[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于負(fù)荷控制的高風(fēng)光滲透率地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811269827.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109245183B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程樂(lè)園;李文啟;劉韶林;牛元立;張曦;徐箭;黨彬;盧慶春;宋寧希;張丹寧;付冬;周過(guò)海;王振華;丁鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司安陽(yáng)供電公司;武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/48
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/48;H02J3/00;H02J3/24
• 代理公司: 鄭州圖釘專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 孔艷陽(yáng)

1.一種基于負(fù)荷控制的高風(fēng)光滲透率地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰方法，其特征在于，基于以下定義的目標(biāo)函數(shù)和約束條件；

目標(biāo)函數(shù)一、火電機(jī)組發(fā)電燃料成本；

火電機(jī)組調(diào)峰包含啟停調(diào)峰和調(diào)荷調(diào)峰兩種形式，其中，前者主要適用于100MW及以下機(jī)組，后者主要適用于更大容量的機(jī)組；考慮到地區(qū)電網(wǎng)火電機(jī)組的裝機(jī)規(guī)模和實(shí)際運(yùn)行情況，調(diào)峰方法不涉及啟停調(diào)峰，火電機(jī)組的發(fā)電成本以燃料成本C_gi(t)表征：

式中，P_gi(t)表示t時(shí)刻第i臺(tái)機(jī)組發(fā)出的有功功率，a_i、b_i、c_i為該機(jī)組燃料成本曲線系數(shù)；

目標(biāo)函數(shù)二、負(fù)荷控制調(diào)峰成本；

當(dāng)負(fù)荷向下調(diào)節(jié)時(shí)，由于功率降低，鋁材和鋼材的產(chǎn)量也會(huì)相應(yīng)降低，將影響企業(yè)的收益；當(dāng)負(fù)荷向上調(diào)節(jié)時(shí)，設(shè)備將承擔(dān)更高的電壓電流；因此，對(duì)高耗能負(fù)荷的上下調(diào)節(jié)統(tǒng)一按其損失的利益進(jìn)行補(bǔ)償，相應(yīng)的調(diào)峰成本C_li(t)表達(dá)式如下：

C_li(t)＝n_i|P_li(t)|·I_li(t) (2)

其中，P_li(t)為該負(fù)荷等效發(fā)電機(jī)在t時(shí)刻的調(diào)節(jié)量；當(dāng)發(fā)電機(jī)出力為負(fù)數(shù)時(shí)，等效負(fù)荷向上調(diào)節(jié)；發(fā)電機(jī)出力為正數(shù)時(shí)，等效負(fù)荷向下調(diào)節(jié)；n_i為電網(wǎng)對(duì)該負(fù)荷的補(bǔ)償系數(shù)；I_li(t)為表征負(fù)荷受控狀態(tài)的0-1變量：

目標(biāo)函數(shù)三、棄風(fēng)棄光懲罰函數(shù)；

將棄風(fēng)量和棄光量相應(yīng)的懲罰函數(shù)加入目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)調(diào)整罰因子的大小可以靈活決策系統(tǒng)的消納能力；

棄光罰函數(shù)C_pi(t)和棄風(fēng)罰函數(shù)C_wi(t)如下：

C_pi(t)＝α_i[P_pi.fore(t)-P_pi(t)] (3)

C_wi(t)＝β_i[P_wi.fore(t)-P_wi(t)] (4)

α_i和β_i分別表示第i個(gè)光伏電站的棄光罰因子和第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的棄風(fēng)罰因子；P_pi.fore(t)和P_wi.fore(t)分別為該光伏電站或風(fēng)電場(chǎng)t時(shí)刻的預(yù)測(cè)最大出力；P_pi(t)和P_wi(t)為實(shí)際調(diào)度出力；Δt為調(diào)度時(shí)間尺度；

建立的優(yōu)化調(diào)峰模型目標(biāo)函數(shù)F由四部分組成，分別為火電機(jī)組發(fā)電成本、負(fù)荷控制調(diào)峰成本、棄光參與調(diào)峰的懲罰函數(shù)以及棄風(fēng)參與調(diào)峰的懲罰函數(shù)，表達(dá)式如下：

其中，T為全調(diào)度周期，N_g、N_l、N_p、N_w分別為系統(tǒng)中火電廠、可控負(fù)荷、光伏電站以及風(fēng)電場(chǎng)的個(gè)數(shù)；

約束條件一、火電廠調(diào)峰約束；

火電廠的調(diào)峰約束包含出力極限約束和爬坡約束兩部分；

P_gi.min和P_gi.max為第i號(hào)火電機(jī)組出力的上下限，和為該機(jī)組單位時(shí)間內(nèi)的上下爬坡能力；

約束條件二、負(fù)荷控制約束；

由于用于調(diào)峰的高耗能負(fù)荷可控部分等效為一臺(tái)發(fā)電機(jī)，負(fù)荷控制也存在調(diào)節(jié)極限和爬坡約束；

P_li.set為負(fù)荷額定值；λ_i1和λ_i2分別為該負(fù)荷向上調(diào)節(jié)和向下調(diào)節(jié)的最大比例；和為該負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)的最大上下調(diào)節(jié)能力；由于負(fù)荷可調(diào)容量較小，對(duì)于時(shí)間尺度在幾十分鐘至小時(shí)級(jí)的調(diào)度問(wèn)題忽略爬坡約束；

對(duì)負(fù)荷最大連續(xù)受控時(shí)間約束如下：

I_li(t)為第i處可控負(fù)荷在t時(shí)刻的受控狀態(tài)，S_li為該負(fù)荷可以接受的最大連續(xù)受控時(shí)間，S_li.0為該負(fù)荷在本調(diào)度周期起始時(shí)已經(jīng)積累的連續(xù)受控時(shí)間；公式(8)包含的兩公式分別對(duì)可控負(fù)荷的初始時(shí)刻和后續(xù)其他時(shí)刻進(jìn)行了約束；

對(duì)負(fù)荷最小受控間隔約束如下：

G_li表示第i處受控高耗能負(fù)荷可以接受的最小受控間隔；G_li.0為起始時(shí)刻已累積間隔時(shí)間；公式(9)分別對(duì)起始時(shí)刻、中間時(shí)刻和末尾時(shí)刻進(jìn)行了約束；

對(duì)全調(diào)度周期最大受控次數(shù)約束如下：

N_li為第i處可控負(fù)荷在全周期內(nèi)的最大受控次數(shù)，當(dāng)調(diào)度周期較短時(shí)忽略該約束；

約束條件三、風(fēng)光出力約束；

風(fēng)電和光伏的出力均應(yīng)為正值，且不應(yīng)大于最大預(yù)測(cè)出力：

約束條件四、聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)約束；

表達(dá)式如下：

s.t P_out.min≤P_out(t)≤P_out.max (12)

P_out(t)表示聯(lián)絡(luò)線交換功率，P_out.min和P_out.max分別為聯(lián)絡(luò)線允許傳輸?shù)淖钚『妥畲蠊β剩鶕?jù)聯(lián)絡(luò)線輸送的額定容量和允許波動(dòng)范圍計(jì)算；

約束條件五、系統(tǒng)約束；

對(duì)于研究對(duì)象總體，還應(yīng)滿(mǎn)足功率平衡約束和系統(tǒng)備用容量約束；

P_d(t)為t時(shí)刻系統(tǒng)總負(fù)荷；

公式(14)分別表示系統(tǒng)的向上旋轉(zhuǎn)備用和向下旋轉(zhuǎn)備用；由于風(fēng)電和光伏的出力具有不確定性，因此除了設(shè)置負(fù)荷旋轉(zhuǎn)備用外，還考慮了由于存在風(fēng)光預(yù)測(cè)誤差增設(shè)的備用容量；式中，P_d.max為系統(tǒng)最大負(fù)荷；r、δ和μ分別為對(duì)應(yīng)負(fù)荷、光伏和風(fēng)電的備用率；

具體包括以下步驟：

步驟1：前期資料調(diào)研：獲取該地區(qū)電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線允許波動(dòng)范圍、對(duì)應(yīng)負(fù)荷、風(fēng)電、光伏的備用率；獲取火電廠的開(kāi)機(jī)情況、機(jī)組容量、最小技術(shù)出力、上下調(diào)節(jié)速度、發(fā)電成本；獲取參與調(diào)峰的高耗能企業(yè)的額定負(fù)荷、可調(diào)比例、上下調(diào)節(jié)速度、最大連續(xù)受控時(shí)間、最小受控間隔；

步驟2：根據(jù)用戶(hù)設(shè)定，確定電網(wǎng)對(duì)棄風(fēng)棄光的接納能力，分別制定棄風(fēng)棄光罰因子；根據(jù)高耗能企業(yè)意愿，確定單位調(diào)度周期負(fù)荷最大受控次數(shù)；根據(jù)電網(wǎng)公司與高耗能企業(yè)的商議結(jié)果，確定負(fù)荷控制補(bǔ)償系數(shù)；

步驟3：計(jì)算聯(lián)絡(luò)線交換功率的基值，并根據(jù)允許波動(dòng)范圍計(jì)算最大上下調(diào)節(jié)比例；

步驟4：根據(jù)步驟1-3中結(jié)果，建立基于負(fù)荷控制的電網(wǎng)調(diào)峰模型；模型以負(fù)荷控制、火電機(jī)組出力調(diào)整、棄風(fēng)、棄光、聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)作為5種調(diào)節(jié)手段；負(fù)荷控制、火電調(diào)峰以成本函數(shù)計(jì)入目標(biāo)函數(shù)；棄風(fēng)、棄光以懲罰函數(shù)計(jì)入目標(biāo)函數(shù)，聯(lián)絡(luò)線波動(dòng)不計(jì)成本；火電機(jī)組調(diào)峰包括出力極限約束及爬坡約束；負(fù)荷控制約束包含調(diào)節(jié)極限約束、爬坡約束、最大連續(xù)受控時(shí)間約束、最小受控間隔約束、全調(diào)度周期最大受控次數(shù)約束；風(fēng)光出力不得大于預(yù)測(cè)值；聯(lián)絡(luò)線波動(dòng)不得超過(guò)允許波動(dòng)范圍；對(duì)系統(tǒng)整體還考慮了功率平衡約束和備用約束；

步驟5：獲取負(fù)荷曲線和新能源出力曲線的預(yù)測(cè)值，獲取上一調(diào)度周期結(jié)束后累積的負(fù)荷受控時(shí)間和間隔時(shí)間，并帶入步驟4建立的模型進(jìn)行計(jì)算，將調(diào)度值發(fā)送給各相關(guān)單位；

步驟6：該調(diào)度周期完成計(jì)算后獲取最后一次負(fù)荷控制信息，判斷調(diào)度周期結(jié)束后是否有累積的負(fù)荷受控時(shí)間或間隔時(shí)間，并作為輸入反饋給下一次優(yōu)化計(jì)算。