P°e_(t)為優(yōu)化前電源最低極限出力曲線值、 P°s_(t)+Pw(t)為含間歇式風(fēng)電電源的系統(tǒng)電源最低極限出力曲線值、L(tx)為曲線Mt) 與曲線Plm(t)+PW⑴相交的面積函數(shù)，通過(guò)其導(dǎo)數(shù)值變化來(lái)判斷消納需求時(shí)段，τη為消納 需求時(shí)段的解集。
[0021] 步驟3 :定義新的系統(tǒng)備用分類(lèi)，按規(guī)劃尺度與運(yùn)行尺度將系統(tǒng)備用定義為時(shí)段 備用（TPR)與實(shí)時(shí)備用（RTR)。
[0022] 步驟4 :建立時(shí)段備用（TPR)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，表示如下：
[0023]
\
[0024] V v
[0025] 其中：Dn為第n時(shí)段的消納裕度，Dn。為優(yōu)化前第n時(shí)段的消納裕度，T為消納需 求時(shí)段，k為新定義備用間的組合調(diào)度比，P^Jt)為時(shí)段備用作用后系統(tǒng)電源最低極限出 力，￡：(：〇為待求的時(shí)段備用量值，V代表提供備用的多元電源種類(lèi)，λτ=[λλ2，…，λν] 為ν種時(shí)段備用所對(duì)應(yīng)的決策向量，
：為時(shí)段備用的極限值向量， CA,(人.Α.)為系統(tǒng)由時(shí)段備用調(diào)節(jié)后經(jīng)濟(jì)成本目標(biāo)函數(shù)，P(Pv(t))代表第ν類(lèi)電源的發(fā)電 成本函數(shù)，及）代表第v類(lèi)電源備用極限的配置成本。
[0026] 所述時(shí)段備用（TPR)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的求解步驟如下：
[0027]步驟4. 1:求取優(yōu)化前電源最低極限出力P°e_(t)，求取公式如下：
[0028]
[0029] 其中：Pf_(t)/Pf_(t)為燃煤電源最高/最低極限出力，Ph_(t)/Ph_(t)分別為 水力電源最高/最低極限出力，P_x(t)/Pnmin(t)為核電源最高/最低極限出力，Ρ_χ(?)/ P?in(t)為區(qū)域互聯(lián)輸電的最高/最低極限潮流，β為多元電源的廠用電率，a為系統(tǒng)運(yùn)行 的網(wǎng)損率。
[0030] 步驟4. 2:將步驟4. 1所求取的P°e_(t)帶入時(shí)段備用（TPR)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中 的Dn。約束等式，可求接出Dn。。
[0031] 步驟4. 3:依據(jù)步驟4. 2所求解的隊(duì)。，結(jié)合新定義備用間的組合調(diào)度比k與間歇式 風(fēng)電出力預(yù)測(cè)出力Pw(t)，帶入時(shí)段備用（TPR)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中的隊(duì)約束等式，可求解出 Dn〇
[0032] 步驟4. 4:定價(jià)各調(diào)用電源的發(fā)電成本P(pv(t))與備用配置成本p(艮），將決策 向量λτ=[λλ2，…，λν]在時(shí)段備用（TPR)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中尋優(yōu)迭代，得出滿(mǎn)足經(jīng) 濟(jì)成本目標(biāo)函數(shù)的調(diào)度決策向量λτ。
[0033] 步驟5:建立實(shí)時(shí)備用（RTR)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，表示如下：
[0034]
[0035] 其中，尤⑴為間歇式風(fēng)電電源的實(shí)時(shí)自備用量、A為消納需求時(shí)段T= [tn,tn+1]內(nèi) 實(shí)時(shí)自備用的累積量。
[0036] 所述實(shí)時(shí)備用（RTR)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的求解如圖2所示，步驟如下：
[0037] 步驟5. 1 :以步驟4. 3中所計(jì)算得出的Dn為實(shí)時(shí)備用的參照基 準(zhǔn)，已知PJD，當(dāng)Pjtj彡隊(duì)時(shí)，求解出實(shí)時(shí)備用量沙,），進(jìn)而求解出
t為采樣點(diǎn)間隔。Pjtj表示七取^時(shí)刻 的間歇式風(fēng)電出力預(yù)測(cè)出力值，i代表時(shí)刻標(biāo)度。
[0038] 步驟6 :聯(lián)合步驟4與步驟5中的新定義備用模型，建立時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí)備 用（RTR)間的組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型如圖3所示，模型表達(dá)式如下：
[0039]
[0040]
[0041] 其中：k為時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí)備用（RTR)間的組合調(diào)度比，C,,(印),￡(〇)為消納 需求時(shí)段的備用組合調(diào)度成本、Pi(k)代表實(shí)時(shí)備用（RTR)的調(diào)度成本、P2(k)為時(shí)段備 用（TPR)的調(diào)度成本。
[0042] 所述組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的求解步驟如下：
[0043] 步驟6. 1 :時(shí)段備用（TPR)調(diào)度成本P2(k)與實(shí)時(shí)備用（RTR)調(diào)度成本PJk)滿(mǎn) 足零和對(duì)偶特性，設(shè)定其對(duì)偶函數(shù)。
[0044] 步驟6. 2 :對(duì)步驟6中組合經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)展開(kāi)求導(dǎo)運(yùn)算，達(dá)到極限值時(shí) 其導(dǎo)數(shù)值為0。 '!( ?
i, h
[0045] 步驟6. 3 :依據(jù)組合調(diào)度比定義：
得出最優(yōu)組合調(diào)度比k*的求 解方程k*p/ (k*) +P2，（k*)=0。
[0046] 步驟6. 4:將步驟6. 3所得出的最優(yōu)組合調(diào)度比P帶入步驟4與步驟5， 相繼求解出時(shí)段備用？：(!）、實(shí)時(shí)備用，最終得出組合調(diào)度模型的最優(yōu)解集
[0047] 步驟7 :依據(jù)步驟6. 4所求出的組合調(diào)度最優(yōu)解集R，安排時(shí)段備用（TPR)與實(shí)時(shí) 備用（RTR)的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)已最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式消納間歇式電源出力。
[0048] 實(shí)施例：
[0049] 本發(fā)明所述的提升間歇能源消納的備用優(yōu)化組合及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，步驟如下：
[0050] 步驟1 :基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、預(yù)測(cè)與整理。具體實(shí)施中選取某區(qū)域電網(wǎng)2月份典型日的 風(fēng)電出力如圖4,以及全網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)如表1為實(shí)例數(shù)據(jù)。
[0051] 表1全網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)表（單位：萬(wàn)千瓦）
[0052]
LUUW」 步驟2 :訂別?0」敬:IVH'E諏淚納面氺叮間込間，疋乂淚納面氺叮扠刊做升厘1該刊 據(jù)的求解模型，表示如下：
[0054] 消納需求時(shí)段判_
當(dāng)L' (tx) = 0時(shí)，時(shí)段 判據(jù)解為??；= [ti，t2，…，tn+1]。依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得出時(shí)段判