[發明專利]考慮發電集團利益主體協調的風電消納調度方法

有效

• 申請號: 201810136570.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108321839B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 孫輝;彭飛翔;胡姝博;隋鑫;何海;周瑋;高正男;袁鵬;孫越峰;丁長強;王治
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/00;H02J3/28
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種考慮發電集團利益主體協調的風電消納調度方法，其特征在于以下步驟：

第一步，建立不含儲熱裝置的一階段調度模型

不含儲熱裝置的一階段調度模型以系統整體運行成本最小為目標，其中包含發電成本與棄風懲罰成本，在滿足系統負荷要求和安全約束的前提下，實現系統整體的經濟調度；其目標函數如式(1)所示；

式中，f_i(P_e,i,t)和f_j(P_e,j,t,P_h,j,t)為凝汽式機組i和抽汽式熱電聯產機組j在t時段的發電成本函數；T為總調度時段數，N_e為凝汽式機組數量，N_h為抽汽式熱電聯產機組數量，即為熱源數量，P_e,i,t和P_e,j,t分別為t時段凝汽式機組i和抽汽式熱電聯產機組j的發電功率，P_h,j,t為t時段抽汽式熱電聯產機組j的供熱功率；為t時段風電出力預測值，P_w,t為t時段風電并網功率，λ_w為棄風懲罰系數，取正數；

約束條件包括電力平衡約束、供熱平衡約束、凝汽式機組發電功率上下限約束、抽汽式熱電聯產機組發電功率上下限約束、風電并網容量約束、抽汽式熱電聯產機組熱出力上下限約束、凝汽式機組爬坡率約束、抽汽式熱電聯產機組爬坡率約束、系統備用約束；

求解上述一階段調度模型，獲得該調度模式下各發電集團的計劃出力以及對應的棄風量，作為二階段調度的參考；

第二步，建立儲熱罐運行模型

運行時，儲熱罐通過閥門與供回水管道相連，儲熱罐運行時儲存熱量應滿足式(15)：

式中，為儲熱罐m在t時段的儲熱量，為儲熱罐最大儲熱容量；

由于供回水流量和溫度的限制，在某一時段內存儲和釋放的熱量不應超出一定范圍，如式(16)所示；

式中，和分別為儲熱罐m最大儲熱和放熱速率；

上述式(15)和式(16)即為儲熱罐運行模型；

第三步，建立發電集團利益主體協調的二階段多目標調度模型

二階段多目標調度模型中，為每個發電集團配置儲熱罐，同時引入調峰補償機制，優先保證發電集團內部調節實現集團內風電消納；若集團內部調峰能力仍不足，可調用其他發電集團的調峰能力，但須支付補償成本；若集團內部實現風電消納的同時仍有調峰能力，可幫助其他集團進行出力調整，并獲得補償收益；以等效發電成本最小為目標對每個發電集團分別進行建模，同時引入棄風懲罰最小的目標，建立多目標優化模型，其目標函數如式(17)和式(18)所示；

式中，F_s為發電集團s等效發電煤耗量，為發電集團s中凝汽式機組數量，為發電集團s中抽汽式熱電聯產機組數量，S為系統中發電集團個數，T為總調度時段數；為發電集團s在t時段的風電預測出力，C_w為棄風懲罰成本；為調用其他集團調節能力時需支付的調峰補償成本，如式(19)所示；

式中，λ_c為發電集團s調用其他集團調節能力時的補償系數，為二階段調度風電并網功率，為t時段凝汽式機組i的一階段出力計劃，為t時段抽汽式熱電聯產機組j的一階段出力計劃，為風電一階段并網功率，三者之和為發電集團s一階段計劃出力；

當發電集團s中增加儲熱裝置后，若通過發電集團s內部調節后，二階段調度總出力與一階段相同，則集團s內部實現風電消納；若二階段出力大于一階段，則發電集團s需利用其他集團調峰資源，并支付補償成本；若二階段出力小于一階段，則發電集團s內部調節實現風電消納的同時，提供調峰服務并獲得補償收益；

引入儲熱罐模型的二階段模型中，修改后的供熱平衡約束和儲熱罐容量平衡約束分別如式(20)和式(21)所示；

式中，為第m個供熱區域的抽汽式熱電聯產機組集合；為t時段第m個供熱區域的熱負荷需求；為區域m中儲熱罐在調度周期最后一個時段，罐體內剩余的儲熱量，為儲熱初值；

其他安全約束包括第一步中的電力平衡約束、凝汽式機組發電功率上下限約束、抽汽式熱電聯產機組發電功率上下限約束、風電并網容量約束、抽汽式熱電聯產機組熱出力上下限約束、凝汽式機組爬坡率約束、抽汽式熱電聯產機組爬坡率約束、系統備用約束，及式(15)和式(16)所示的約束；

第四步，二階段調度模型等效轉化

利用線性加權和法處理二階段調度模型中多目標問題，將式(17)和(18)所示的多個目標函數進行線性加權，等效目標函數如式(22)所示：

式中，μ_s及μ_w為各集團目標及風電棄風懲罰目標的加權系數；

目標函數中引入式(19)所示的調峰補償成本利用凝聚函數進行光滑化處理，將式(19)等價為式(23)：

式中，為等價后的調峰補償成本，p為正的控制參數，當p的取值滿足誤差要求時，認為凝聚函數與原函數等價；

因此，等效處理后的二階段模型目標函數如式(24)所示：

其他安全約束包括第一步中的電力平衡約束、凝汽式機組發電功率上下限約束、抽汽式熱電聯產機組發電功率上下限約束、風電并網容量約束、抽汽式熱電聯產機組熱出力上下限約束、凝汽式機組爬坡率約束、抽汽式熱電聯產機組爬坡率約束、系統備用約束，及式(15)、式(16)、式(19)～式(21)所示的約束；

利用原對偶內點法求解等效轉化后的模型，得到考慮發電集團利益主體協調的風電消納調度結果，實現發電集團內部調節和外部輔助服務相結合，保證各發電集團利益主體的獨立性，實現滿足公平性要求的電力系統調度。