一種高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)節(jié)能降損技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降 損控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大規(guī)模新能源基地面臨電網(wǎng)消納水平有限、外 送通道狹窄、外送能力受阻等一系列技術(shù)困境。與此同時，新能源的大規(guī)模外送還對電網(wǎng)造 成一系列附加影響，主要表現(xiàn)在:新能源的大規(guī)模遠距離輸送以及其隨機性和波動性特點， 造成途經(jīng)電網(wǎng)的網(wǎng)損顯著增加;新能源與常規(guī)電源的逆向分布特點，使得源-源互補的運行 調(diào)度模式除受電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)約束外還會造成大量的電網(wǎng)附加損耗;隨著新能源基地裝機容 量的飛速發(fā)展，常規(guī)水、火電的調(diào)峰能力和電網(wǎng)傳統(tǒng)的調(diào)度控制方式已經(jīng)不能滿足大規(guī)模 新能源的送出需求。
[0003] 在電網(wǎng)輸電網(wǎng)損急增、常規(guī)電源調(diào)峰能力不足、新能源外送受阻等一系列瓶頸制 約下，亟需開辟新思路、發(fā)現(xiàn)新模式、尋求新方法來解決新能源基地發(fā)展和電網(wǎng)節(jié)能降損的 雙向矛盾。而將具有可調(diào)節(jié)和可中斷特點的高載能負荷參與調(diào)節(jié)，實現(xiàn)荷源協(xié)調(diào)控制，可達 到新能源就地消納和降損節(jié)能的雙重目標。
[0004] 因此，需要提出一種控制方法來解決大規(guī)模風電接入電網(wǎng)運行中所產(chǎn)生的電網(wǎng)損 耗問題，促進新能源的就地消納，提高新能源的利用效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損 控制方法促進電網(wǎng)節(jié)能降損，提高電網(wǎng)對新能源發(fā)電的消納能力，緩解常規(guī)電源對新能源 調(diào)峰和調(diào)頻的壓力。
[0006] -種高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法，所述控制方法包括以下步驟：
[0007] S1，確定高載能負荷對網(wǎng)損的影響機理，分析高載能負荷接入電網(wǎng)后對電網(wǎng)損耗 的影響；
[0008] S2,確定常規(guī)電源對網(wǎng)損的影響機理，分析常規(guī)電源接入電網(wǎng)后對電網(wǎng)損耗的影 響；
[0009] S3，在步驟S1和步驟S2的基礎(chǔ)上，確定源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型；
[001 0] S4，在步驟S3的源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，確定高載能負荷和常規(guī)電源 的多時間尺度降損控制框架圖。
[0011] 優(yōu)選地，所述S3包括以下步驟：
[0012] S301，確定高載能負荷降損的數(shù)學模型，通過對高載能負荷的調(diào)節(jié)特性以及相應 的約束條件進行研究，得到高載能負荷降損的數(shù)學模型；
[0013] S302,確定常規(guī)電源降損的數(shù)學模型，通過對常規(guī)電源的調(diào)節(jié)特性以及相應的約 束條件進行研究，得到常規(guī)電源降損的數(shù)學模型；
[0014] S303,確定源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型，綜合高載能負荷和常規(guī)電源兩者的調(diào)節(jié)特 性和優(yōu)缺點，制定源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型。
[0015] 優(yōu)選地，所述S4包括以下步驟：
[0016] S401，根據(jù)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求、風電預測周期和源荷元件的調(diào)節(jié)特性共同決定 了不同時間尺度的劃分，分為小時-分-秒三個階梯來逐時段滾動優(yōu)化降損，將風電預測偏 差在多個時間尺度上逐級消化，逐步實現(xiàn)控制目標；
[0017] S40 2，在S401的基礎(chǔ)上，確定高載能負荷和常規(guī)電源的多時間尺度降損控制框架 圖。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0019] 本發(fā)明提供一種高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法，在確認了高載能負荷 和常規(guī)電源對網(wǎng)損的影響機理后，建立了相應的降損模型，提高電網(wǎng)的新能源利用效率，提 高電網(wǎng)消納大規(guī)模新能源發(fā)電的能力，促進調(diào)度控制的智能化建設(shè)的方面提供指導。
【附圖說明】
[0020] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0021] 圖1是本發(fā)明高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法的控制流程圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法的控制框架圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明為高載能負荷降損電網(wǎng)示意圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明為常規(guī)電源降損電網(wǎng)示意圖；
【具體實施方式】
[0025] 為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細的結(jié)構(gòu)。顯然，本 發(fā)明實施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實 施例詳細描述如下，除詳細描述的這些實施例外，還可以具有其他實施方式。
[0026] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0027] 圖1本發(fā)明高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法的控制流程圖；圖1中，本發(fā) 明提供的高載能負荷與常規(guī)電源協(xié)調(diào)降損控制方法包括以下步驟：
[0028] S1，確定研究高載能負荷對網(wǎng)損的影響機理，分析高載能負荷接入電網(wǎng)后對電網(wǎng) 損耗的影響；
[0029] S2,確定研究常規(guī)電源對網(wǎng)損的影響機理，分析常規(guī)電源接入電網(wǎng)后對電網(wǎng)損耗 的影響；
[0030] S3，在S1和S2的基礎(chǔ)上，確定源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型；
[0031 ] S4，在S3的源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，確定考慮高載能負荷和常規(guī)電源 的多時間尺度降損控制策略，主要包括多時間尺度源荷降損控制框架圖；
[0032] 所述S3包括以下步驟：
[0033] S301:確定高載能負荷降損的數(shù)學模型，通過對高載能負荷的調(diào)節(jié)特性以及相應 的約束條件進行研究，可以得到高載能負荷降損的數(shù)學模型；
[0034] 高載能負荷降損的數(shù)學模型的調(diào)度對象包括電解鋁、硅冶煉、鐵合金負荷以及高 載能負荷的自備電廠。其中電解鋁，硅冶煉和鐵合金的調(diào)度涉及多時段耦合，需要在數(shù)小時 前生成調(diào)度指令，所以是動態(tài)優(yōu)化問題;而自備電廠的爬坡率約束相比前幾者比較寬松，因 此自備電廠的降損數(shù)學模型可以認為是實時的、一個時間點的。
[0035]高載能負荷降損的目標函數(shù) [0036]支路i_j上流經(jīng)的功率是：
[0037] - U,U t (g" cos 0,, -f- btj sin 0,,)
[0038] P" = U)gu - U {gu cos 〇.;, + hri sin 0jt)
[0039] 式中：Pij，Pji表示支路i-j流經(jīng)的功率，Ui，Uj是節(jié)點i，j的電壓幅值，gij是支路i-j 的電導，bij是支路i-j的電納，0#，0#是節(jié)點i，j的電壓相角差。其中：，式中，rij， xij分別為支路i-j的電阻和電抗。
[0040] 由此可見，=4 +4 + ，A Py即為支路i-j的損 耗。
[0041] 在電壓的標幺值約等于1的條件下，可以化簡為
[0042] APij ? Sgijd-coseij)在0ij較小的條件下，式中2(l-cos0ij)與《的誤差為的高 階無窮小，所以
[0043] AR * gij0t
[0044] 所以，高載能負荷降損的目標函數(shù)是：
[0045] min Z Z SA^'f T /eX
[0046] 式中：T表示待優(yōu)化的時段集合，L是支路集合，gjP A 0:分別是第1條支路的電導和 功角差。
[0047] 高載能負荷降損的約束條件 [0048]①節(jié)點有功平衡約束：
[0049] P = Pg-PL〇ad-I： APi〇ss
[0050] P、Pg、PL〇ad、I： APlQS@節(jié)點注入功率、發(fā)電機功率、負荷功率、與該節(jié)點相連的支 路損耗的等效功率。
[0051 ]②直流潮流約束
[0053] ③平衡母線功角約束
[0054] 9siack = 0
[0055] ④在優(yōu)化過程中需要保證關(guān)鍵斷面功率在約束范圍以內(nèi)：
[0057] $分別指支路i-j斷面功率的最小值和最大值
[0058]⑤電解鋁、硅、鐵合金，以及自備電廠的約束
[0059]電解鋁負荷調(diào)節(jié)的約束條件
[0060] toff-ton > 4hPl〇ad( t) = 1.05Prated , ton < t < toff
[0061] 硅冶煉負荷、鐵合金負荷調(diào)節(jié)的約束條件
[0062] toff-ton < TmaxPload(t) =nPrated,ton < t < toff
[0063] Wf，Un是高載能負荷啟停的時刻，Prated是高載能負荷的正常容量，？1。 3(1是高載能 負荷的調(diào)節(jié)容量。
[0064] S302:確定常規(guī)電源降損的數(shù)學模型，通過對常規(guī)電源的調(diào)節(jié)特性以及相應的約 束條件進行研究，可以得到常規(guī)電源降損的數(shù)學模型；
[0065]常規(guī)電源降損的目標函數(shù)
[0066] min Z lei
[0067]常規(guī)電源降損的約束條件 [0068]①節(jié)點有功平衡約束：
[0069] P = Pg-PL〇ad-I： APi〇ss
[0070] P、Pg、PL〇ad、I： APlQS@節(jié)點注入功率、發(fā)電機功率、負荷功率、與該節(jié)點相連的支 路損耗的等效功率。
[0071] ②直流潮流約束
[0073] ③平衡母線功角約束
[0074] 9slack = 0
[0075] ④在優(yōu)化過程中需要保證關(guān)鍵斷面功率在約束范圍以內(nèi)：
[0077]⑤發(fā)電機組的約束
[0078] 常規(guī)電源調(diào)節(jié)的約束條件與自備電廠的約束條件類似，主要是功率上下限約束和 爬坡率約束。
[0079] Pmin < P < Pmax
[0080] A Pmin < A P < A Pmax
[0081] S303:確定源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型，綜合高載能負荷和常規(guī)電源兩者的調(diào)節(jié)特 性和優(yōu)缺點，制定源荷協(xié)調(diào)降損的數(shù)學模型。
[0082] 綜合高載能負荷和常規(guī)電源兩者降損的數(shù)學模型，可以得到兩者協(xié)調(diào)降損的數(shù)學 模型。
[0083]源荷降損的目標函數(shù)
[0084] min IX I e L
[0085]約束條件是：
[0086]①節(jié)點注入功率是發(fā)電與負荷之差：