一种多能源联合发电系统运行模拟的优化方法

摘要

本发明公开了电力系统运行和调度技术领域，尤其涉及一种多能源联合发电系统运行模拟的优化方法。选取数日或一周作为调度周期，根据风力、光伏等间歇性电源出力的预测偏差值，建立风电、光伏能源出力的预期场景；在多能源联合发电系统中先确定机组出力可以灵活调节的水电机组在负荷曲线中的工作位置，然后从调度周期的初始时段出发，安排火电机组组合方式并以优化运行成本为局部目标对各类型机组合理分配负荷，进而形成针对各时段内运行机组的负荷调节充裕度区间，最后通过不断选择和更新各个时段内机组的负荷调节充裕度区间，最终实现整个调度周期内的机组组合安排以及负荷在机组间的分配。本发明保证了系统功率平衡与稳定运行。

主权项

一种多能源联合发电系统运行模拟的优化方法，其特征是所述方法包括：步骤1：设定调度周期并将所述调度周期等分成T个时段；步骤2：设定每个时段抽样场景数目N，并确定各个时段每个抽样场景的风电机组和光电机组混合出力值其中，m＝1,2,...,N，j＝1,2,...,T；步骤3：根据公式P_L1,j＝P_L,j‑P_f,j计算每个时段系统中可调节型发电机组应承担的负荷P_L1,j，并将P_L1,j记为第一等值负荷；所述系统中可调节型发电机组包括可调节型水电机组和可调节型火电机组；P_L,j为第j个时段系统应承担的总负荷；P_f,j为第j个时段系统中除可调节型发电机组之外的发电机组提供的负荷；步骤4：根据公式计算每个时段系统中可调节型火电机组应承担的负荷P_L2,j，并将P_L2,j记为第二等值负荷；同时，计算每个时段可调节型水电机组向上调节极限值和向下调节极限值μ_Hi,j为第j个时段第Hi个可调节型水电机组的工作状态，当第j个时段第Hi个可调节型水电机组投入运行时，μ_Hi,j＝1；当第j个时段第Hi个可调节型水电机组未投入运行时，μ_Hi,j＝0；P_Hi,j为第j个时段第Hi个可调节型水电机组的输出功率且P_Hi,j＝η_Hi×g×(H_up,Hi,j‑H_down,Hi,j)×Q_Hi,j；η_Hi为第Hi个可调节型水电机组的发电效率系数；g为重力常数；H_up,Hi,j为第j个时段第Hi个可调节型水电机组的坝上水位；H_down,Hi,j为第j个时段第Hi个可调节型水电机组的下游水位；Q_Hi,j为第j个时段第Hi个可调节型水电机组的发电平均流量；N_H为可调节型水电机组的数量；μ_Hp,j为第j个时段抽水蓄能发电机组的抽水状态，当第j个时段抽水蓄能发电机组投入运行时，μ_Hp,j＝1，当第j个时段抽水蓄能发电机组未投入运行时，μ_Hp,j＝0；P_Hp,j为第j个时段抽水蓄能发电机组的抽水功率；步骤5：确定可调节型火电机组的初始投入运行状态；具体是，分别计算调度周期前5个时段的第二等值负荷最大值和前5个时段的第二等值负荷最小值，按照第一设定顺序投入可调节型火电机组直至投入运行的可调节型火电机组的总装机容量大于调度周期前5个时段的第二等值负荷最大值，并且投入运行的可调节型火电机组的最小技术出力总和小于调度周期前5个时段的第二等值负荷最小值；所述可调节型火电机组包括不可停机的可调节型火电机组、可停机的可调节型火电机组和燃气轮机机组；步骤6：设定初始时段t＝5；步骤7：根据公式计算当前时段t可调节型火电机组在每个抽样场景下应承担的负荷并将记为第三等值负荷；其中，P_L2,t为第t个时段系统中可调节型火电机组应承担的负荷,为第t个时段每个抽样场景的风电机组和光电机组混合出力值；步骤8：为当前时段t的每个抽样场景下已投入运行的可调节型火电机组分配负荷同时确定当前时段t每个抽样场景下已投入运行的可调节型火电机组的负荷调节充裕度区间；步骤9：计算当前时段t的每个抽样场景下已投入运行的可调节型火电机组的运行成本，选择运行成本的最小值对应的抽样场景τ下已投入运行的可调节型火电机组及其分配的负荷作为当前时段t可调节型火电机组的最佳投入运行方案；同时，选择运行成本的最小值对应的抽样场景τ下已投入运行的可调节型火电机组的负荷调节充裕度区间作为当前时段t可调节型火电机组的最佳负荷调节充裕度区间；步骤10：令t＝t+1，计算当前时段和当前时段之前连续4个时段的第二等值负荷最大值，以及当前时段和当前时段之前连续4个时段的第二等值负荷最小值；如果当前时段的前一个时段的可调节型火电机组投入运行的总装机容量小于当前时段和当前时段之前连续4个时段的第二等值负荷最大值，则按照第一设定顺序投入还未投入运行的可调节型火电机组，直至投入运行的可调节型火电机组的总装机容量大于当前时段和当前时段之前连续4个时段的第二等值负荷最大值；如果当前时段和当前时段之前连续4个时段的第二等值负荷最大值小于当前时段的前一个时段的可调节型火电机组的最小技术出力总和，则按照第一设定顺序的倒序停止已经投入运行的可调节型火电机组，直至投入运行的可调节型火电机组的最小技术出力总和小于当前时段和当前时段之前连续4个时段的第二等值负荷最小值；步骤11：判断当前时刻投入运行的可调节型火电机组与当前时刻的前一时刻投入运行的可调节型火电机组是否相同，如果当前时刻投入运行的可调节型火电机组与当前时刻的前一时刻投入运行的可调节型火电机组相同，则执行步骤12；否则，执行步骤15；步骤12：计算当前时段t每个抽样场景下可调节型火电机组负荷变化量如果ΔP＞0，则执行步骤13；如果ΔP＜0，则执行步骤14；如果ΔP＝0，则执行步骤15；其中，为时段t‑1可调节型火电机组在抽样场景τ下应承担的负荷；步骤13：按照第二设定顺序调整当前时段已投入运行且尚有可调节容量的可调节型发电机组，直至参与调整的可调节型发电机组满足$\mathrm{\Delta P}=\underset{\mathrm{Hi}=1}{\overset{N_H}{\Sigma }}{\lambda }_{\mathrm{Hi}}{P}_{\mathrm{Hi},t,u}+\underset{\mathrm{Gk}=1}{\overset{N_G}{\Sigma }}{\lambda }_{\mathrm{Gk}}{P}_{\mathrm{Gk},t,u}^m,$而后执行步骤15；其中，λ_Hi为当前时段第Hi台可调节型水电机组参与调整的状态，当前时段第Hi台可调节型水电机组参与调整时，λ_Hi＝1；当前时段第Hi台可调节型水电机组未参与调整时，λ_Hi＝0；P_Hi,t,u为当前时段第Hi台可调节型水电机组的出力增加变化量；λ_Gk为当前时段投入运行的火电机组中第Gk台火电机组参与调整的状态，当前时段投入运行的火电机组中第Gk台火电机组参与调整时，λ_GK＝1；当前时段投入运行的火电机组中第Gk台火电机组未参与调整时，λ_Gk＝0；为当前时段第m个抽样背景下投入运行的火电机组中第Gk台火电机组出力增加变化量；N_H为可调节型水电机组的数量；N_G为已投入运行的可调节型火电机组的数量；步骤14：按照第二设定顺序调整当前时段已投入运行且尚有可调节容量的可调节型发电机组，直至参与调整的可调节型发电机组满足$\left|\mathrm{\Delta P}\right|=\underset{\mathrm{Hi}=1}{\overset{N_H}{\Sigma }}{\lambda }_{\mathrm{Hi}}{P}_{\mathrm{Hi},t,d}+\underset{\mathrm{Gk}=1}{\overset{N_G}{\Sigma }}{\lambda }_{\mathrm{Gk}}{P}_{\mathrm{Gk},t,d}^m;$其中，λ_Hi为当前时段第Hi台可调节型水电机组参与调整的状态，当前时段第Hi台可调节型水电机组参与调整时，λ_Hi＝1；当前时段第Hi台可调节型水电机组未参与调整时，λ_Hi＝0；P_Hi,t,d为当前时段第Hi台可调节型水电机组的出力减少变化量；λ_Gk为当前时段投入运行的火电机组中第Gk台火电机组参与调整的状态，当前时段投入运行的火电机组中第Gk台火电机组参与调整时，λ_GK＝1；当前时段投入运行的火电机组中第Gk台火电机组未参与调整时，λ_Gk＝0；为当前时段第m个抽样背景下投入运行的火电机组中第Gk台火电机组出力减少变化量；N_H为可调节型水电机组的数量；N_G为已投入运行的可调节型火电机组的数量；步骤15：为当前时段的每个抽样场景下已投入运行的可调节型火电机组分配负荷同时计算当前时段每个抽样场景下已投入运行的可调节型火电机组的负荷调节充裕度区间；步骤16：计算当前时段t的每个抽样场景下已投入运行的可调节型火电机组的运行成本，选择运行成本的最小值对应的抽样场景τ下已投入运行的可调节型火电机组及其分配的负荷作为当前时段t可调节型火电机组的最佳投入运行方案；同时，选择运行成本的最小值对应的抽样场景τ下已投入运行的可调节型火电机组的负荷调节充裕度区间作为当前时段t可调节型火电机组的最佳负荷调节充裕度区间；步骤17：判断t＞N是否成立，如果t＞N，则执行步骤18；否则，返回步骤10；步骤18：结束。