[發(fā)明專利]一種電力現(xiàn)貨市場環(huán)境下對抽水蓄能機(jī)組的調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111121346.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113904324B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王龍;白楊;劉思捷;陳中飛;宋慧;趙越;張?zhí)m
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02J3/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種電力現(xiàn)貨市場環(huán)境下對抽水蓄能機(jī)組的調(diào)度方法，其特征在于，包括步驟：

根據(jù)現(xiàn)貨市場中各市場機(jī)組的報價和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合參與出清的各抽水蓄能機(jī)組所在水庫庫容、水頭大小參數(shù)，建立現(xiàn)貨市場下抽水蓄能機(jī)組和市場火電機(jī)組的聯(lián)合出清模型；

在聯(lián)合出清模型中，將現(xiàn)貨市場的調(diào)度周期分為若干時間段且設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行與各個機(jī)組的約束條件，根據(jù)系統(tǒng)歷史負(fù)荷大小預(yù)測每一調(diào)度時段的負(fù)荷值，出清結(jié)果中各個機(jī)組的出力情況滿足受每一時段約束條件；

通過商用求解器對聯(lián)合出清模型模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到各市場火電機(jī)組和抽水蓄能機(jī)組的出力曲線和系統(tǒng)總購電成本，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)貨市場環(huán)境下抽水蓄能機(jī)組和市場火電機(jī)組的協(xié)同優(yōu)化調(diào)度；

在抽水蓄能機(jī)組參與現(xiàn)貨市場的聯(lián)合出清模型中，以系統(tǒng)總購電成本最小為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，約束條件由三部分組成，第一部分為系統(tǒng)運(yùn)行約束，第二部分為市場機(jī)組運(yùn)行約束，第三部分是抽水蓄能機(jī)組約束；

其中，該聯(lián)合出清模型的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

(1)

式中，N表示參與現(xiàn)貨市場的火電機(jī)組總臺數(shù)，T表示一個調(diào)度周期的總時段數(shù)，每天考慮96時段，則T為96；為火電機(jī)組j在時段t的發(fā)電出力；運(yùn)行費(fèi)用是與機(jī)組申報的各段出力區(qū)間和對應(yīng)能量價格有關(guān)的多段線性函數(shù)；抽水蓄能電站的成本較低，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中的水量損耗；

結(jié)合實(shí)際運(yùn)行約束對抽水蓄能機(jī)組進(jìn)行建模，具體包括步驟：

發(fā)電水頭為上下兩個水庫的水位差，發(fā)電水流量為水輪機(jī)用來發(fā)電的單位時間耗水量，獲取各抽水蓄能機(jī)組所在水庫的庫容和水頭大小數(shù)據(jù)，結(jié)合抽水蓄能機(jī)組實(shí)際工作曲線，建立由公式(8)、(9)、(10)表示的分段線性模型，公式(8)將水庫庫容分為N個子區(qū)間，并將水頭值設(shè)置對應(yīng)的斷點(diǎn)，公式(9)表示分段線性化的線性約束條件，公式(10)用來求得一定庫容大小下對應(yīng)的水頭；

(8)

(9)

(10)

式中：和為參與系統(tǒng)出清的各個抽水蓄能電站上水庫庫容的最大最小值，和分別為水庫庫容和水頭的分段插值；為二進(jìn)制變量，表示時段t水庫庫容是否在第n個子區(qū)間；和分別表示第i個水庫在時段t的庫容和水頭大小；

構(gòu)建如公式（11）和（12）所示的模型，對抽水蓄能機(jī)組的發(fā)電工況和抽水工況的運(yùn)行時間加以限制：

(11)

(12)

式中：為二進(jìn)制變量且當(dāng)?shù)趇個抽水蓄能機(jī)組在時段t開始發(fā)電為1，否則為零；為二進(jìn)制變量且第i個抽水蓄能機(jī)組在時段t停止發(fā)電為1，否則為0；為二進(jìn)制變量且第i個抽水蓄能機(jī)組在時段t開始抽水為1，否則為0；為二進(jìn)制變量且第i個抽水蓄能機(jī)組在時段t停止抽水為1；否則為0；、、、表示前述各二進(jìn)制變量在時段t后一時段中的大小，即e=t+1；、分別為發(fā)電狀態(tài)的最小運(yùn)行時間和待機(jī)時間，、分別為抽水工況下最小運(yùn)行時間和待機(jī)時間；

抽水蓄能機(jī)組的發(fā)電功率與水頭大小和發(fā)電水流量之間的關(guān)系呈非線性，且在一個具體的水頭大小下有一條發(fā)電功率與發(fā)電水流量的特性曲線；在最大水頭和最小水頭間設(shè)置X個子區(qū)間，每一個子區(qū)間的輸出功率和水流量的關(guān)系用該區(qū)間中間值水頭大小對應(yīng)的特性曲線代表，即有X個水頭等級下的發(fā)電特性曲線；將每個區(qū)間的發(fā)電特性曲線都分為Y個發(fā)電單元，每一發(fā)電單元對應(yīng)一個具體的發(fā)電功率和水流量大小；

通過公式(13)確定時段t水庫水頭所處在的水頭等級，通過公式(14)確定此時抽水蓄能機(jī)組的發(fā)電功率和水流量的范圍；公式(15)表示由于機(jī)械限制抽水蓄能機(jī)組的發(fā)電出力存在最大最小限值；

(13)

(14)

(15)

式中：X表示水頭子區(qū)間數(shù)，Y表示每個水頭子區(qū)間下的發(fā)電單元數(shù)量；為發(fā)電模型的權(quán)重變量，其和與發(fā)電工況狀態(tài)變量相等；和分別為水頭等級x下的最大最小水頭值；為水庫的最大水頭值；和分別為水頭等級x對應(yīng)的特性曲線的第y個發(fā)電單元的發(fā)電功率和發(fā)電水流量的值；和為時段t抽水蓄能機(jī)組i的發(fā)電輸出功率和發(fā)電水流量；

抽水蓄能機(jī)組的抽水功率設(shè)定為定值，抽水流量用恒定常數(shù)表示，公式(16)代表第i個抽水蓄能機(jī)組在時段t的抽水功率和抽水流量；

(16)

式中：為抽水蓄能機(jī)組i的額定抽水功率，為抽水蓄能機(jī)組i的抽水流量大小；

水頭大小本質(zhì)上取決于上水庫庫容，上水庫庫容大小的變化又是由水流量確定的，上水庫庫容由式(17)確定，即時段t的水庫庫容等于t-1時段的庫容大小加上t時段的抽水流量再減去t時段的發(fā)電水流量；

(17)

式中：為第i個抽水蓄能機(jī)組在時段t的上水庫庫容大小。