一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，具体包括如下内容：首先构建电力系统运行场景集合；其次，分析火电机组启停阶段的运行特性，建立状态转移方程组，明确状态建转移条件，建立火电机组启停阶段运行的状态转移模型；然后，根据系统及运行参数，在考虑风电消纳目标的基础上，计及电储能设备和DR资源，以电力系统调度总费用最小为目标，构建考虑火电机组启停阶段运行特性的电力系统多资源调度模型；最后，求解上述电力系统多资源优化调度问题，求得电力系统多资源调度决策方案。本发明专利技术实现多元资源协调优化运行，有效减少清洁能源的浪费，提高电力系统运行的经济性和清洁性。

A Power System Multi-Resource Dispatching Method Considering Multi-Stage State Transfer of Thermal Power Units

The invention relates to a power system multi-resource dispatching method considering multi-stage state transition of thermal power units, which includes the following contents: firstly, the set of power system operation scenarios is constructed; secondly, the operation characteristics of thermal power units in start-up and shutdown stages are analyzed, the state transition equations are established, the condition of state transition is defined, and the state transition model of thermal power units in start-up and shutdown stages is established; Then, according to the system and operation parameters, considering the objective of wind power absorption, considering the energy storage equipment and DR resources, and aiming at minimizing the total dispatching cost of power system, a power system multi-resource dispatching model considering the operation characteristics of thermal power units in the start-up and shutdown stages is constructed. Finally, the above-mentioned multi-resource optimal dispatching problem of power system is solved to obtain the multi-resource dispatching of power system. Decision-making scheme. The invention realizes the coordinated and optimized operation of multiple resources, effectively reduces the waste of clean energy, and improves the economy and cleanliness of power system operation.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法
本专利技术涉及电力系统调度运行
，特别是一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法。
技术介绍
随着风电装机容量占比不断提高和渗透率逐渐增大，电力系统调峰压力日益加大，系统调峰已成为电力系统调度运行的新难题之一，调峰能力不足已成为制约清洁能源消纳能力的主要因素。风电等清洁能源逆调峰特性显著，保证可再生清洁能源消纳和电力系统调峰能力之间的矛盾开始显现。一方面，为了在满足系统安全和电力系统运行约束的情况下完成清洁能源消纳目标，需要传统火电机组为系统提供深度调峰甚至启停调峰。另一方面，随着电力系统智能化水平不断提高，在能源互联网的发展推动下，现代电力系统的可调度资源更加丰富，这也提高了在不同外部环境调度决策对突发情况的适应能力。在诸多可调度资源中，电储能设备和需求响应资源(DR资源)灵活性高、可靠性强，备受关注。电储能设备、DR资源接入电网，提高电力系统可调度资源的丰富性，有助于解决高比例清洁能源接入下所带来的系统调峰问题。目前，在电力系统调度运行中对火电机组深度调峰、启停调峰特性考虑还比较少，通常只考虑火电机组的常规调峰，一般不考虑火电机组深度调峰和启停调峰方式。同时，现实中的火电机组启停动作并非瞬时完成，机组在启动和停机时均满足特定的启停机曲线，火电机组在此期间仍可提供电能，这一特性在现有电力系统调度方面考虑得也比较少。同时，在大规模风电接入情景下，仅用传统火电机组模型已经无法满足高比例风电接入电力系统调峰调度的精度要求，为了提高电力系统调峰调度的准确性，亟需一种能够更精确地描述火电机组启停阶段特性的运行模型。综上，现有技术方案通常仅重点从上述一个方面考虑，缺少同时兼顾火电机组深度调峰和启停调峰运行特性的电力系统调度模型，现有调度模型得到的调度结果并不能适应现代电力系统安全稳定调度运行的需要。基于此，本专利技术根据火电机组启停阶段的运行特性、考虑深度调峰和启停调峰，计及电储能设备和DR资源，提出一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，能够实现电力系统多资源优化调度，有效减少清洁能源的浪费。本专利技术采用以下方案实现：一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，包括以下步骤：步骤S1：构建电力系统运行场景集；步骤S2：建立火电机组启停阶段运行模型，用以实现火电机组启停阶段运行过程中不同状态间的转移和切换；步骤S3：建立考虑火电机组启停阶段运行特性的电力系统多资源调度模型；步骤S4：利用步骤S3的多资源调度模型求解电力系统多资源优化调度问题。进一步地，步骤S2中，包括以下步骤：步骤S21：对火电机组启停阶段的运行特性进行分析；步骤S22：根据步骤S21中的分析结果，确定运行状态个数，配置表征状态的0-1变量；步骤S23：明确火电机组启停运行状态建模转移条件，建立火电机组启停运行状态转移方程组，得到火电机组启停阶段运行模型；步骤S24：列写火电机组运行特性约束方程，完善火电机组启停阶段运行模型。进一步地，步骤S23中，明确火电机组启停运行状态建模转移条件和火电机组启停运行状态转移方程组(火电机组启停运行状态约束)为：其中，火电机组启停运行状态建模转移条件为：表示火电机组仅能在停机状态下且连续停机时间大于最小停机时间才能开机，且一开机即进入升负荷阶段；表示火电机组在升负荷阶段下，且出力达到至最小可调度出力gn时即跳转进入可调度状态；表示火电机组在可调度状态下，连续开机时间大于最小开机时间时且出力调节到最小可调度出力gn时才能停机；表示火电机组在降负荷状态下，当出力达到0时即完成停机操作。上述各式中的条件判断表达式均能经过简单的操作后做线性化处理，其中：分别为机组n在时刻t连续运行、连续停机的时间；分别为火电机组最小启、停机时间，为火电机组n在时刻t的出力，gn为火电机组n在可调度阶段的最小出力；其中，所述火电机组启停运行状态转移方程组具体为：yn(t)-zn(t)＝un(t)-un(t-1)上述各式中的变量均为0-1变量，其中：yn(t)、zn(t)为控制火电机组启机、停机状态的变量；为控制火电机组进入、跳出升负荷状态的变量；为控制火电机组进入、跳出可调度状态的变量；为控制火电机组进入、跳出降负荷状态的变量，un(t)表示机组n在时刻t是否处于运行和停机状态；表示机组n在时刻t是否处于升负荷状态；表示机组n在时刻t是否处于接受调度的状态；表示机组n在时刻t是否处于降负荷状态。进一步地，步骤S24中，所述火电机组运行特性约束方程包括火电机组爬坡速率约束、火电机组出力约束、功率平衡约束、电网潮流约束和输电线路容量约束。进一步地，其中，所述火电机组爬坡速率约束具体为：式中：分别为火电机组n在时刻t增出力、减出力速率上限值；分别为火电机组n调度状态下增出力、调度状态下减出力速率上限值，单位为MW/h；ΔT为研究采用的时段间隔，单位为h，表示火电机组n在可调度阶段的最大出力；其中所述火电机组出力约束具体为：式中：分别为火电机组n在升负荷、降负荷阶段的出力；分别为升负荷持续时间和降负荷持续时间；分别为火电机组的额定升负荷、降负荷持续时间；综合考虑上述特性，火电机组在不同状态下的出力约束可以表示如下：式中：为火电机组n在时刻t的出力；gn分别为火电机组n在可调度阶段的最大、最小出力；其中所述功率平衡约束具体为：式中：I为电力系统网络拓扑节点集合；为节点i处火电机组的集合；为节点i处风力发电机组的集合；为节点i处电储能设备的集合；为节点i处DR资源的集合；为火电机组n在t时刻的出力；分别为储能设备s在t时刻的充、放电功率；Di(t)为负荷节点i在t时刻的负荷需求；为风电场j在t时刻的调度值；和分别为DR资源m在t时刻的增、减功率。其中所述电网潮流约束，采用忽略网损的直流潮流方程，直流潮流模型常见表达式如下：式中：Bi,k为电网节点导纳矩阵的虚部；Δθi,k(t)为t时刻系统节点i和节点k的电压相角差；θi(t)、θk(t)分别为t时刻系统节点i和节点k的电压相角；xi,k为节点i和节点k的线路阻抗；其中所述输电线路容量约束具体为：式中：为连接系统节点i和节点k线路的最大传输容量。进一步地，火电机组运行特性约束方程还包括以下约束：电储能设备运行特性约束和DR资源运行特性约束。进一步地，其中，所述电储能设备运行特性约束如下述公式所示：上述六个公式是电储能设备的能量约束，Es(t)为电储能设备s在t时刻储能的电能量(SOC)，δs为电储能设备s的自放电情况下的损耗系数，分别为电储能设备s的充放电效率，γs分别为电储能设备s的SOC上、下限系数，为电储能设备s的额定容量，和是电储能设备的充、放电功率约束，分别为电储能设备s的最大充、放电功率，分别为电储能设备s的充、放电工作状态，是0-1变量，是电储能设备工作状态约束，式是电储能设备在考虑自放电情况下的充放电平衡约束；其中，所述DR资源运行特性约束具体为：DR资源通常通过参与激励型需求响应项目的形式参与电力系统调度运行，其运行特性约束如下各式所示。其中，和为单个DR资源响应容量约束，分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：构建电力系统运行场景集；步骤S2：建立火电机组启停阶段运行模型，用以实现火电机组启停阶段运行过程中不同状态间的转移和切换；步骤S3：建立考虑火电机组启停阶段运行特性的电力系统多资源调度模型；步骤S4：利用步骤S3的多资源调度模型求解电力系统多资源优化调度问题。

【技术特征摘要】
1.一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：构建电力系统运行场景集；步骤S2：建立火电机组启停阶段运行模型，用以实现火电机组启停阶段运行过程中不同状态间的转移和切换；步骤S3：建立考虑火电机组启停阶段运行特性的电力系统多资源调度模型；步骤S4：利用步骤S3的多资源调度模型求解电力系统多资源优化调度问题。2.根据权利要求1所述的一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，其特征在于：步骤S2中，包括以下步骤：步骤S21：对火电机组启停阶段的运行特性进行分析；步骤S22：根据步骤S21中的分析结果，确定运行状态个数，配置表征状态的0-1变量；步骤S23：明确火电机组启停运行状态建模转移条件，建立火电机组启停运行状态转移方程组，得到火电机组启停阶段运行模型；步骤S24：列写火电机组运行特性约束方程，完善火电机组启停阶段运行模型。3.根据权利要求2所述的一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，其特征在于：步骤S23中，其中，明确火电机组启停运行状态建模转移条件具体为：表示火电机组仅能在停机状态下且连续停机时间大于最小停机时间才能开机，且一开机即进入升负荷阶段；表示火电机组在升负荷阶段下，且出力达到至最小可调度出力gn时即跳转进入可调度状态；表示火电机组在可调度状态下，连续开机时间大于最小开机时间时且出力调节到最小可调度出力gn时才能停机；表示火电机组在降负荷状态下，当出力达到0时即完成停机操作，其中：分别为机组n在时刻t连续运行、连续停机的时间；分别为火电机组n的最小启、停机时间，为火电机组n在时刻t的出力，gn为火电机组n在可调度阶段的最小出力；其中，所述火电机组启停运行状态转移方程组具体为：yn(t)-zn(t)＝un(t)-un(t-1)上述各式中的变量均为0-1变量，其中：yn(t)、zn(t)为控制火电机组启机、停机状态的变量；为控制火电机组进入、跳出升负荷状态的变量；为控制火电机组进入、跳出可调度状态的变量；为控制火电机组进入、跳出降负荷状态的变量，un(t)表示机组n在时刻t是否处于运行和停机状态；表示机组n在时刻t是否处于升负荷状态；表示机组n在时刻t是否处于接受调度的状态；表示机组n在时刻t是否处于降负荷状态。4.根据权利要求2所述的一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，其特征在于：步骤S24中，所述火电机组运行特性约束方程包括火电机组爬坡速率约束、火电机组出力约束、功率平衡约束、电网潮流约束和输电线路容量约束。5.根据权利要求4所述的一种考虑火电机组多阶段状态转移的电力系统多资源调度方法，其特征在于：其中所述火电机组爬坡速率约束具体为：式中：分别为火电机组n在时刻t增出力、减出力速率上限值；分别为火电机组n调度状态下增出力、调度状态下减出力速率上限值，单位为MW/h；ΔT为研究采用的时段间隔，单位为h，表示火电机组n在可调度阶段的最大出力；其中所述火电机组出力约束具体为：式中：分别为火电机组n在升负荷、降负荷阶段的出力；分别为升负荷持续时间和降负荷持续时间；分别为火电机组的额定升负荷、降负荷持续时间；综合考虑上述特性，火电机组在不同状态下的出力约束可以表示如下：式中：为火电机组n在时刻t的出力；gn分别为火电机组n在可调度阶段的最大、最小出力；其中所述功率平衡约束具体为：式中：I为电力系统网络拓扑节点集合；为节点i处火电机组的集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成炜，林瑞宗，彭传相，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：福建,35