一种风光水火多源互补优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种风光水火多源互补优化调度方法，其特点是针对电源之间的互补特性，利用负荷追踪度指标获得新能源与常规电源的最优打捆比例系数，然后将它们同常规水电站和火电站一起参与到系统调度运行当中，所构建的调度模型能充分发挥电源间的互补作用，实现多源混合系统的调峰效益、经济效益以及环保效益最优。

【技术实现步骤摘要】
一种风光水火多源互补优化调度方法
本专利技术涉及一种风光水火多源互补优化调度方法，具体地说，本专利技术通过利用电源之间的互补特性将新能源和常规电源打捆调度，使得并入电网的功率能够很好地追踪负荷变化。整个模型实现了含风光水火多源混合系统调度计划调峰效益、经济效益和环保效益的最大化，属于电气信息领域。
技术介绍
随着化石能源危机和环境污染问题的日益严峻，全球各国加快了开发新能源发电技术的步伐，大规模新能源并网构成了含多种电源的电网新结构。在主要的新能源中，风力发电和光伏发电发展得最为成熟和普遍。由于风能和太阳能具有随机性和间歇性，其发电输出功率波动较大，所以它们作为不可控电源在并网时会对电力系统安全稳定运行产生冲击。目前对解决上述问题的研究思路主要有三个：1)提高风力发电和光伏发电预测的精确性，从而减小发电出力的误差，但能够获得较好预测结果的模型都对应着庞大的求解计算量，丁华杰，宋永华，胡泽春，吴金城，范晓旭.基于风电场功率特性的日前风电预测误差概率分布研究[J].中国电机工程学报，2013，33(34)：136-144。2)提高系统的储能技术，利用对能量的存储与释放减小新能源发电功率的波动，然而目前储能技术大多还停留在理论研究上，很少应用于实际工程当中，ChedidR，AkikiH，RahmanS.Adecisionsupporttechniqueforthedesignofhybridsolar-windpowersystems[J].IEEETransonEnergyConversion，1998，13(1)：76-83。3)充分利用能源之间的互补特性，合理配置风光与常规电源的容量比例，打捆后接入电网，从而提高系统供电的可靠性。有研究基于迭代算法，建立了风力发电和光伏发电混合系统的最优容量配置模型，通过分析运行的可靠性和经济性验证了混合供电系统优于独立供电系统，KaabecheA，BelhamelM，IbtiouenR.Sizingoptimizationofgrid-independenthybridphotovoltaic/windpowergenerationsystem[J].Energy，2011，36(2)：1214-1222。但现有研究多是针对混合系统最优容量规划配置以及多种电源之间协调控制的研究，没有基于系统中已有的新能源与常规电源的装机容量，从调度层面去考虑多源协调互补的问题。并且已有研究的混合系统都只包含有两种或三种电源，并未涉及有包含四种电源及以上的混合系统。李碧辉，申洪，汤涌.风光储联合发电系统储能容量对有功功率的影响及评价指标[J].电网技术，2011，35(4)：123-128。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于已有研究方法的不足，针对含风光水火的多源混合系统，为减小多种新能源并网对系统安全稳定运行产生的影响而提供的一种基于虚拟电源配置策略的优化调度方法，其特点是针对电源之间的互补特性，利用负荷追踪度指标获得最优的新能源与常规电源的打捆比例系数，然后将它们同常规水电站和火电站一起参与到系统调度运行当中，所构建的调度模型能充分发挥电源间的互补作用，实现多源混合系统的调峰效益、经济效益以及环保效益最优。其主要思路是：利用电源之间的互补特性，定义负荷追踪度指标将新能源和常规电源按一定的比例打捆进行调度，使得并入电网的功率能够很好地追踪负荷变化，达到削峰填谷、平滑负荷曲线的目的。然后在修正后的负荷曲线上基于常规水电机组的调峰能力安排机组工作位置，实现二次调峰的作用。最后将经过两次“滤波”后的剩余负荷依据经济性指标分配给火电机组，则完成了多源混合系统所有的功率调度工作。本专利技术的目的由以下技术措施实现风光水火多源互补优化调度方法包括以下步骤：1)虚拟电源配置方法为了充分发挥电源之间的互补特性，定义负荷追踪度来评价电源的互补比例是否达到最优。负荷追踪度越趋近于1，说明打捆后的电源出力跟踪负荷变化的能力越强，也就能更好的平滑负荷曲线，实现削峰填谷的目的。式中：λi为打捆电源i的负荷追踪度；PL.i.t为t时刻消纳打捆电源i的负荷；PL.i.av为消纳打捆电源i的负荷平均值；PD.i.t为t时刻打捆电源i的总出力；PD.i.av为打捆电源i的总出力平均值；T为调度周期。本专利技术对打捆电源的配置提出了两种方案：1)新能源与常规电源两两打捆，即包含风水、光水、风火和光火四种组合。其中，基于节能环保的原则，优先将新能源同水电打捆，在水电不足的情况下再将新能源同火电打捆，即打捆优先级别为风水(风光)>风火(光火)；2)将风光水和风光火三种电源联合打捆，优先级别同方案1，即风光水>风光火。基于风光水火的互补特性，求得追踪负荷能力最好的新能源与常规电源的打捆比例系数，根据打捆电源的组合方式，分别将它们定义为六种虚拟电源——“风水电站(WHPS)”、“光水电站(SHPS)”、“风火电站(WTPS)”、“光火电站(STPS)”、“风光水电站(WSHPS)”和“风光火电站(WSTPS)”。上述六种电源的出力同负荷曲线的波动基本保持一致，具有很好的调峰能力。将它们同常规水电站和火电站一起参与到系统调度运行当中，虚拟电源始终保持开机状态，并且当负荷一定时，它们的出力保持不变。2)多源互补优化调度模型的优化指标为了实现多源互补系统的调峰效益、经济效益和环保效益，本专利技术提出了以下优化指标：①修正后负荷曲线波动特性为了评价虚拟电源接入电网后对负荷曲线的平滑效果，定义负荷波动标准差和负荷功率变化率来表示负荷的波动特性。负荷波动标准差表示为式中：PL.adj1.t为修正负荷曲线；为修正负荷曲线的平均值；T为调度周期。负荷功率变化率表示为式中：和分别为修正负荷曲线的最大值和最小值；T为调度周期。负荷波动标准差表征了修正后负荷曲线相对于其平均值的离散程度，负荷功率变化率则通过负荷曲线的峰谷差异程度表现出了系统的调峰需求，结合这两个指标能较好反映虚拟电源的互补作用对负荷曲线的平滑效果。②常规水电二次调峰能力除去用于同风光打捆互补的水电机组外，安排剩余机组的日调度运行时需要充分发挥水电机组的调节能力，对修正负荷曲线进行二次调峰，使余留给火电机组的负荷尽量平稳，从而减少火电机组的开停机次数，节省启动消耗，提高整个电站的整体运行效率。为了实现各时段剩余负荷尽量相等，定义调峰均方差来描述水电的调峰能力式中：表示扣除常规水电出力后的剩余负荷，其中PH.k.t为常规水电机组k在t时刻的出力，Nh为常规水电机组数目；表示扣除常规水电出力后的剩余负荷平均值；T为调度周期。③常规火电单位煤耗量新能源并网能够降低火电机组的煤耗，合理安排剩余负荷在火电机组间的分配也能降低煤耗，煤耗降低意味着污染减少和发电成本降低，所以定义单位煤耗量来评价多源混合系统调度模型的环保效益和经济效益。式中：Sj.t＝|gjsin(hj(PT.j.t-Pmin.j))|，表示机组启停煤耗；PT.j.t为常规火电机组j在t时刻的出力；Nt为常规火电机组数目；aj、bj、cj、gj和hj分别为机组j耗量特性曲线系数；Pmin.j为机组j的出力下限；ET为常规火电机组总发电量。3)多源互补优化调度模型目标函数多源互补优化调度模型需要通过充分发挥电源间互补后的调节能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
风光水火多源互补优化调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)虚拟电源配置方法为了充分发挥电源之间的互补特性，定义负荷追踪度来评价电源的互补比例是否达到最优。负荷追踪度越趋近于1，说明打捆后的电源出力跟踪负荷变化的能力越强，也就能更好的平滑负荷曲线，实现削峰填谷的目的，λi=Σt=1T(PL.i.t-PL.i.av)(PD.i.t-PD.i.av)Σt=1T(PL.i.t-PL.i.av)2Σt=1T(PD.i.t-PD.i.av)2(i=1,2,3,4,5,6)---(1)]]>式中：λi为打捆电源i的负荷追踪度；PL.i.t为t时刻消纳打捆电源i的负荷；PL.i.av为消纳打捆电源i的负荷平均值；PD.i.t为t时刻打捆电源i的总出力；PD.i.av为打捆电源i的总出力平均值；T为调度周期；本专利技术对打捆电源的配置提出了两种方案：①新能源与常规电源两两打捆，即包含风水、光水、风火和光火四种组合，其中，基于节能环保的原则，优先将新能源同水电打捆，在水电不足的情况下再将新能源同火电打捆，即打捆优先级别为风水或风光>风火或光火；②将风光水和风光火三种电源联合打捆，优先级别同方案1，即风光水>风光火；基于风光水火的互补特性，求得追踪负荷能力最好的新能源与常规电源的打捆比例系数，根据打捆电源的组合方式，分别将它们定义为六种虚拟电源——“风水电站”、“光水电站”、“风火电站”、“光火电站”、“风光水电站”和“风光火电站”，上述六种电源的出力同负荷曲线的波动基本保持一致，具有很好的调峰能力，将它们同常规水电站和火电站一起参与到系统调度运行当中，虚拟电源始终保持开机状态，并且当负荷一定时，它们的出力保持不变；2)多源互补优化调度模型的优化指标为了实现多源互补系统的调峰效益、经济效益和环保效益，本专利技术提出了以下优化指标：①修正后负荷曲线波动特性为了评价虚拟电源接入电网后对负荷曲线的平滑效果，定义负荷波动标准差和负荷功率变化率来表示负荷的波动特性；负荷波动标准差表示为δSTD=1T-1Σt=1T(PL.adj1.t-PL.adj1.tave)2---(2)]]>式中：PL.adj1.t为修正负荷曲线；为修正负荷曲线的平均值；T为调度周期；负荷功率变化率表示为δpeak=PL.adj1max-PL.adj1minT---(3)]]>式中：和分别为修正负荷曲线的最大值和最小值；T为调度周期；负荷波动标准差表征了修正后负荷曲线相对于其平均值的离散程度，负荷功率变化率则通过负荷曲线的峰谷差异程度表现出了系统的调峰需求，结合这两个指标能较好反映虚拟电源的互补作用对负荷曲线的平滑效果；②常规水电二次调峰能力除去用于同风光打捆互补的水电机组外，安排剩余机组的日调度运行时需要充分发挥水电机组的调节能力，对修正负荷曲线进行二次调峰，使余留给火电机组的负荷尽量平稳，从而减少火电机组的开停机次数，节省启动消耗，提高整个电站的整体运行效率。为了实现各时段剩余负荷尽量相等，定义调峰均方差来描述水电的调峰能力μ=1TΣt=1T(PL.adj2.t-PL.adj2.tave)---(4)]]>式中：表示扣除常规水电出力后的剩余负荷，其中PH.k.t为常规水电机组k在t时刻的出力，Nh为常规水电机组数目；表示扣除常规水电出力后的剩余负荷平均值；T为调度周期；③常规火电单位煤耗量新能源并网能够降低火电机组的煤耗，合理安排剩余负荷在火电机组间的分配也能降低煤耗，煤耗降低意味着污染减少和发电成本降低，所以定义单位煤耗量来评价多源混合系统调度模型的环保效益和经济效益；ω=C(PT.j.t)ET=Σt=1TΣj=1NtajPT.j.t2+bjPT.j.t+cj+Sj.tET---(5)]]>式中：Sj.t＝|gjsin(hj(PT.j.t‑Pmin.j))|，表示机组启停煤耗；PT.j.t为常规水电机组j在t时刻的出力；Nt为常规水电机组数目；aj、bj、cj、gj和hj分别为机组j耗量特性曲线系数；Pmin.j为机组j的出力下限；ET为常规火电机组总发电量；3)多源互补优化调度模型目标函数多源互补优化调度模型需要通过充分发挥电源间互补后的调节能力，在满足系统运行约束的条件下，实现系统调峰效益、经济效益和环保效益的最大化；本文将调度模型分为三层，每层需要遵循一个目标函数，即maxF1=σ1λσ2δSTD+σ3δpeak---(6)]]>minF2＝μ   (7)minF3＝ω   (8)式中：δSTD、δpeak、μ和ω分别为模型的优化指标；σ1、σ2和σ3分别...

【技术特征摘要】
1.风光水火多源互补优化调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)虚拟电源配置方法为了充分发挥电源之间的互补特性，定义负荷追踪度来评价电源的互补比例是否达到最优，负荷追踪度越趋近于1，说明打捆后的电源出力跟踪负荷变化的能力越强，也就能更好的平滑负荷曲线，实现削峰填谷的目的，式中：λi为打捆电源i的负荷追踪度；PL.i.t为t时刻消纳打捆电源i的负荷；PL.i.av为消纳打捆电源i的负荷平均值；PD.i.t为t时刻打捆电源i的总出力；PD.i.av为打捆电源i的总出力平均值；T为调度周期；本发明对打捆电源的配置提出了两种方案：①新能源与常规电源两两打捆，即包含风水、光水、风火和光火四种组合，其中，基于节能环保的原则，优先将新能源同水电打捆，在水电不足的情况下再将新能源同火电打捆，即打捆优先级别为风水或风光>风火或光火；②将风光水和风光火三种电源联合打捆，优先级别同方案1，即风光水>风光火；基于风光水火的互补特性，求得追踪负荷能力最好的新能源与常规电源的打捆比例系数，根据打捆电源的组合方式，分别将它们定义为六种虚拟电源——“风水电站”、“光水电站”、“风火电站”、“光火电站”、“风光水电站”和“风光火电站”，上述六种电源的出力同负荷曲线的波动基本保持一致，具有很好的调峰能力，将它们同常规水电站和火电站一起参与到系统调度运行当中，虚拟电源始终保持开机状态，并且当负荷一定时，它们的出力保持不变；2)多源互补优化调度模型的优化指标为了实现多源互补系统的调峰效益、经济效益和环保效益，本发明提出了以下优化指标：①修正后负荷曲线波动特性为了评价虚拟电源接入电网后对负荷曲线的平滑效果，定义负荷波动标准差和负荷功率变化率来表示负荷的波动特性；负荷波动标准差表示为式中：PL.adj1.t为修正负荷曲线；为修正负荷曲线的平均值；T为调度周期；负荷功率变化率表示为式中：和分别为修正负荷曲线的最大值和最小值；T为调度周期；负荷波动标准差表征了修正后负荷曲线相对于其平均值的离散程度，负荷功率变化率则通过负荷曲线的峰谷差异程度表现出了系统的调峰需求，结合这两个指标能较好反映虚拟电源的互补作用对负荷曲线的平滑效果；②常规水电二次调峰能力除去用于同风光打捆互补的水电机组外，安排剩余机组的日调度运行时需要充分发挥水电机组的调节能力，对修正负荷曲线进行二次调峰，使余留给火电机组的负荷尽量平稳，从而减少火电机组的开停机次数，节省启动消耗，提高整个电站的整体运行效率，为了实现各时段剩余负荷尽量相等，定义调峰均方差来描述水电的调峰能力式中：表示扣除常规水电出力后的剩余负荷，其中PH.k.t为常规水电机组k在t时刻的出力，Nh为常规水电机组数目；表示扣除常规水电出力后的剩余负荷平均值；T为调度周期；③常规火电单位煤耗量新能源并网能够降低火电机组的煤耗，合理安排剩余负荷在火电机组间的分配也能降低煤耗，煤耗降低意味着污染减少和发电成本降低，所以定义单位煤耗量来评价多源混合系统调度模型的环保效益和经济效益；式中：Sj.t＝|gjsin(hj(PT.j.t-Pmin.j))|，表示机组启停煤耗；PT.j.t为常规火电机组j在t时刻的出力；Nt为常规火电机组数目；aj、bj、cj、gj和hj分别为机组j耗量特性曲线系数；Pmin.j为机组j的出力下限；ET为常规火电机组总发电量；3)多源互补优化调度模型目标函数多源互补优化调度模型需要通过充分发挥电源间互补后的调节能力，在满足系统运行约束的条件下，实现系统调峰效益、经济效益和环保效益的最大化；本文将调度模型分为三层，每层需要遵循一个目标函数，即minF2＝μ(7)minF3＝ω(8)式中：δSTD、δpeak、μ和ω分别为模型的优化指标；σ1、σ2和σ3分别为对应指标的权重系数；4)约束条件①功率平衡约束式中：mi.t、mk.t和mj.t分别为虚拟电源、常规水电机组和火电机组的状态变...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天琪，曾雪婷，李茜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51