[發(fā)明專利]一種基于雙工況最優(yōu)效率跟蹤的變速海水抽蓄電站容量優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111882131B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)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(fā)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

本發(fā)明屬電力規(guī)劃領域，尤其是一種基于雙工況最優(yōu)效率跟蹤的變速海水抽蓄電站容量優(yōu)化方法，可用于海上風電平抑和消納，步驟如下：S1.針對變速機組提出一種基于綜合特性曲線的雙工況最優(yōu)效率跟蹤方法；S2.建立海水抽蓄電站水頭變幅隨機擾動模型；S3.以最大化投資主體靜態(tài)收益為目標，考慮市場和技術約束，建立含變速機組的海水抽蓄電站與海上風電聯(lián)合運行系統(tǒng)優(yōu)化模型并求解，計算最佳容量。本發(fā)明提出了一種基于綜合特性曲線的最高效率跟蹤方法，結合海水抽蓄電站尾水位季節(jié)性隨機波動的特點，建立聯(lián)合系統(tǒng)模型。本方法綜合考慮風蓄聯(lián)合系統(tǒng)和主網雙方利益，在電網電源規(guī)劃方案設計方面有較強的實用性。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃領域，涉及一種抽水蓄能電站的容量優(yōu)化配置的方法，尤其是一種適用于海上風電平抑，基于雙工況最優(yōu)效率跟蹤的可變海水抽水蓄能電站容量優(yōu)化配置方法。

背景技術

現(xiàn)有的抽水蓄能電站容量優(yōu)化研究成果已有很多，且較為成熟，但這些抽水蓄能電站都是采用傳統(tǒng)定速抽水蓄能機組，而關于含變速機組的抽水蓄能電站的容量優(yōu)化配置方法研究極少，特別是如果將其與海上風電平抑問題相結合，組成一個聯(lián)合運行的海島微電網應用場景。因此提出一種含變速機組的海水抽水蓄能電站的容量配置方法顯得十分必要和迫切。

具體來講，首先現(xiàn)有的抽水蓄能電站容量配置方法都是針對常規(guī)定速機組的。抽水蓄能電站作為一個大容量儲能系統(tǒng)，其核心設備定速抽水蓄能機組的響應速度相較一般儲能(如電化學儲能、飛輪儲能等)而言更慢，在功率響應速率方面存在劣勢。無論是水輪機工況還是水泵工況，定速機組機械轉速都必須為同步速，而無法改變。而且在抽水工況下，定速機組的輸入功率不能夠隨外部負載的變化而改變，適應性差，這都給電網的功率調節(jié)帶來一定程度困難。隨著大功率變流器技術的飛速進步，相應的可變速機組也逐漸顯現(xiàn)出取代定速機組的發(fā)展趨勢。可變速機組具備功率響應速度極快、機械轉速變化(適應)范圍寬和抽水工況下可隨負載調節(jié)(自動跟蹤)的優(yōu)點。在電站的容量優(yōu)化規(guī)劃領域，發(fā)明一種含可變速機組的容量配置方法將顯得十分必要。

其次，傳統(tǒng)上解決風電波動問題的方法之一是配置一定容量的儲能電池，但是現(xiàn)階段受制于技術和成本因素，儲能電池容量還無法做到足夠大(一般不超過10MW)，且隨之帶來的環(huán)境污染和安全問題也無法忽略。大量研究已經證明，現(xiàn)階段最適合電網大容量儲能應用的依舊是具有悠久歷史的抽水蓄能電站。抽水蓄能電站與風電場組成聯(lián)合運行系統(tǒng)，可以平抑風電送出功率的波動，為電網調度帶來方便，也為風電運營商帶來更多的經濟效益。正由于變速機組區(qū)別于定速機組具備更加優(yōu)良的電網調節(jié)性能，因此將其應用于海上風電平抑和消納領域將具有很大的發(fā)展前途。建設一定容量的海水抽水蓄能電站能很大程度上解決海上風電的消納和波動問題，因此對于工程應用也具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明在充分考慮海上風電消納的前提下，提出一種基于雙工況最優(yōu)效率跟蹤的變速海水抽水蓄能容量優(yōu)化配置方法。該方法能夠保證在一定約束條件下(如聯(lián)絡線功率波動約束、變速機組出力約束)，得到抽水蓄能電站的最優(yōu)容量值，以確保微電網投資主體(海上風電場與海水抽水蓄能電站)總體收益最大化。

相較于常規(guī)的定速機組的配置方法，本方法充分考慮的變速機組的復雜性，同時又滿足規(guī)劃需求而進行一定程度地精簡，最后的機組模型能夠取得復雜度和精度兩者的平衡。其次，本發(fā)明充分利用變速機組的優(yōu)良特性，將其推廣至海上風電平抑和消納領域，為海上風電消納問題提供一種全新的解決方案。

一種基于雙工況最優(yōu)效率跟蹤的變速海水抽蓄電站容量優(yōu)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(yōu)效率跟蹤方法建立變速抽蓄機組最優(yōu)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(lián)合體投資主體靜態(tài)收益最大化為目標函數，綜合考慮分時電價、聯(lián)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(lián)合運行系統(tǒng)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：