[發(fā)明專利]一種考慮區(qū)外來(lái)電的電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110693648.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113363978B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳佳銘;朱永康;周玉峰;韓汝帥;吳在軍;胡秦然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 趙丹

1.一種考慮區(qū)外來(lái)電的電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)電源參數(shù)與電源出力情況，對(duì)常規(guī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行建模，包括火電、核電、風(fēng)電和光伏；

S2、根據(jù)區(qū)外來(lái)電情況，將區(qū)外來(lái)電效成三段式出力，建立區(qū)外來(lái)電在系統(tǒng)運(yùn)行中的模型；

S3、根據(jù)電力系統(tǒng)中最大、最小負(fù)荷，各類型機(jī)組的裝機(jī)容量，區(qū)域光照風(fēng)速情況，區(qū)外電力受進(jìn)情況，確定電力系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)組合；

S4、以系統(tǒng)發(fā)電成本以及系統(tǒng)啟停成本最低為目標(biāo)，建立電力時(shí)序運(yùn)行模擬模型，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)序生產(chǎn)模擬，得到生產(chǎn)模擬結(jié)果；

所述步驟S1具體包括以下步驟：

S101、分析常規(guī)機(jī)組出力特性，建立常規(guī)機(jī)組的機(jī)組組合模型，常規(guī)發(fā)電機(jī)組日常運(yùn)行的成本可表示為：

其中，為機(jī)組i的煤耗成本；為機(jī)組i的啟動(dòng)成本；為機(jī)組i的關(guān)停成本；P_i,t為機(jī)組i在時(shí)段t的出力；

S102、對(duì)核電機(jī)組建模時(shí)考慮各個(gè)機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，不參與系統(tǒng)的調(diào)峰，各個(gè)機(jī)組在各個(gè)時(shí)刻滿負(fù)荷運(yùn)行；

S103、考慮風(fēng)電機(jī)組出力的分布特性、波動(dòng)特性、季特性、日特性以及空間相關(guān)性；利用風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的出力特性進(jìn)行建模，生成各風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的出力時(shí)間序列，確定風(fēng)電場(chǎng)出力：

其中，P_it為風(fēng)電場(chǎng)i在t時(shí)刻的出力，n_it為風(fēng)電場(chǎng)i在t時(shí)刻的可用風(fēng)機(jī)率，η_i為風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)系數(shù)，C_i(g)為風(fēng)電機(jī)組出力特性曲線，k_ih和k_im分別為風(fēng)速的日特性與季節(jié)特性修正系數(shù)；

風(fēng)電機(jī)組出力特性曲線如下：

其中，v_in，v_rated與v_out分別為風(fēng)電機(jī)組切入風(fēng)速、額定風(fēng)速與切出風(fēng)速,R為風(fēng)電額定出力；

S104、預(yù)測(cè)可再生能源出力，根據(jù)日前測(cè)值，將新能源實(shí)際出力控制在預(yù)測(cè)值或者以下的范圍內(nèi)運(yùn)行；

所述步驟S101中常規(guī)機(jī)組的機(jī)組組合模型的約束條件包括：

系統(tǒng)的功率平衡約束為：

熱備用約束：

機(jī)組出力約束：

u_i,tP_i,min≤P_i≤u_i,tP_i,max

機(jī)組爬坡約束：

-R_d≤P_i,t-P_i,t-1≤R_u

機(jī)組起停時(shí)間約束：

起停費(fèi)用約束：

其中，u_i,t為機(jī)組i在時(shí)段t的啟停狀態(tài)，P_i,t、p_i,t,s分別為機(jī)組i在時(shí)段t的出力和時(shí)段t分段化部分的第s段出力，分別為機(jī)組i的煤耗成本、的啟動(dòng)成本和關(guān)停成本，a_i,b_i,c_i為機(jī)組i的煤耗系數(shù)，P_d,t為節(jié)點(diǎn)d在時(shí)段t的負(fù)荷需求，S_i,u、S_i,d分別為機(jī)組i啟動(dòng)最大升出力和機(jī)組i停機(jī)最大降出力，P_i,max,P_i,min為機(jī)組i的最大最小出力限制，ρ為熱備用系數(shù)，R_d,R_u分別為機(jī)組的下/上爬坡速率，TS,TO為機(jī)組最小關(guān)停、開(kāi)機(jī)時(shí)間，H_i,J_i為機(jī)組i的單次啟動(dòng)、關(guān)停成本，C_0,i為機(jī)組i最低出力煤耗成本，N為系統(tǒng)機(jī)組數(shù)量；

所述步驟S2具體包括以下步驟：

S201、確定送端裝機(jī)構(gòu)成，根據(jù)受端電網(wǎng)的負(fù)荷特性，考慮實(shí)際調(diào)度運(yùn)行情況，設(shè)定區(qū)外來(lái)電的預(yù)想出力、平均出力和強(qiáng)迫出力，建立區(qū)外來(lái)電的三段式出力模型；

S202、該模型分為負(fù)荷高峰月份和非負(fù)荷高峰月份，負(fù)荷高峰月份區(qū)外來(lái)電的預(yù)想出力、平均出力和強(qiáng)迫出力為：

P_exp,i＝P_max,i∈M₁

P_force,i＝βP_max,i∈M₁

其中，P_exp,i、P_ave,i、P_force,i為第i月的預(yù)想出力、平均出力和強(qiáng)迫出力，P_max為風(fēng)火打捆送電額定功率，β為風(fēng)火打捆機(jī)組綜合最低出力率，M₁為受端電網(wǎng)年內(nèi)高峰負(fù)荷月，h_p為日內(nèi)直流高峰送電小時(shí)數(shù)；

非負(fù)荷高峰月份區(qū)外來(lái)電的預(yù)想出力、平均出力和強(qiáng)迫出力為：

P_exp,j＝(1+δ₁)P_ave,j,j∈M₂

P_force,j＝(1-δ₂)P_ave,j,j∈M₂

其中，H為區(qū)外來(lái)電年額定送電小時(shí)數(shù)，M₂為受端電網(wǎng)年內(nèi)非高峰負(fù)荷月，E_j為受端電網(wǎng)第j月的預(yù)測(cè)電量，d_i為第i月的天數(shù)，δ₁、δ₂分別為預(yù)想出力和強(qiáng)迫出力相對(duì)平均出力上、下浮動(dòng)的系數(shù)；

S203、以負(fù)荷高峰月份為例，各時(shí)刻電力系統(tǒng)送入的區(qū)外來(lái)電電量為：

P_out＝P_exp,i·x_1,i,t+P_axe,i·x_2,i,t+P_force,i·x_3,i,t

其中，x_1,i,t、x_2,i,t、x_3,i,t分別為各出力狀態(tài)對(duì)應(yīng)的0-1變量，三者間的關(guān)系為：

|x_1,i(t+1)-x_1,i(t)|＝u_1,i(t)

|x_2,i(t+1)-x_2,i(t)|＝u_2,i(t)

|x_3,i(t+1)-x_3,i(t)|＝u_3,i(t)

其中，u_1,i(t)、u_2,i(t)、u_3,i(t)分別為各出力狀態(tài)向其他出力狀態(tài)變化的0-1變量，進(jìn)而各個(gè)出力狀態(tài)在各時(shí)刻出力大小滿足以下約束：

-u₁·M＜＝P_exp,i·x_1,i,(t)-P_exp,i·x_1,i(t-1)＜＝u₁·M

-u₂·M＜＝P_ave,i·x_2,i,(t)-P_ave,i·x_2,i(t-1)＜＝u₂·M

-u₃·M＜＝P_force,i·x_3,i,(t)-P_force,i·x_3,i(t-1)＜＝u3·M

其中，M可以取一下較大的常數(shù)，即在區(qū)外來(lái)電出力狀態(tài)不發(fā)生變化時(shí)，區(qū)外來(lái)電的送入電量也不發(fā)生變化；

所述步驟S3具體包括以下步驟：

S301、考慮機(jī)組的投運(yùn)、退役，根據(jù)檢修計(jì)劃排除檢修機(jī)組，確定可運(yùn)行機(jī)組及其參數(shù)；

S302、安排所有可以確定出力的機(jī)組，包括常規(guī)機(jī)組和區(qū)外來(lái)電、核電機(jī)組，根據(jù)電源所在區(qū)域，修正對(duì)應(yīng)的負(fù)荷曲線；

S303、根據(jù)可再生能源運(yùn)行模擬模塊隨機(jī)模擬生成的可再生能源模擬出力，安排新可再生能源出力，修正對(duì)應(yīng)的負(fù)荷曲線；

所述步驟S4具體為：以系統(tǒng)發(fā)電成本以及系統(tǒng)啟停成本最低為目標(biāo)，建立電力時(shí)序運(yùn)行模擬模型，模型目標(biāo)函數(shù)為：

式中，T為優(yōu)化周期內(nèi)時(shí)段總數(shù)；j為發(fā)電機(jī)組下標(biāo)，機(jī)組總數(shù)為N_j；發(fā)電機(jī)組可視為可啟停機(jī)組和不可啟停機(jī)組的集合；C_i為各發(fā)電機(jī)組對(duì)應(yīng)的發(fā)電成本曲線；P_ch,t為t時(shí)刻機(jī)組j的發(fā)電量；為t時(shí)刻j機(jī)組的啟停成本；voll為系統(tǒng)切負(fù)荷損失，LS(t)為系統(tǒng)各時(shí)刻切負(fù)荷功率；P_out(t)為區(qū)外來(lái)電電量，C(t)為區(qū)外來(lái)電對(duì)應(yīng)單位電價(jià)。