本發(fā)明屬于新能源出力調(diào)度，具體涉及一種電力采集終端源荷可靠性約束的機(jī)組組合調(diào)度方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著能源轉(zhuǎn)型推進(jìn)，研究如何促進(jìn)新能源高效利用，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)過(guò)程低碳、清潔、安全、高效成為國(guó)內(nèi)學(xué)者廣泛關(guān)注的課題。在我國(guó)，新能源等業(yè)務(wù)的開展很大程度受制于地區(qū)資源稟賦的影響。具體表現(xiàn)為，部分地區(qū)新能源資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮?，但受制于區(qū)域電網(wǎng)供能結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架等問(wèn)題。電網(wǎng)靈活性資源并不充裕，這導(dǎo)致電網(wǎng)難以消弭新能源發(fā)電不確定性對(duì)運(yùn)行方式的影響。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者從儲(chǔ)能設(shè)備優(yōu)化的角度對(duì)新能源消納能力分析開展研究，這些研究的潛在問(wèn)題在于，新能源開發(fā)程度越大，裝機(jī)容量越高，單純依賴儲(chǔ)能平抑新能源波動(dòng)所需的儲(chǔ)能并網(wǎng)容量將越來(lái)越大，這不可避免抬高了投資成本。通常情況下，需要綜合權(quán)衡才能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)整體投資與運(yùn)行方式最優(yōu)。

2、針對(duì)以上問(wèn)題，不少學(xué)者將光熱電站作為靈活資源開展電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度研究，這樣處理的意義在于，光熱電站既可以利用太陽(yáng)能加熱工質(zhì)帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，也可以將太陽(yáng)能以熱能形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱罐中，在必要的時(shí)候發(fā)電，從而起到儲(chǔ)能與汽輪機(jī)發(fā)電特性互補(bǔ)的效果，這對(duì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)新能源發(fā)展與電力系統(tǒng)運(yùn)行方式協(xié)調(diào)具有實(shí)際意義。

3、但是，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行還需以安全供電為基礎(chǔ)，上述方法大多還是從經(jīng)濟(jì)方面考慮，包括其中的運(yùn)行方式也是從經(jīng)濟(jì)最優(yōu)角度出發(fā)，對(duì)安全性考慮甚少，使得規(guī)劃出的方案可能因?yàn)榫植吭O(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題而造成區(qū)域停電，無(wú)法保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電力采集終端源荷可靠性約束的機(jī)組組合調(diào)度方法和裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中僅從經(jīng)濟(jì)角度考慮進(jìn)行電力系統(tǒng)機(jī)組規(guī)劃造成的無(wú)法保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電力采集終端源荷可靠性約束的機(jī)組組合調(diào)度方法，包括如下步驟：

3、1)根據(jù)電力采集終端源荷數(shù)據(jù)構(gòu)建發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)中的待求解變量包括系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組在各個(gè)時(shí)刻的開停機(jī)狀態(tài)和各發(fā)電機(jī)組在各個(gè)時(shí)刻的出力；

4、2)結(jié)合系統(tǒng)約束條件求解所述目標(biāo)函數(shù)得到待求解變量的最優(yōu)解，所述系統(tǒng)約束條件包括：在任一發(fā)電機(jī)組停運(yùn)后不會(huì)引起停電或負(fù)荷削減，任一輸電線路斷開均不會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)生額外停電損失或切負(fù)荷；利用所述最優(yōu)解對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。

5、進(jìn)一步地，其中發(fā)電機(jī)組包括燃煤機(jī)組、新能源機(jī)組和光熱機(jī)組；

6、所述在任一發(fā)電機(jī)組停運(yùn)后不會(huì)引起停電或負(fù)荷削減對(duì)應(yīng)的表達(dá)式為：

7、

8、

9、式中，qg-1表示任意一臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)后的燃煤機(jī)組集合；表示燃煤機(jī)組g的出力上限；pg,t,s表示燃煤機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；qcsp表示光熱機(jī)組的集合；表示光熱機(jī)組g的出力上限；表示光熱機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；表示新能源機(jī)組出力上限；sr+表示電力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)備用容量；表示輸電線路l的最大傳輸功率；qg-1(b)表示掛載母線節(jié)點(diǎn)b的任意一臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)后的燃煤機(jī)組集合；qd(b)表示掛載母線節(jié)點(diǎn)b的系統(tǒng)負(fù)荷集合；sl,b表示系統(tǒng)潮流分布轉(zhuǎn)移因子；pi,t,s表示發(fā)電機(jī)組i在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；qb表示輸電線路集合；di,t表示負(fù)荷i所對(duì)應(yīng)的ddi,t,s的上限；ddi,t,s表示負(fù)荷i在場(chǎng)景s時(shí)刻t的切負(fù)荷量；

10、所述任一輸電線路斷開均不會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)生額外停電損失或切負(fù)荷對(duì)應(yīng)的表達(dá)式為：

11、

12、式中，sl￠,b表示當(dāng)前緊急狀態(tài)的系統(tǒng)潮流分布轉(zhuǎn)移因子；qg(b)表示掛載母線節(jié)點(diǎn)b的燃煤機(jī)組集合。

13、進(jìn)一步地，所述目標(biāo)函數(shù)是以系統(tǒng)中的所有燃煤機(jī)組開停機(jī)費(fèi)用和、所有新能源發(fā)電場(chǎng)景下的燃煤機(jī)組發(fā)電成本以及系統(tǒng)中所有負(fù)荷切負(fù)荷量的總和最小為目標(biāo)。

14、進(jìn)一步地，新能源發(fā)電場(chǎng)景下的燃煤機(jī)組發(fā)電成本的表達(dá)式為：

15、

16、式中，fg()表示燃煤機(jī)組g的發(fā)電成本函數(shù)；pg,t,s表示燃煤機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；nk表示燃煤機(jī)組煤耗成本的分段數(shù)；表示燃煤機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t下的第i段線性化分段功率；表示燃煤機(jī)組g對(duì)應(yīng)的煤耗曲線在第i段的斜率與截距。

17、進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)組包括光熱機(jī)組；所述系統(tǒng)約束條件還包括：

18、傳熱流體熱功率平衡約束：光熱機(jī)組中光場(chǎng)部分在某一時(shí)刻通過(guò)光—熱轉(zhuǎn)換經(jīng)傳熱流體傳輸?shù)綗崃ρh(huán)的熱功率減去太陽(yáng)能功率得到的差值等于該光熱機(jī)組熱力循環(huán)系統(tǒng)在所述某一時(shí)刻的熱能與儲(chǔ)熱部分進(jìn)行熱交換的充熱功率減去放熱功率得到的差值；

19、光場(chǎng)熱功率平衡約束：光熱機(jī)組中光場(chǎng)部分在某一時(shí)刻的太陽(yáng)能功率等于該光熱機(jī)組中汽輪機(jī)在所述某一時(shí)刻的出力減去該光場(chǎng)設(shè)備在所述某一時(shí)刻損失的太陽(yáng)能得到的差值；

20、熱力循環(huán)的熱功率平衡約束：光熱機(jī)組中光場(chǎng)設(shè)備在某一時(shí)刻的太陽(yáng)能功率減去該光熱機(jī)組中汽輪機(jī)在所述某一時(shí)刻的出力與光場(chǎng)設(shè)備的熱電轉(zhuǎn)換系數(shù)的比值后得到的差值等于該光熱機(jī)汽輪機(jī)部分剛開機(jī)產(chǎn)生的熱損耗與表示光伏機(jī)組啟停狀態(tài)的變量的乘積；

21、限值約束：光熱機(jī)組的儲(chǔ)能部分在某一時(shí)刻的熱能、光熱機(jī)組汽輪機(jī)部分在某一時(shí)刻的出力、光熱機(jī)組汽輪機(jī)部分兩個(gè)相鄰時(shí)刻出力差、光熱機(jī)組熱力循環(huán)系統(tǒng)在某一時(shí)刻的熱能與儲(chǔ)熱部分進(jìn)行熱交換的充熱功率、光熱機(jī)組熱力循環(huán)系統(tǒng)在某一時(shí)刻的熱能與儲(chǔ)熱部分進(jìn)行熱交換的放熱功率分別在其對(duì)應(yīng)的上、下限約束范圍內(nèi)。

22、進(jìn)一步地，引入輔助決策變量將所述熱力循環(huán)的熱功率平衡約束的表達(dá)式改寫為：

23、

24、

25、

26、

27、

28、式中，表示光熱機(jī)組g光場(chǎng)部分在時(shí)刻t的太陽(yáng)能功率；表示引入的輔助決策變量；表示光熱機(jī)組g在時(shí)刻t的啟停狀態(tài)；表示光熱機(jī)組g汽輪機(jī)部分剛開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的熱損耗；nk表示燃煤機(jī)組煤耗成本的分段數(shù)；表示第k段的ak,g,t表示光熱機(jī)組g在時(shí)刻t第k段的斜率；表示光熱機(jī)組g在時(shí)刻t第k段的出力；bk表示光熱機(jī)組g在時(shí)刻t第k段的功率增加量；表示熱力機(jī)組g在時(shí)刻t的出力；和分別表示光熱機(jī)組第k段的出力的下限和上限；dk,g,t表示光熱機(jī)組g在時(shí)刻t第k段的0-1輔助變量。

29、進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)約束條件還包括電力平衡和線路可傳輸功率約束，該約束的表達(dá)式為：

30、

31、式中，qg、qcsp、qne、qd分別表示燃煤機(jī)組、光熱機(jī)組、新能源機(jī)組和負(fù)荷的集合；pg,t,s表示燃煤機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；表示光熱機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；pk,t,s表示新能源機(jī)組k在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力；di,t表示負(fù)荷i所對(duì)應(yīng)的ddi,t,s的上限；ddi,t,s表示負(fù)荷i在場(chǎng)景s時(shí)刻t的切負(fù)荷量；表示輸電線路l的最大傳輸功率；qb表示輸電線路集合；sl,b表示系統(tǒng)潮流分布轉(zhuǎn)移因子；qg(b)、qd(b)表示掛載母線節(jié)點(diǎn)b的發(fā)電機(jī)組集合和系統(tǒng)負(fù)荷集合；pi,t,s表示發(fā)電機(jī)組i在場(chǎng)景s時(shí)刻t的出力。

32、進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)約束條件還包括：

33、

34、

35、

36、

37、

38、

39、

40、

41、

42、式中，ug,t表示燃煤機(jī)組g在時(shí)刻t的開、停機(jī)狀態(tài)；ug,t-1、ug,t+m表示燃煤機(jī)組g在時(shí)刻t-1、t+m的開、停機(jī)狀態(tài)；表示燃煤機(jī)組g的最小開、停機(jī)時(shí)間限制；pg、表示燃煤機(jī)組g的出力下、上限；表示燃煤機(jī)組g在時(shí)刻t的開、停機(jī)決策；是燃煤機(jī)組g對(duì)應(yīng)的最大開、停機(jī)次數(shù)限制；pg,t,s、pg,t-1,s分別表示燃煤機(jī)組g在場(chǎng)景s時(shí)刻t、時(shí)間刻t-1的出力；表示燃煤機(jī)組g的向上、向下爬坡率限值；表示燃煤機(jī)組g在時(shí)刻t場(chǎng)景s下的第i段線性化分段功率；nk表示燃煤機(jī)組g煤耗成本的分段數(shù)。

43、進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)約束條件還包括：新能源機(jī)組在某一時(shí)刻的出力、負(fù)荷在某一時(shí)刻的切負(fù)荷量分別在其對(duì)應(yīng)的上、下限約束范圍內(nèi)。

44、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種電力采集終端源荷可靠性約束的機(jī)組組合調(diào)度裝置，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述處理器用于執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序指令以實(shí)現(xiàn)上述介紹的電力采集終端源荷可靠性約束的機(jī)組組合調(diào)度方法。

45、其有益效果為：本發(fā)明為改進(jìn)型發(fā)明創(chuàng)造，本發(fā)明在系統(tǒng)約束條件中設(shè)置n-1安全約束條件，具體為在任一發(fā)電機(jī)組停運(yùn)后不會(huì)引起停電或負(fù)荷削減，以及任一輸電線路斷開均不會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)生額外停電損失或切負(fù)荷，基于該約束條件來(lái)求得最佳的各發(fā)電機(jī)組的開停機(jī)安排和出力，利用該最佳的方案來(lái)進(jìn)行電力系統(tǒng)調(diào)度可以確保在任一發(fā)電機(jī)組停運(yùn)以及輸電線路斷開后不會(huì)造成區(qū)域停電，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行方式滿足電力安全生產(chǎn)需求，保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，使用戶獲得良好的用電體驗(yàn)。