[發明專利]一種基于雙工況最優效率跟蹤的變速海水抽蓄電站容量優化方法

有效

• 申請號: 202010762665.1
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111882131B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 李定林;姚維為;陳滿;鄧長虹;彭鵬;劉玉杰;張豪
• 申請（專利權）人: 南方電網調峰調頻發電有限公司;武漢大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F30/20;H02J3/00;H02J3/28;H02J3/48;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于雙工況最優效率跟蹤的變速海水抽蓄電站容量優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.基于綜合特性曲線外特性法的雙工況最優效率跟蹤方法建立變速抽蓄機組最優效率跟蹤模型；

S2.分析并建立海水抽蓄電站水頭變幅隨機擾動模型；

S3.以聯合體投資主體靜態收益最大化為目標函數，綜合考慮分時電價、聯絡線功率波動率等約束，建立含變速機組的海水抽蓄電站與海上風電聯合運行系統模型并求解，得到含變速機組的海水抽蓄電站最佳容量，具體是：

S3-1.建立以聯合體投資主體靜態收益最大化為目標函數：

抽蓄電站運行效益主要是利用系統峰谷差，由抽水和發電的電價差產生的靜態效益；同時風蓄聯合運行系統還必須考慮風電上網限制，允許一定程度的棄風，綜合考慮風蓄聯合系統和主網雙方的利益，即同時確保聯合體年經濟效益最大和聯絡線送出功率的穩定性；以聯合運行系統年經濟效益最大為目標函數，有

式中：K為年運行天數；為聯合運行系統電量收益；為變速海水抽蓄電站容量收益；為電站初建成本；為電站運維成本；為風電場棄風懲罰成本；

下面對目標函數maxf的各組成成分作進一步闡述，有：

式中：T為一個調度周期的時段數；Δt為每個時段的時長；和分別為第d天t時段海上風電場的實際送出功率平均值和上網分時電價；P_t^d(d)和C_t(t)分別為抽蓄電站的發電功率和上網分時電價；和C_p(t)為抽蓄電站抽水功率和購電電價；

式中：C_EI為抽蓄電站容量電價；N為裝機容量；

式中：C_EC為抽蓄電站總投資額；L為電站使用壽命；

式中：C_EO為電站年運維成本；

式中：k_p為單位棄風懲罰費用；為棄風功率；

S3-2.綜合考慮分時電價、聯絡線功率波動率等約束，建立含變速機組的海水抽蓄電站與海上風電聯合運行系統模型，具體說明如下；

1)變速海水抽蓄電站約束，主要包括水庫能量平衡約束、庫容約束、水頭(揚程)約束和機組出力約束等：

E(0)＝E(T)

E^min≤E(t)≤E^max

V_Δ＝f(Z_z)-f(Z_s)

Z_s≤H_s(t)+H_r(t)≤Z_z

x(t)+y(t)≤1

式中，P_t(t)、P_p(t)分別為t時刻的發電和抽水工況機組出力和入力；分別為t時刻發電和抽水工況下水泵水輪機能達到的最大運行效率；E(t)為t時刻上水庫蓄能電量；V_Δ、Z_z、Z_s分別為上水庫調節庫容、正常蓄水位和死水位；f(·)為水位庫容曲線；H_s(t)為t時刻以靜止海平面為基準的工作水頭(揚程)；H_r(t)為由海浪引起的水頭變化附加值；x(t)、y(t)為布爾變量以確保電站不會同時處于發電和抽水兩種狀態；

2)海上風電-變速海水抽蓄聯合系統約束

海上風電和變速海水抽蓄捆綁運行，由同一通道接入主網；值得注意的是，抽水功率可以來自兩個途徑：主網或海上風電場；對風蓄聯合體投資主體而言，只有向主網購電是需要付費的，在聯合體內部，由風電大發時供給抽水功率是免費的，但有可能需要承擔更大的棄風懲罰成本；該約束主要包含了聯合系統功率約束、海上風電場約束和聯絡線傳輸容量約束：

P_l(t)＝P_t(t)-P_w(t)-[P_p(t)-P_pw(t)]

P_w(t)+P_pw(t)＝P_wg(t)

0≤P_w(t)≤P_wg(t)

0≤P_pw(t)≤P_wg(t)y(t)

-P_l^max≤P_l(t)≤P_l^max

P_l^max＝αP_l^rated

式中，P_l(t)為t時刻聯合系統聯絡線功率，P_w(t)、P_pw(t)分別為t時刻上網功率和用于抽水的功率；P_wg(t)、分別為t時刻海上風電實發功率和最大可發功率；P_l^max為聯絡線功率最大允許值；P_l^rated為聯絡線斷面穩定極限，其值受系統調峰、熱穩及暫穩等因素綜合制約；α為輸電線路功率安穩系數，一般來說，當α小于90％時認為此斷面是穩定的；β為聯絡線功率波動率。