考慮抽水蓄能機組的發電計劃優化方法
【專利摘要】本發明屬于電力系統調度自動化【技術領域】，涉及一種考慮抽水蓄能機組的發電計劃優化方法。以系統發電成本最小為目標，綜合考慮抽水蓄能機組與常規火電機組的協調調度，考慮各類約束條件優化計算機組發電計劃，有助于提高抽水蓄能接入后發電調度的智能化水平和決策能力。同時，該方法具有計算強度低、適應性強的特點，更加適合在我國抽水蓄能機組裝機容量較大的調度機構推廣應用。
【專利說明】考慮抽水蓄能機組的發電計劃優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統調度自動化【技術領域】，涉及一種考慮抽水蓄能機組的發電計 劃優化方法。
【背景技術】
[0002] 當前，節能減排并遏制氣候變暖已經是全世界面臨的一項共同挑戰和重要議題。 我國政府高度重視電力工業的節能減排工作，提出在電力領域實施節能發電調度，提高電 力工業能源使用效率，減少環境污染，促進能源和電力結構調整。這是電力行業貫徹落實科 學發展觀，構建社會主義和諧社會的重大舉措，是建設資源節約型、環境友好型社會的必然 選擇。
[0003] 抽水蓄能機組作為一種特殊電源，負荷低谷時抽水，負荷高峰時發電，既避免了火 電機組的低谷調停，又滿足了高峰負荷的需要，成為解決電網調峰問題的首選。因此，為提 升電網安全運行水平和大電網駕馭能力，實現更大范圍資源優化配置，綜合考慮抽水蓄能 機組與常規火電機組的出力特性，通過日前抽水蓄能機組與常規火電機組協調優化，能夠 為實時調度提供更大的安全裕度和更為廣泛的調節手段。
[0004] 但是，抽水蓄能機組將在未來能源結構中占據重要地位，但是與常規火電機組相 t匕，運行狀態較復雜，目前的電力系統調度中心制定短期發電計劃時，經驗調度無法有效考 慮電網安全，得到的機組組合方案往往實際不可行，需要在運行中對機組組合方案反復調 整，從而難以保證調度運行的安全性和經濟性，也給運行人員帶來了巨大的工作量。
[0005] 例如，專利CN103699938A公開了本發明專利公開了一種含抽水蓄能電站的電力 系統發電計劃制定方法，包括以下步驟：首先制定檢修計劃，獲取電力系統負荷曲線；然后 在負荷平衡、機組出力與爬坡限制、系統旋轉備用和抽水蓄能電站庫容約束條件下，以調度 周期內所有火電機組的發電成本與啟停費用之和最小為目標建立模型，用混沌控制的基本 粒子群算法求解；有效克服了求解電力系統發電計劃模型時收斂性不佳、容易陷入局部最 優的問題，制定更合理的電力系統發電計劃。但是實際應用過程中抽水蓄能機組運行狀態 復雜，僅將抽水蓄能發電機組的出力作為約束條件，而不考慮其他抽水蓄能發電機組因素 約束條件，機組組合方案往往實際不可行，需要在運行中對機組組合方案反復調整，給運行 人員帶來了巨大的工作量。專利CN103699938A基于粒子群算法，獲取的是局部最優的抽水 蓄能機組和常規火電機組出力，在實際使用中，需要不斷的調整，才有可能獲取全局最優的 抽水蓄能機組和常規火電機組出力，給運行人員帶來了巨大的工作量。
【發明內容】
[0006] 本發明實施的目的在于提供一種抽水蓄能機組與常規火電機組協調調度模式下 的發電計劃優化方法，能夠靈活適應實際調度中各種因素的影響，優化出全局最優抽水蓄 能機組與常規火電機組出力計劃。
[0007] 本發明基于電網的物理模型參數，經濟模型參數，網絡拓撲數據，負荷預測數據 等，根據系統發電成本最小的原則優化發電計劃，得到應用于抽水蓄能機組與常規火電機 組協調調度模式下的發電計劃優化結果。
[0008] 本發明技術方案如下：
[0009] -種考慮抽水蓄能機組的發電計劃的優化方法，包括以下步驟：
[0010] S01，確定需要進行發電計劃優化的調度周期，獲取周期內的系統負荷預測曲線、 母線負荷預測曲線，獲取周期內線路檢修計劃、聯絡線計劃，獲取周期內抽水蓄能機組的可 用狀態、水庫水位，獲取周期內火電機組的可用狀態、減出力計劃，以確定發電計劃的優化 空間；
[0011] S02,根據實際電網的電網模型建立以全系統發電成本最小為目標的考慮抽水蓄 能機組的發電計劃模型；
[0012] 考慮抽水蓄能機組的發電計劃模型以預設定時長作為一個優化的邏輯時段，以調 度周期內系統負荷曲線為研究對象，優化抽水蓄能機組與火電機組的出力計劃，優化目標 為系統內可調度抽水蓄能機組和火電機組的發電成本最小；
[0013] 考慮抽水蓄能機組的發電計劃模型為：
[0014] 目標函數如式（1):
【權利要求】
1. 一種考慮抽水蓄能機組的發電計劃的優化方法，其特征在于，包括以下步驟： S01，確定需要進行發電計劃優化的調度周期，獲取周期內的系統負荷預測曲線、母線 負荷預測曲線，獲取周期內線路檢修計劃、聯絡線計劃，獲取周期內抽水蓄能機組的可用 狀態、水庫水位，獲取周期內火電機組的可用狀態、減出力計劃，以確定發電計劃的優化空 間； S02,根據實際電網的電網模型建立以全系統發電成本最小為目標的考慮抽水蓄能機 組的發電計劃模型； 考慮抽水蓄能機組的發電計劃模型以預設定時長作為一個優化的邏輯時段，以調度周 期內系統負荷曲線為研究對象，優化抽水蓄能機組與火電機組的出力計劃，優化目標為系 統內可調度抽水蓄能機組和火電機組的發電成本最小； 考慮抽水蓄能機組的發電計劃模型為： 冃標函數如式⑴：
式（1)約束條件為：
其中，F為系統內可調度抽水蓄能機組和火電機組的發電成本，T為系統調度周期所含 邏輯時段數，J為系統中參與調度的火電機組數，I為系統中參與調度的抽水蓄能機組數， Cit為火電機組j在t時段的發電燃料成本，STw為火電機組j在t時的啟動燃料成本； CfT為抽水蓄能機組i發電狀態時在t時段的啟動成本；Cgi為抽水蓄能機組i抽水狀 態時在t時段的啟動成本；pi;t為抽水蓄能機組i在t時的出力，Plt為火電機組j在t時 的出力，戶/為t時的系統負荷預測值；Pj,min與Pj,max分別為火電機組j的出力下限和上限， 為O或者1，表示火電機組開停狀態；S為火電機組發電成本線性分段數；Clmin為火電 機組j處于出力下限時對應的成本；SUt為火電機組j在t時在分段曲線第s段上的出 力；by為火電機組j在其分段曲線第S段的斜率；Pls為耗量特性曲線中各分段區間的終 點功率:其中起始點口^二口^^八^火電機組^'每時段可加減負荷的最大值：/^為抽 水蓄能機組i抽水狀態在t時段消耗的功率;m標志抽水蓄能機組i抽水狀態的功率點；M 為抽水蓄能機組i抽水狀態的功率點數目；標志抽水蓄能機組i抽水狀態在t時段 是否處于功率點m為抽水蓄能機組i功率點m的功率值；為抽水蓄能機組i抽水 狀態在t時段的抽水量；Qi;m為抽水蓄能機組i處于功率點m時的水流量；.為O或者 1變量，表示抽水蓄能機組i抽水狀態在t時是否開機；為O或者1變量，表示抽水蓄 能機組i抽水狀態在t時是否停機；Pi;t為抽水蓄能機組i在t時段的出力；H為抽水 蓄能機組i發電狀態在t時段的出力；Qi;t為抽水蓄能機組i在t時段的耗水量；為 抽水蓄能機組i發電狀態在t時段的耗水量；/；^"為O或者1，表示抽水蓄能機組i在t時 段是否處于發電狀態；為抽水蓄能機組i上水庫在t時段的水量，ai為抽水蓄能機組 i在抽水狀態時的水量損耗率；βi為抽水蓄能機組i在發電狀態時的水量損耗率；^Ilin 與分別為抽水蓄能機組i上水庫能容納的最小和最大水量；Kf1l7i為抽水蓄能機組i 下水庫在t時段的水量，與分別為抽水蓄能機組i下水庫能容納的最小和最 大水量；&與Iil分別為火電機組j在t時提供的上調旋轉備用和下調旋轉備用，f和I分別為系統t時的上調旋轉備用需求和下調旋轉備用需求；P"t為火電機組j在t時固 定出力設定值；Uy為火電機組j在t時固定狀態設定值；Pyfc和&分別表示支路k的潮流 上下限，Ptt為支路k在t時段的潮流； 503, 根據公式（1)的約束條件優化求解獲得的抽水蓄能機組和常規火電機組出力； 504, 基于全部網絡監視元件，對調度周期內的所有邏輯時段進行安全校核；判斷是否 新增監視元件潮流越限，若沒有新增監視元件潮流越限，則進入步驟S05,否則計算新增越 限監視元件的靈敏度信息，進入步驟S02 ; 505, 公式（1)的約束條件迭代結束，生成抽水蓄能機組與常規火電機組發電計劃，優 化結束。
2.根據權利要求1所述的一種考慮抽水蓄能機組的發電計劃的優化方法，其特征在 于，所述步驟S04新增越限監視元件以線性化約束形式加入考慮抽水蓄能機組的發電計劃 模型中，約束表達為式（2) :
其中，為節點m在t時的負荷功率，pm，t為節點m在t時的注入功率，Sm，k，t為節點m在t時的注入功率對支路k的靈敏度。
3.根據權利要求1所述的一種考慮抽水蓄能機組的發電計劃的優化方法，其特征在 于，所述步驟S02考慮抽水蓄能機組的發電計劃模型以預設定時長作為一個優化的邏輯時 段，所述預設定時長為15分鐘。
【文檔編號】G06Q10/04GK104239960SQ201410326439
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】徐帆, 丁恰, 涂孟夫, 陳之栩 申請人:國電南瑞科技股份有限公司