一种电网中新能源容量配比分层优化方法

摘要

本发明公开了一种电网中新能源容量配比分层优化方法。本发明分为内外两层进行迭代计算，计算模型如下：内层在考虑该地区新能源特性的基础上对其出力进行时间序列建模，以电网节能减排效益最佳为目标，综合考虑负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素，建立了计及新能源发电的年度时序生产模拟仿真模型；外层为容量配比优化模型，以内层模型的节能减排效益为适应度函数更新个体寻优方向，确定新能源发电配比容量，减少了随机生成新能源装机容量的盲目性，提高了优化效率和精度。本发明可用于省级电网新能源容量优化，对省（区）电网的新能源装机容量规划、低碳电力要求下的网源规划和实际电力系统调度都具有重要的指导意义。

主权项

一种电网中新能源容量配比分层优化方法，所述电网中的电能来源包括火电以及至少一种新能源，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：步骤1、初始化电网中各类新能源的装机容量，作为外层优化模型的初始值；步骤2、将外层优化模型得到的当前各类新能源的装机容量输入内层优化模型；内层优化模型通过求解以下模型，得到在当前各类新能源的装机容量下，使得二氧化碳排放量F最小的火电机组的全年运行状态：$\min F=\underset{j=1}{\overset{N_j}{\Sigma }}\underset{t=1}{\overset{T}{\Sigma }}\{{\alpha }_j{Y}_j^t+{\beta }_j{Z}_j^t+a_j{P}_j^t+b_j\}·\gamma$受约束于：$P_j^{t+1}-P_j^t\le {\mathrm{\Delta P}}_j^{up}$$P_j^t-P_j^{t+1}\le {\mathrm{\Delta P}}_j^{down}$$X_j^t·P_j^{min}\le P_j^t\le X_j^t·P_j^{max}$$0\le Y_j^t+Z_j^t\le 1$$Y_j^t+\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{Z}_j^{t+i}\le 1$$Z_j^t+\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{Y}_j^{t+i}\le 1$$P_{BY}^t=C_j^b·H_j^t$$H_j^t·C_j^b\le P_{CQ}^t\le P_j^{max}-H_j^t·C_j^v$$\underset{j=1}{\overset{N_j}{\Sigma }}{P}_j^t+P_0^t=P_1^t$$-\underset{j=1}{\overset{N_j}{\Sigma }}{p}_j^{max}-C_N^t\le -P_1^t-S_p$$\underset{j=1}{\overset{N_j}{\Sigma }}{P}_j^{min}+C_N^t\le P_1^t-S_N$$0\le P_i^t\le N_i·P_i^{t*},i=1,2,...,CL$其中，为二进制变量，表示第j台火电机组t时刻的启动状态，1表示机组正在启动，0表示机组不在启动状态；也为二进制变量，表示第j台火电机组t时刻停机状态，1表示机组正在停机，0表示机组不在停机状态；为t时刻的第j台火电机组出力；以及均为自变量；N_j表示参与优化火电机组的总台数；T表示内层优化模型一次仿真时间长度；α_j为第j台火电机组启机煤耗；β_j为第j台火电机组停机煤耗；a_j为单台火电机组煤耗随功率变化斜率；b_j为单台火电机组煤耗常数；γ为二氧化碳排放系数；分别为第j台火电机组的上爬坡率和下爬坡率；分别为第j台火电机组的最小出力值和最大出力值；为二进制变量，表示第j台火电机组t时刻运行状态，1表示机组正在运行，0表示机组没有运行；k为预设的最小启机或停机的时间步长；分别为供热期内，火电机组中背压式供热机组和抽气式供热机组t时刻的出力；为t时刻热负荷大小；为供热机组热电耦合系数；为t时刻电网的总用电负荷；为t时刻电网接纳的各类新能源产生的电力之和；S_p、S_N分别为电网正/负旋转备用；为新能源发电在各时段的可信容量；为t时刻电网接纳的第i类新能源产生的电力；N_i为外层优化模型输入的电网中第i类新能源的装机容量；为电网中第i类新能源长时间尺度出力时间序列的归一化值；CL为电网中新能源的类别总数；步骤3、将得到的最小二氧化碳排放量输出至外层优化模型；步骤4、外层优化模型判断是否满足预设的迭代终止条件，如是，则将二氧化碳排放量最小的各新能源的装机容量N_i以及火电机组的启动状态停机状态和火电机组出力作为最终的优化结果输出，优化结束；如否，则以内层优化模型输出的最小二氧化碳排放量作为适应度函数值，对各类新能源的装机容量进行更新，然后转至步骤2。