本發(fā)明涉及水電站經(jīng)濟運行調(diào)度，涉及一種源網(wǎng)協(xié)調(diào)需求下的廠內(nèi)經(jīng)濟運行方法。

背景技術：

1、水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行，作為水電站電力生產(chǎn)的核心任務之一，不僅關乎水電站的經(jīng)濟效益，更是提升水資源利用效率的關鍵措施，也是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。其核心內(nèi)容在于，根據(jù)上級調(diào)度機構(gòu)下達的負荷指令，結(jié)合廠內(nèi)機組的運行特性和經(jīng)濟運行規(guī)則，實現(xiàn)廠內(nèi)各機組間經(jīng)濟合理的負荷分配。這一過程需要綜合考慮機組的運行成本、效率、維護周期以及電網(wǎng)的整體需求，以期達到最優(yōu)的經(jīng)濟效益和資源配置。

2、在傳統(tǒng)水電站運行模式中，廠內(nèi)經(jīng)濟運行多從站內(nèi)視角考慮運行方式的經(jīng)濟性和安全性，且主要關注于跟蹤上級調(diào)度機構(gòu)下達的有功負荷指令，而對電網(wǎng)側(cè)對于頻率穩(wěn)定性和支撐慣量的需求考慮不足。隨著電力市場的快速發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化，特別是近些年來，風能和太陽能等新能源的大規(guī)模開發(fā)和并網(wǎng)，電網(wǎng)對于頻率穩(wěn)定性的需求日益增長。在此背景下，電力系統(tǒng)更加重視發(fā)電側(cè)與電網(wǎng)側(cè)之間協(xié)調(diào)配合，源網(wǎng)協(xié)調(diào)的重要性日益凸顯。

3、為了滿足新型能源體系發(fā)展面臨的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性需求，當前采取的主要措施是配備靈活性的儲能參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，從而提升安全穩(wěn)定性支撐能力，但由于建設儲能設施存在成本高、安全性能差、地理條件要求高、建設周期長等諸多問題，僅通過建設配套的儲能設施難以從根本上解決上述問題。我國電力系統(tǒng)具有堅實的水電能源基礎，若能通過優(yōu)化運行手段優(yōu)化水電站運行模式，挖掘水電站運行對電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的支撐能力，將會極大提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種源網(wǎng)協(xié)調(diào)需求下的廠內(nèi)經(jīng)濟運行方法，此調(diào)度方法將網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量需求，融入到水電機組開停機計劃編制，并將其進一步反映在廠內(nèi)經(jīng)濟運行中，并考慮網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量變化的緊急情況下，實時調(diào)整機組運行方式，滿足網(wǎng)側(cè)關于頻率穩(wěn)定性需求的同時，兼顧了水電站源側(cè)的經(jīng)濟性、安全性等需求；通過該方法獲得的廠內(nèi)運行方案，更能夠適應大規(guī)模新能源不斷饋入電網(wǎng)背景下的新型能源體系運行模式，具有更廣泛的優(yōu)越性。

2、為了實現(xiàn)上述的技術特征，本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種源網(wǎng)協(xié)調(diào)需求下的廠內(nèi)經(jīng)濟運行方法，包括以下步驟：

3、s1，制定日前廠內(nèi)機組開停機計劃：

4、根據(jù)預測次日負荷和轉(zhuǎn)動慣量網(wǎng)側(cè)需求，結(jié)合場站側(cè)機組可啟停狀態(tài)，確定日前機組廠內(nèi)機組開停機計劃；

5、s2，獲得日前廠內(nèi)各機組負荷分配方式：

6、根據(jù)預測次日負荷需求，結(jié)合確定的日前機組廠內(nèi)機組開停機計劃，按照經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型確定日前廠內(nèi)各機組負荷分配方式；

7、s3，更新廠內(nèi)機組開停機計劃：

8、根據(jù)網(wǎng)側(cè)實時下達轉(zhuǎn)動慣量需求，實時校核廠內(nèi)機組開停機計劃是否滿足網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量要求，缺額時新增可啟動機組；

9、s4，更新余留期廠內(nèi)各機組負荷分配方式：

10、根據(jù)預測次日負荷需求，結(jié)合更新的日前機組廠內(nèi)機組開停機計劃，按照經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型更新日前廠內(nèi)各機組負荷分配方式。

11、優(yōu)選的，所述s1中具體包括：

12、s1-1，確定啟動機組組合型式：

13、根據(jù)場站機組檢修計劃，獲得可開啟的機組對象；同時，根據(jù)網(wǎng)側(cè)負荷計劃，按照啟動機組的額定功率之和大于負荷要求的原則，確定啟動機組組合型式；

14、s1-2，確定日前機組開停機計劃：

15、根據(jù)網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量需求，篩選出滿足條件的啟動機組組合型式，在滿足條件的啟動機組組合型式中，以機組啟停時間約束來進一步篩查符合條件的機組開機型式，并按照機組耗水率排序，以最小開機臺數(shù)為原則，確定日前機組開停機計劃。

16、優(yōu)選的，所述s1-1中按照啟動機組的額定功率之和大于負荷要求的原則具體公式為：

17、；

18、式中： n為啟動機組的數(shù)量；為第 i臺機組的額定功率；為要求的負荷功率。

19、優(yōu)選的，所述s2中具體包括：

20、s2-1，構(gòu)建經(jīng)濟負荷分配模型：

21、在s1-2確定日前機組開停機的基礎上，在給定負荷的前提下，以最小耗水量為目標，構(gòu)建水電站開機機組間的經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型；

22、s2-2，優(yōu)化求解獲得機組負荷分配方案：

23、采用人工蜂群算法求解s2-1建立的經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型。

24、優(yōu)選的，所述s2-1中經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型，即目標函數(shù)為：

25、；

26、式中：為目標函數(shù)； t為時段數(shù)； k為機組數(shù)；為 t時段第 k臺機組的下泄流量；為時段顆粒度；為 t時段第 k臺機組的開停機狀態(tài)，=1時，表示開機，=0時，表示停機；為開機損耗；為停機損耗。

27、優(yōu)選的，經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型的約束條件包括：有功平衡限制、避開振動區(qū)要求、下泄流量限制、水庫庫容限制、連續(xù)方程、水量平衡方程和機組啟停限制；

28、所述有功平衡限制：

29、；

30、避開振動區(qū)要求：

31、；

32、下泄流量限制：

33、；

34、水庫庫容限制：

35、；

36、連續(xù)方程和水量平衡方程：

37、；

38、機組啟停限制：

39、；

40、式中：為水電站次日 t時段計劃出力；為 k機組第 j個振動區(qū)數(shù)據(jù)；、分別為 k機組第 j個振動區(qū)的上下邊界；為水電站 t時段下泄流量；、分別為水電站 t時段下泄流量最小值、最大值；、分別為水電站 t時段水庫庫容最小值、最大值；為水電站 t時段棄水流量；為 t時段入庫流量；為 t時段初水庫庫容；、表示機組 k最小開、停機時間。

41、優(yōu)選的，所述s2-2采用人工蜂群算法求解目標函數(shù)具體包括以下四個階段：

42、初始化階段：

43、；

44、式中：為第 i個蜜源 d維度上的值， d=1，2，…， d； d為解空間維數(shù)；為（0,1）上服從均勻分布的隨機數(shù)；和分別為潛在解 d維值的上、下限；

45、雇傭蜂階段：

46、；

47、式中：為蜜源 i的適應度值；為蜜源 i對應解的目標函數(shù)值；

48、觀察蜂階段：

49、；

50、；

51、式中：為觀察蜂跟隨第 j個雇傭蜂的概率；為蜜源數(shù)量；為[-1,1]上服從均勻分布的隨機數(shù)；為隨機選擇的第 k個蜜源 d維上的值；為更新之后的值；

52、偵察蜂階段：

53、隨機搜索新蜜源；

54、以各個機組出力向量作為蜜源，在機組可行出力中隨機生成初始解，采用人工蜂群算法進行優(yōu)化求解，最終獲得最優(yōu)負荷分配方案。

55、優(yōu)選的，所述s3中具體包括：

56、s3-1，根據(jù)網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量下達需求確定開機數(shù)量：

57、緊急情況下，電網(wǎng)會根據(jù)電網(wǎng)運行情況實時調(diào)整轉(zhuǎn)動慣量需求，由此下達未來一段時間內(nèi)增加轉(zhuǎn)動慣量，并結(jié)合可開機機組運行參數(shù)信息，確定需要新增開機數(shù)量；

58、s3-2，更新廠內(nèi)機組開停機安排：

59、針對有新增開機需求的各運行時間時段，將可開機機組按照耗水率從小到大進行排序，選擇排名等于新增開機數(shù)量的前幾個機組作為開機安排，在日前機組開停機計劃的基礎上，更新廠內(nèi)機組開停機安排。

60、優(yōu)選的，所述s4中具體包括：

61、s4-1，余留期廠內(nèi)經(jīng)濟運行模型構(gòu)建：

62、在s3-2更新的廠內(nèi)機組開停機的基礎上，在給定余留期負荷的前提下，以最小耗水量為目標，構(gòu)建余留期水電站開機機組間的經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型；

63、s4-2，模型求解：

64、采用s2-2中的人工蜂群算法，優(yōu)化求解獲得機組負荷分配方案。

65、優(yōu)選的，所述s4-1中構(gòu)建余留期水電站開機機組間的經(jīng)濟負荷分配數(shù)學模型具體為：

66、；

67、式中：為目標函數(shù)； t為余留期時段數(shù)； k為機組數(shù)；為 t時段第 k臺機組的下泄流量；為時段顆粒度；為 t時段第 k臺機組的開停機狀態(tài)，=1時，表示開機，=0時，表示停機；為開機損耗；為停機損耗。

68、本發(fā)明有如下有益效果：

69、1、本方法將網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量需求，融入到水電機組開停機計劃編制，并將其進一步反映在廠內(nèi)經(jīng)濟運行中，并考慮網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)動慣量變化的緊急情況下，實時調(diào)整機組運行方式，滿足網(wǎng)側(cè)關于頻率穩(wěn)定性需求的同時，兼顧了水電站源側(cè)的經(jīng)濟性、安全性等需求。

70、2、通過本發(fā)明方法獲得的廠內(nèi)運行方案，更能夠適應大規(guī)模新能源不斷饋入電網(wǎng)背景下的新型能源體系運行模式，具有更廣泛的優(yōu)越性。