一種基于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃制定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃制定方法，該方法包括以下步驟：獲取電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定用電需求；基于“三公”調(diào)度和節(jié)能調(diào)度平衡電量并調(diào)節(jié)電力；根據(jù)水火協(xié)調(diào)約束需求確定水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化模型的約束條件；確定優(yōu)化目標(biāo)；進(jìn)行水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化計算，確定發(fā)電計劃。該方法針對含有大規(guī)模水電接入調(diào)度機(jī)構(gòu)的電網(wǎng)運(yùn)行與計劃編制特點(diǎn)，結(jié)合水電運(yùn)行及水火協(xié)調(diào)優(yōu)化特性，優(yōu)化目標(biāo)包括火電和水電機(jī)組的運(yùn)行成本、機(jī)組出力調(diào)整罰函數(shù)，通過水電和火電機(jī)組的相互協(xié)調(diào)消峰填谷，以減少系統(tǒng)中機(jī)組的出力總調(diào)整幅度，從而減少系統(tǒng)內(nèi)機(jī)組功率調(diào)整損耗。
【專利說明】一種基于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃制定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含有大規(guī)模水電接入的電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的方法，具體講涉及一種基 于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃制定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源與環(huán)境之間的矛盾也日趨嚴(yán)峻，如何提高能源利用效 率，節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染是當(dāng)前面臨的一項重要課題。提升清潔能源占比以及電網(wǎng) 對其消納能力是解決該問題的主要手段之一。清潔能源的種類主要有水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電 能，而水電與其他清潔能源相比，具有成本低廉，調(diào)節(jié)靈活，蘊(yùn)藏豐富等明顯優(yōu)勢，成為電力 系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。隨著新機(jī)組的不斷投運(yùn)，水電總裝機(jī)容量也在飛速增長。
[0003] 雖然水電具有諸多優(yōu)勢，但是在實(shí)際電力調(diào)度生產(chǎn)過程中，含有大規(guī)模水電接入 的電力系統(tǒng)十分復(fù)雜。受水火電之間的耦合關(guān)系和徑流式水電不確定性等因素的影響，其 發(fā)電計劃安排成為一個復(fù)雜的優(yōu)化問題。水火混合系統(tǒng)的調(diào)度中，傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方式通 常將其分解成水電子問題和火電子問題。這樣的分解可以降低求解難度，但以犧牲求解的 整體優(yōu)化性為代價，難以實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。并且，在安排水電機(jī)組發(fā)電計劃時，由于存 在豐水期棄水和機(jī)組振動區(qū)等特性，還需考慮水電彈性電量和離散出力約束，從而使問題 更加復(fù)雜，其安全約束優(yōu)化調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌险麛?shù)規(guī)劃問題（MILP)。構(gòu)建水火混合系統(tǒng)和求 解全局水火協(xié)調(diào)優(yōu)化模型較為困難，因?yàn)槠渲行枰幚泶笠?guī)模非線性多目標(biāo)復(fù)雜多約束多 時段和混合整數(shù)規(guī)劃問題。
[0004] 同時，在實(shí)際電力生產(chǎn)中要求發(fā)電計劃安排除了支持現(xiàn)有"三公"調(diào)度模式外，還 需支持節(jié)能調(diào)度和電力市場等多種調(diào)度模式。電力市場的目標(biāo)在滿足系統(tǒng)和機(jī)組約束的前 提下最小化購電費(fèi)用，所以在電力市場模式下各機(jī)組購電費(fèi)用曲線可用來驅(qū)動水電和火電 的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。但是在"三公"調(diào)度和節(jié)能調(diào)度模式下，無購電費(fèi)用曲線，需要選擇其他 方式驅(qū)動水火協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。
[0005] 因此，需要提供一種考慮多目標(biāo)的水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃的制定方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃 制定方法。
[0007] 實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：
[0008] -種基于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃制定方法，其改進(jìn)之處在于：所述方法包 括以下步驟：
[0009] I、獲取電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定用電需求；
[0010] II、基于"三公"調(diào)度和節(jié)能調(diào)度平衡電量并調(diào)節(jié)電力；
[0011] III、根據(jù)水火協(xié)調(diào)約束需求確定水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化模型的約束條件；
[0012] IV、確定優(yōu)化目標(biāo)；
[0013] V、進(jìn)行水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化計算，確定發(fā)電計劃。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟I包括以下步驟：
[0015] S101、獲取調(diào)度機(jī)構(gòu)的聯(lián)絡(luò)線計劃、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、母線負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、斷面 信息及電廠申報的計劃電量和建議出力；
[0016] S102、根據(jù)所述聯(lián)絡(luò)線計劃、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、母線負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、斷面信息確 定用電需求；
[0017] S103、根據(jù)所述電廠申報的計劃電量和建議出力，確定機(jī)組發(fā)電能力；獲取所述水 電機(jī)組離散出力信息，使所述水電機(jī)組避開振動區(qū)。
[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟II中包括以下步驟：
[0019] S201、基于"三公"調(diào)度和節(jié)能調(diào)度，根據(jù)聯(lián)絡(luò)線計劃和系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)確定用 電需求電量；
[0020] S202、按照水電棄水最少和火電能耗等級原則，分配除去電廠申報電量總加后的 剩余電量；
[0021] S203、修正所述電廠申報的建議出力和水電離散出力。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟III中，所述約束條件包括：根據(jù)系統(tǒng)平衡約束條件和網(wǎng)絡(luò)安 全約束要求形成的系統(tǒng)約束、根據(jù)機(jī)組運(yùn)行上下限值和爬坡率形成的機(jī)組運(yùn)行約束及根據(jù) 水電機(jī)組運(yùn)行特性形成的水電控制約束。
[0023] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)約束包括按下式（1)、（2)、（3)分別表示的功率平衡約束、支 路傳輸功率約束和斷面?zhèn)鬏敼β始s束；
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電計劃制定方法，其特征在于：所述方法包括以下 步驟：
1. 獲取電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定用電需求； II、 基于"三公"調(diào)度和節(jié)能調(diào)度平衡電量并調(diào)節(jié)電力； III、 根據(jù)水火協(xié)調(diào)約束需求確定水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化模型的約束條件； IV、 確定優(yōu)化目標(biāo)； V、 進(jìn)行水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化計算，確定發(fā)電計劃。
2. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述步驟I包括以下步驟： 5101、 獲取調(diào)度機(jī)構(gòu)的聯(lián)絡(luò)線計劃、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、母線負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、斷面信息 及電廠申報的計劃電量和建議出力； 5102、 根據(jù)所述聯(lián)絡(luò)線計劃、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、母線負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、斷面信息確定用 電需求； 5103、 根據(jù)所述電廠申報的計劃電量和建議出力，確定機(jī)組發(fā)電能力；獲取所述水電機(jī) 組離散出力信息，使所述水電機(jī)組避開振動區(qū)。
3. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述步驟II中包括以下步驟： 5201、 基于"三公"調(diào)度和節(jié)能調(diào)度，根據(jù)聯(lián)絡(luò)線計劃和系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)確定用電需 求電量； 5202、 按照水電棄水最少和火電能耗等級原則，分配除去電廠申報電量總加后的剩余 電量； 5203、 修正所述電廠申報的建議出力和水電離散出力。
4. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述步驟III中，所述約束條件包括： 根據(jù)系統(tǒng)平衡約束條件和網(wǎng)絡(luò)安全約束要求形成的系統(tǒng)約束、根據(jù)機(jī)組運(yùn)行上下限值和爬 坡率形成的機(jī)組運(yùn)行約束及根據(jù)水電機(jī)組運(yùn)行特性形成的水電控制約束。
5. 如權(quán)利要求4所述的制定方法，其特征在于：所述系統(tǒng)約束包括按下式（1)、（2)、（3) 分別表示的功率平衡約束、支路傳輸功率約束和斷面?zhèn)鬏敼β始s束；
(1) 式中，Pi⑴為機(jī)組i在時段t的出力值，PlMd(t)為在時段t的系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測值，Ne為 機(jī)組總數(shù)·
(2) 式中，Sfn 分別為支路k在時段t的傳輸功率下限和傳輸功率上限，ι^.α) 為機(jī)組i在時段t和分段j對應(yīng)的開停狀態(tài)值，隊為機(jī)組分段折線段數(shù)；
(3) 式中，彳_(〇、C7(〇分別為斷面k在時段t的傳輸功率下限和傳輸功率上限。
6. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述機(jī)組運(yùn)行約束包括按下式（4)表 示的機(jī)組限值約束和按下式（5)、（6)表示的爬坡約束；
(4) 式中，已(t) 分別為機(jī)組i在t時刻的出力下限和出力上限； 伙)，卜 1H(2 -
tjt)·
心(卜 1_) + (5) 和你 -1)-
V.//)
Jt-mP,(t) + P：,mrn(() (6) 式中，/ΠΟ, /fMW(〇分別為機(jī)組i在t時刻的上下爬坡限值。
7. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述水電控制約束包括按下式（7)、（8) 分別表示的機(jī)組離散出力約束和"三公"約束； Pi (t) ^ Pdiscretei；k or (7) Pi (t)彡 Pdiscrete#" k e 1，2, · · · ND-1，Pi e Phydr 式中，Pdiscreteu為機(jī)組i在分段k下的離散出力值；ND為離散出力分段總數(shù)；Phyto 為水電機(jī)組；
式中，QHp QMp QQ分別為機(jī)組i高峰、平段和低谷電量；N_、NMI_、NOT分別為高峰、 平段和低谷分段數(shù)；tHKH、tMIDIM、分別為高峰、平段和低谷時刻；MI、hle分別為低高 比上限和低高比下限。
8. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述步驟IV中，所述優(yōu)化目標(biāo)包括機(jī) 組運(yùn)行成本、機(jī)組出力調(diào)整懲罰系數(shù)和電量偏差懲罰系數(shù)； 所述優(yōu)化目標(biāo)的函數(shù)如下（9):
式中，F(xiàn)i為機(jī)組運(yùn)行成本函，PPi pmalty為機(jī)組出力調(diào)整懲罰系數(shù)，QPi pmalty為電量偏差 懲罰系數(shù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的制定方法，其特征在于：所述步驟V包括以下步驟： S501、根據(jù)機(jī)組運(yùn)行成本出力調(diào)整罰函數(shù)、電量偏差罰函數(shù)、所述系統(tǒng)運(yùn)行約束、所述 機(jī)組運(yùn)行約束、所述水電控制約束和所述"三公"調(diào)度約束，確定水火協(xié)調(diào)的安全約束發(fā)電 計劃模型； 5502、 根據(jù)所述發(fā)電計劃模型進(jìn)行水火協(xié)調(diào)聯(lián)合優(yōu)化計算； 5503、 判斷優(yōu)化結(jié)果是否有安全越限，若存在安全越限，則返回步驟III調(diào)整約束條 件；若無安全越限，則生成機(jī)組發(fā)電計劃，確定所述電網(wǎng)發(fā)電計劃。
【文檔編號】G06Q50/06GK104299072SQ201410509579
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】朱翊, 丁強(qiáng), 張傳成, 韓彬, 許丹, 劉鵬, 燕京華, 崔輝, 戴賽, 黃國棟, 李曉磊, 曾莉麗, 門德月 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)浙江省電力公司