适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法技术

本发明专利技术公开了一种适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法，包括步骤：获取特定地区特定时段内时序负荷需求PL，确定电力调度机构的调峰需求At；确定风电机组时序预测出力PW和太阳能发电机组时序预测出力PS；确定系统内可用调峰资源Mi，确定各类调峰资源Mi可调度量范围、调峰容量DMi与对应的调峰成本CMi，构建混合整数优化模型；获得特定时段内优化的调峰资源调用顺序。本发明专利技术通过建立每种调峰手段技术经济模型和成本模型，构建以经济性为目标的混合整数优化模型，通过求解模型得到成本效益最佳的调峰资源调用量和调用顺序，对电力系统适应可再生能源高效消纳，提高电网调峰能力具有较好的实际指导意义和应用价值。

Decision making method for peak load resource allocation adapting to large scale renewable energy grid connected

The present invention discloses a kind of Adaptive Call peaking resources decision-making method, large-scale renewable energy grid comprises the following steps: obtaining the specific area within a particular time period of sequential load demand PL, determine the peak demand of power dispatching agency At; to determine the sequence of wind turbine output forecasting PW and solar energy power generation unit output time series prediction PS; determining the available peak resources in Mi system, Mi can determine the types of peaking resources peaking cost CMi scheduling range, peaking capacity of DMi and the construction of mixed integer optimization model; call for specific period peak resources optimization sequence. The invention establishes each kind of peak shaving means technical economic model and cost model, construct mixed integer optimization model with the economic goals, get the best call and call order peak resources cost benefit through solving the model, adapt to the high efficiency of renewable energy consumption in power system, and has a better practical significance and application value to improve the peak the ability of power grid.

【技术实现步骤摘要】
适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法
本专利技术涉及电力模拟分析的
，具体涉及适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法。
技术介绍
随着风电、太阳能等可再生能源的规模化发展，其随机性和间歇性对电力系统安全稳定运行的影响日益凸显。大规模新能源的接入导致系统面临的调峰压力日益增大，尤其是风电的反调峰特性更明显增加了电网调峰的难度。受资源禀赋限制，我国电源结构以灵活调节能力较差的煤电为主，系统调峰能力较弱，导致风光水等可再生能源消纳受限。影响风电消纳的因素可以归为两个方面，一是消纳能力方面，决定一个地区风电消纳能力的只要因素包括系统调节能力、电网输电能力等；二是消纳水平方面，主要指是否充分利用了系统的调峰资源，能否科学决策有限调峰资源的调用量和调用顺序，决定了在现有客观条件下能否实现可再生能源的最大化消纳。目前我国调峰资源的调用存在随意性，调度的自由裁量权很大，导致各类调峰资源调用与实际需求情况存在差距，很大程度上是由于缺失合理的调峰资源调用决策流程。科学决策系统调峰资源的调度，需要解决以下几方面问题：(1)如何准确和科学界定系统内可用的调峰资源；(2)如何对各类型调峰资源进行技术经济性建模和调峰成本建模；(3)如何构建科学合理的调度决策模型，帮助调度机构准确的实现经济性最优情况下最大限度消纳可再生能源。但目前尚没有提出相关合适的模型和方法可以在统一框架下对各类调峰资源的技术经济特性进行描述并量化其调峰成本，也没有具体的方法可以实现对调峰资源调用量和调用顺序的决策。
技术实现思路
本专利技术提出一种适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策系统，基于混合整数优化方法获取经济性最优的调峰资源调用容量及调用顺序，提高大规模可再生能源接入情况下调峰资源调度的合理性和科学性，提高系统的可再生能源消纳能力。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供了一种适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法，包括以下步骤：获取特定地区特定时段内时序负荷需求PL，确定该特定区域电力调度机构在特定时段调峰需求At；确定风电机组的时序预测出力PW和太阳能发电机组的时序预测出力PS；确定系统内可用调峰资源Mi及其运行特性，根据对应调峰资源Mi的安全稳定及经济性约束条件，确定各类调峰资源Mi可调度量范围与调峰容量DMi，以及每种调峰资源Mi对应的调峰成本CMi，并构建混合整数优化模型；获得特定时段内优化的调峰资源调用顺序；其中i＝1,2,3...n。在上述方法中，所述调峰需求At具体如下式：设特定时段的初始时刻为t0，初始时间的时序负荷需求为结束时刻为t，结束时刻的时序负荷需求为且电力调度机构在时刻t0预测到时刻t的调峰容量需求At为：式中，当At为正时，代表上调峰需求，当At为负时，代表下调峰需求。在上述方法中，所述风电机组的时序预测出力PW具体如下式：式中，a表示该地区风电场个数；b表示第g个风电场中风机的个数；表示该地区第g个风电场中第hg台风机在该时刻预测风速下的理论出力；太阳能发电机组的时序预测出力PS具体如下式：式中，c表示该地区太阳能电站个数；d表示第g个太阳能电站中光伏发电组件的个数；表示该地区第g个太阳能电站中第hg个光伏发电组件在该时刻预测光照强度下的理论出力。在上述方法中，所述调峰资源Mi包括：煤电机组、燃气机组、常规水电机组、抽水蓄能机组、核电机组、弃风弃光、需求侧响应及与联络线出力。在上述方法中，所述各类调峰资源Mi可调度量范围、调峰容量DMi及对应的成本模型CMi具体如下式：将煤电机组作为调峰手段M1，煤电机组可用上调峰能力Nup具体为下式：式中，代表煤电机组最大可用出力，代表煤电机组当前出力；煤电机组可用下调峰能力Ndown具体为下式：式中，代表煤电机组最小可用出力；煤电机组的上调峰成本CM1up是燃料消耗成本，具体如下式：式中，β表示煤电机组煤耗函数，即表示机组在时出力的单位煤耗，其中PM1,t0为初始时刻机组出力，即初始时刻出力+上调峰容量，也就是当前时刻的出力；表示t时刻调用的煤电机组上调峰容量；煤电机组的下调峰成本CM1down是由于压低出力带来的单位煤耗增加成本，用下式表示：式中，表示机组在初始时刻出力的单位煤耗；表示机组在时出力的单位煤耗，表示当前煤电机组出力，表示t时刻调用的煤电机组下调峰容量；将燃气机组作为调峰手段M2，燃气机组可用上调峰能力Nup具体为下式：式中，代表煤电机组最大可用出力，代表煤电机组当前出力；煤电机组可用下调峰能力Ndown具体为下式：根据实际调度需求，燃气机组考虑液化天然气和普通燃气的不同调峰能力，液化天然气主要设置为启停调峰形式，因此燃气机组的上调峰成本为燃料消耗成本，下调峰成本为0；将常规水电机组作为调峰手段M3，分为径流式水电与可调节水电，其中径流式水电不参与调峰，可调节水电枯水期参与调峰，其调用调峰容量需满足水库水位约束，具体如下：式中，Wto表示水库的初始水位，Wmin表示水库最低水位，Wmax表示水库最高水位，η为发电水量转换系数；常规可调节水电上调峰成本为0，下调峰出现弃水时，下调峰成本具体如下式：式中，表示单位弃水成本，Pcur表示弃水量；将抽水蓄能机组作为调峰手段M4，需要满足上、下水库水位约束，具体如下：式中，Wto表示水库的初始水位，Wmin表示水库最低水位，Wmax表示水库最高水位，DM4,t为调用抽蓄机组参与的调峰容量；抽水蓄能机组调峰成本用抽发损耗表示，下调峰成本CM4具体如下式：CM4＝(1-α)βDM4,t式中，α为抽蓄机组抽发转换效率，β为煤电机组额定单位煤耗；将核电机组作为调峰手段M5，核电机组上调峰成本为消耗燃料成本，下调峰成本为0；上调峰成本具体公式如下：式中，ω表示核电单位燃料成本，DM5,t表示核电上调峰容量；将弃风弃光作为调峰手段M6，在调峰无法满足时，弃风、弃光按等比例降出力运行，且调峰成本具体如下式：式中，为调用的弃风弃光调峰电量，λ为弃风弃光单位成本；将需求侧响应作为调峰手段M7，且调峰成本具体如下式：式中，为调度需求侧响应资源参与的调峰容量，μ为需求侧响应单位调用成本；将联络线出力作为调峰手段M8，与区外联络线设置为本级可调度线路和上级调度线路两种，上级调度线路设置为不可调度或低优先级调用，考虑在某一时刻通过调节联络线计划出力后，需在之后合适时刻将与计划偏差电量返还。在上述方法中，各类所述调峰资源Mi需满足系统调峰平衡约束条件，所述系统调峰平衡约束条件具体如下式：其中，为各类调峰资源调用容量，为风、光可再生能源发电预测出力偏差。在上述方法中，所述混合整数优化模型含有决策变量、约束条件与目标函数三个部分，其中决策变量为各类调峰资源Mi在特点时段提供的调峰容量；约束条件为系统调峰平衡约束条件与安全稳定及经济性约束条件；目标函数为系统调峰总成本。在上述方法中，所述目标函数包括上调峰时目标函数与下调峰时目标函数；上调峰时目标函数为煤电调峰燃料消耗成本、燃气发电燃料消耗成本、抽蓄抽发损耗成本、核电燃料消耗成本与需求侧响应成本之和，具体如下式：下调峰时目标函数为煤电降出力单位煤耗增加成本、常规电机组弃水时调峰成本、抽蓄抽发损耗成本、弃风弃光成本与需求侧响应成本之和，其它类型下调峰资源成本为0，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法，其特征在于，包括以下步骤：获取特定地区特定时段内时序负荷需求PL，确定该特定区域电力调度机构在特定时段调峰需求At；确定风电机组的时序预测出力PW和太阳能发电机组的时序预测出力PS；确定系统内可用调峰资源Mi及其运行特性，根据对应调峰资源Mi的安全稳定及经济性约束条件，确定各类调峰资源Mi可调度量范围与调峰容量DMi，以及每种调峰资源Mi对应的调峰成本CMi，并构建混合整数优化模型；获得特定时段内优化的调峰资源调用顺序；其中i＝1,2,3...n。

【技术特征摘要】
1.适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法，其特征在于，包括以下步骤：获取特定地区特定时段内时序负荷需求PL，确定该特定区域电力调度机构在特定时段调峰需求At；确定风电机组的时序预测出力PW和太阳能发电机组的时序预测出力PS；确定系统内可用调峰资源Mi及其运行特性，根据对应调峰资源Mi的安全稳定及经济性约束条件，确定各类调峰资源Mi可调度量范围与调峰容量DMi，以及每种调峰资源Mi对应的调峰成本CMi，并构建混合整数优化模型；获得特定时段内优化的调峰资源调用顺序；其中i＝1,2,3...n。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调峰需求At具体如下式：设特定时段的初始时刻为t0，初始时间的时序负荷需求为结束时刻为t，结束时刻的时序负荷需求为且电力调度机构在时刻t0预测到时刻t的调峰容量需求At为：式中，当At为正时，代表上调峰需求，当At为负时，代表下调峰需求。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风电机组的时序预测出力PW具体如下式：式中，a表示该地区风电场个数；b表示第g个风电场中风机的个数；表示该地区第g个风电场中第hg台风机在该时刻预测风速下的理论出力；太阳能发电机组的时序预测出力PS具体如下式：式中，c表示该地区太阳能电站个数；d表示第g个太阳能电站中光伏发电组件的个数；表示该地区第g个太阳能电站中第hg个光伏发电组件在该时刻预测光照强度下的理论出力。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调峰资源Mi包括：煤电机组、燃气机组、常规水电机组、抽水蓄能机组、核电机组、弃风弃光、需求侧响应及与联络线出力。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各类调峰资源Mi可调度量范围、调峰容量DMi及对应的成本模型CMi具体如下式：将煤电机组作为调峰手段M1，煤电机组可用上调峰能力Nup具体为下式：式中，代表煤电机组最大可用出力，代表煤电机组当前出力；煤电机组可用下调峰能力Ndown具体为下式：式中，代表煤电机组最小可用出力；煤电机组的上调峰成本CM1up是燃料消耗成本，具体如下式：1式中，β表示煤电机组煤耗函数，即表示机组在时出力的单位煤耗，其中PM1,t0为初始时刻机组出力，即初始时刻出力+上调峰容量，也就是当前时刻的出力；表示t时刻调用的煤电机组上调峰容量；煤电机组的下调峰成本CM1down是由于压低出力带来的单位煤耗增加成本，用下式表示：式中，表示机组在初始时刻出力的单位煤耗；表示机组在时出力的单位煤耗，表示当前煤电机组出力，表示t时刻调用的煤电机组下调峰容量；将燃气机组作为调峰手段M2，燃气机组可用上调峰能力Nup具体为下式：式中，代表煤电机组最大可用出力，代表煤电机组当前出力；煤电机组可用下调峰能力Ndown具体为下式：

【专利技术属性】
技术研发人员：元博，张晋芳，王耀华，王晓晨，栗楠，张富强，冯君淑，郑宽，焦冰琦，闫晓卿，伍声宇，王刚，张涛，王江波，刘军会，
申请(专利权)人：国网能源研究院，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11