考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法技术

本发明专利技术公开了考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，包括步骤：获取现有实时发电计划模型所需的电力系统各类运行数据及火电机组深度调峰相关参数信息，其中火电机组深度调峰相关参数包括深度调峰离散出力点、离散点价格、最小深度调峰时长和最小非深度调峰时长；在现有实时发电计划模型基础上，引入火电机组深度调峰相关约束，根据上一步骤获得的数据，生成考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型；对此优化模型进行优化计算和安全校核，获得实时发电计划。本发明专利技术能够根据超短期系统负荷和新能源变化情况，自动优化火电机组深度调峰状态下的出力水平，实时配合其他能源满足系统用电需求，实现系统新能源最大接纳和调峰需求。

Optimization method of real time generation plan considering thermal peaking of thermal power unit

The invention discloses a real-time generation scheduling optimization method, considering the peak load thermal power unit comprises the following steps: the depth of power system operation data and thermal power peaking parameters information acquisition of existing real-time generation scheduling model is required, the power unit on peak load related parameters including depth discrete output, discrete peak price, the minimum depth of peak shaving when the length and the minimum depth of non peaking length; based on the existing real-time generation scheduling model, the introduction of thermal power peaking depth constraint, a step according to the obtained data, real-time generation plan generation optimization model considering thermal unit depth peaking; calculate and check the safety of this optimization model, obtain the real-time power plan. The invention can according to the super short-term system load and new energy changes, automatic optimization of output level of thermal power units under peak load state, to meet the electricity demand of real-time system with other energy sources, new energy systems and achieve maximum admission peak demand.

【技术实现步骤摘要】
考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法
本专利技术涉及电力系统调度自动化
，具体涉及一种考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法。
技术介绍
随着国家经济的快速发展及人民生活水平日益提高，全国电网装机容量也随之增大，全国的用电结构也发生了变化。第一产业的用电量呈逐年下降趋势，第二、三产业的用电量呈逐年上升的势头，这也势必造成电网峰谷差日趋增大，尤其是耗电大的省市，用电峰谷差就更加突出，造成电网调峰幅度和难度越来越大。由于我国大多数电网的电源组成结构大都以火电为主，水电比重很小，要求火力发电机组参与调峰成为一种必然趋势。近年来，全国用电量增速逐年放缓，火电利用小时数逐年降低。2013年为5021小时，2014年为4739小时，2015年仅为4329小时，同比下降410小时。同时，煤电项目从纳入国家发展规划到建成投产需3至4年时间，存在一定惯性，导致近期煤电投产规模并未减少。国家能源局发布的最新数据显示，截至2016年3月末，全国6000千瓦及以上电厂火电装机容量10.1亿千瓦，一季度火电设备平均利用小时1006小时，比上年同期降低108小时。由此可知，我国电力供需形势总体呈现宽松态势，特别是火电正面临潜在过剩风险。全国政协委员、中国工程院院士、华北电力大学校长刘吉臻表示，火电作为发电重要主体地位短期内难以动摇，预测即使到2030年我国碳排放达到峰值，火力发电仍将占全国发电量的60％，因此，国家应通过市场化的手段，大力推广建设一批深度调峰的火电厂，从而快速发挥火电调峰能力，以接纳更多新能源进入电网。随着水电、核电、风电、太阳能等清洁能源的快速发展，传统能源在我国电源装机中的比重将不断下降。然而，我国以煤为主的能源资源条件决定了以煤电为主的电源装机结构在相当长时期内不会发生根本改变。尤其是近几年来风电的快速增加，使电网缺乏调峰电源的矛盾激化，电网不得不大量弃风，造成了可再生能源的巨大浪费。抽水蓄能电站技术是一种较理想的调峰电源，尽管抽水蓄能电站技术较成熟，但抽水蓄能电站建设周期长，从站址普查到建成一般需要10年以上的时间，短期内难以大规模应用。在目前调峰电源缺乏的事实下，必须深度挖掘火电机组的调峰能力，使得电网能够提供足够的调峰容量，为更多的接纳可再生能源创造条件，减少传统能源的损耗，同时为我国低碳经济做出贡献。目前国内外大多数专家学者致力于对火电机组深度调峰影响因素的研究，很少涉猎火电机组深度调峰出力优化方法的方面的探索，因此，本专利技术填补了国内此类研究的空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对国内电网结构不合理、火电装机过剩和大规模新能源接入带来的调峰难题，根据火电机组深度调峰运行特性，提供了一种考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，在现有实时发电计划优化模型基础上，增加火电机组深度调峰相关约束，根据超短期系统负荷和新能源变化情况，自动优化火电机组深度调峰状态下的出力水平，实时配合其他能源满足系统用电需求，实现系统新能源最大接纳和调峰需求。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，获取现有实时发电计划模型所需的电力系统各类运行数据及火电机组深度调峰相关参数信息，其中火电机组深度调峰相关参数包括深度调峰离散出力点、离散点价格、最小深度调峰时长和最小非深度调峰时长；步骤S2，在现有实时发电计划模型基础上，引入火电机组深度调峰相关约束，根据上一步骤获得的数据，生成考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型；此优化模型的优化目标为，在现有实时发电计划优化目标基础上加上深度调峰目标成本；火电机组深度调峰相关约束包括：一台机组同一时刻只能位于某一个出力区间内的唯一性约束、深度调峰机组出力上下限约束、限制机组深调峰状态下离散出力点之间的切换约束、初始时段深度调峰最小运行时间约束、限制优化周期内各个时段深度调峰状态的切换约束以及优化周期内机组最小深度调峰、非深度调峰运行时间约束；步骤S3，对考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型进行优化计算和安全校核，获得实时发电计划。进一步的，考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型的优化目标表达式如下：式中：Fo为常规优化目标；I为深度调峰机组总数；T为优化周期时段数；Δi,t为机组i在时段t的深度调峰成本。进一步的，火电机组深度调峰相关约束分别为：深度调峰机组出力包括离散型的深调峰出力点和连续型的正常出力区间；离散型出力点看作两端点相同的出力区间，连续出力曲线看作以最小、最大技术出力为左右端点的出力区间，深调峰机组出力范围可以认为由离散型出力区间[Hi,m,tl，Hi,m,tr]合并而成；式中：m表示机组出力区间编号，m＝1,2,…M；M为机组出力区间总数，因此，当m＝M时，出力区间m为连续型出力区间，称之为常规出力区间；Hi,m,tl表示机组i时段t出力区间m左端点，Hi,m,tr表示机组i时段t出力区间m右端点；Pi,,tmin为机组i时段t最小技术出力；Pi,,tmax为机组i时段t最大技术出力；由于一台机组同一时刻只能位于某一个出力区间内，引入唯一性约束：式中：λi,m,t为0/1变量，若λi,m,t＝1，则表示机组i时段t位于出力区间m；否则，机组i时段t不位于出力区间m；引入深度调峰机组出力区间状态标识后，深度调峰成本Δi,t可以进一步表示为：式中：μi,m为机组i在深度调峰离散出力点m的单位调峰成本。深度调峰机组出力上下限约束：式中：pi,,t为机组i时段t技术出力。此约束表达式结合唯一性约束式使得深度调峰机组出力位于某个出力区间内。机组出力不宜上下波动，应稳定运行于某个离散出力点，引入如下约束限制机组深调峰状态下离散出力点之间的切换：式中：βi,m为0/1变量，若βi,m＝1，则表示机组i出力计划位于出力区间m，否则，机组i出力计划不位于出力区间m；为了避免机组在深度调峰和正常运行状态间频繁切换，引入深度调峰最小运行时间和非深度调峰最小运行时间限制，初始时段深度调峰最小运行时间约束：式中：Ts为初始最小深调峰时段数，即最小深度调峰时段数扣除已深度调峰运行时段数；Te为初始最小非深调峰时段数，即最小非深度调峰时段数扣除已非深度调峰运行时段数；为限制优化周期内各个时段深度调峰状态的切换，引入如下约束：si,t+ei,t≤1式中：si,t为0/1变量，若si,t＝1，则表示机组i时段t进入深度调峰状态，否则，表示机组i时段t运行状态无变化；ei,t为0/1变量，若ei,t＝1，则表示机组i时段t退出深度调峰状态，否则，表示机组i时段t运行状态无变化。优化周期内机组最小深度调峰、非深度调峰运行时间约束：式中：T1为最小深度调峰模式运行时间；T2为最小非深度调峰模式运行时间；t1、t2表示时段。进一步的，为兼容常规实时发电计划模型，原机组出力上下限约束改造为：式中：pi,t为机组i时段t的优化出力，此优化出力是指通过优化计算得到；ui,t为机组i时段t的开停机标志；ηi,t为机组i时段t的深调峰功率，可以进一步表达为：由于深度调峰离散出力点之间未必满足爬坡约束，所以深度调峰状态下不考虑爬坡约束，常规出力区间内考虑爬坡，原机组爬坡和滑坡约束修正为：式中：L为时段长度；为机组i本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，获取现有实时发电计划模型所需的电力系统各类运行数据及火电机组深度调峰相关参数信息，其中火电机组深度调峰相关参数包括深度调峰离散出力点、离散点价格、最小深度调峰时长和最小非深度调峰时长；步骤S2，在现有实时发电计划模型基础上，引入火电机组深度调峰相关约束，根据上一步骤获得的数据，生成考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型；此优化模型的优化目标为，在现有实时发电计划优化目标基础上加上深度调峰目标成本；火电机组深度调峰相关约束包括：一台机组同一时刻只能位于某一个出力区间内的唯一性约束、深度调峰机组出力上下限约束、限制机组深调峰状态下离散出力点之间的切换约束、初始时段深度调峰最小运行时间约束、限制优化周期内各个时段深度调峰状态的切换约束以及优化周期内机组最小深度调峰、非深度调峰运行时间约束；步骤S3，对考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型进行优化计算和安全校核，获得实时发电计划。

【技术特征摘要】
1.考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，获取现有实时发电计划模型所需的电力系统各类运行数据及火电机组深度调峰相关参数信息，其中火电机组深度调峰相关参数包括深度调峰离散出力点、离散点价格、最小深度调峰时长和最小非深度调峰时长；步骤S2，在现有实时发电计划模型基础上，引入火电机组深度调峰相关约束，根据上一步骤获得的数据，生成考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型；此优化模型的优化目标为，在现有实时发电计划优化目标基础上加上深度调峰目标成本；火电机组深度调峰相关约束包括：一台机组同一时刻只能位于某一个出力区间内的唯一性约束、深度调峰机组出力上下限约束、限制机组深调峰状态下离散出力点之间的切换约束、初始时段深度调峰最小运行时间约束、限制优化周期内各个时段深度调峰状态的切换约束以及优化周期内机组最小深度调峰、非深度调峰运行时间约束；步骤S3，对考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型进行优化计算和安全校核，获得实时发电计划。2.根据权利要求1所述的考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，其特征是，考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化模型的优化目标表达式如下：式中：Fo为常规优化目标；I为深度调峰机组总数；T为优化周期时段数；Δi,t为机组i在时段t的深度调峰成本。3.根据权利要求1所述的考虑火电机组深度调峰的实时发电计划优化方法，其特征是，火电机组深度调峰相关约束分别为：深度调峰机组出力包括离散型的深调峰出力点和连续型的正常出力区间；离散型出力点看作两端点相同的出力区间，连续出力曲线看作以最小、最大技术出力为左右端点的出力区间，深调峰机组出力范围可以认为由离散型出力区间[Hi,m,tl，Hi,m,tr]合并而成；式中：m表示机组出力区间编号，m＝1,2,…M；M为机组出力区间总数，因此，当m＝M时，出力区间m为连续型出力区间，称之为常规出力区间；Hi,m,tl表示机组i时段t出力区间m左端点，Hi,m,tr表示机组i时段t出力区间m右端点；Pi,,tmin为机组i时段t最小技术出力；Pi,,tmax为机组i时段t最大技术出力；由于一台机组同一时刻只能位于某一个出力区间内，引入唯一性约束：式中：λi,m,t为0/1变量，若λi,m,t＝1，则表示机组i时段t位于出力区间m；否则，机组i时段t不位于出力区间m；引入深度调峰机组出力区间状态标识后，深度调峰成本Δi,t可以进一步表示为：式中：μi,m为机组i在深度调峰离散出力点m的单位调峰成本；深度调峰机组出力上下限约束：式中：pi,,t为机组i时段t技术出力。此约束表达式结合唯一性约束式使得深度调峰机组出力位于某个出力区间内；机组出力不宜上下波动，应稳定运行于某个离散出力点，引入如下约束限制机组深调峰状态下离散出力点之间的切...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦涛，丁恰，吴炳祥，涂孟夫，昌力，徐帆，张丙金，彭虎，谢丽荣，李利利，李炎，沈茂亚，朱敏健，曹斌，吴静，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32