一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法技术

本发明专利技术涉及电力系统经济调度技术，具体涉及一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，包括：步骤1计及弃风成本和核电调峰成本，构建含多种电源的风核协调调度优化模型；步骤2采用细分核电调峰深度的方法线性化核电调峰约束，基于Cplex求解调度模型，并制定调度计划。该调度方法通过计及弃风成本和核电调峰成本，将风电和核电纳入协调调度范畴，可极大缓解沿海地区电网调峰压力，减少常规机组的频繁启停，提升沿海地区含风电和核电电力系统运行经济性。通过细分核电调峰深度线性化核电调峰约束方法，实现核电调峰运行约束的线性化，从而调度模型可基于商业优化求解器Cplex高效求解，得到精确优化的调度方案，有助于减少系统运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法
本专利技术属于电力系统经济调度
，尤其涉及一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法。
技术介绍
随着沿海地区负荷峰谷差的持续增大，及陆上风电、海上风电和核电项目的建设发展，将严重加剧沿海地区电网的调峰压力。特别是由于风电可能呈现的反调峰特性，会迫使常规机组频繁启停，不符合电网经济调度原则，且导致严重弃风。对沿海地区含风电和核电电力系统，研究考虑核电参与调峰，并与风电、气电、煤电和抽蓄机组协调调度，对电网运行经济和促进风电消纳具有重要意义。针对沿海地区含风电和核电电力系统的经济调度，涉及调度模型建立及求解方法。其中，调度模型建立的关键在于核电调度模型，需计及其附加调峰成本，并考虑与风电协调调度；在求解方法上，由于调度模型为非线性混合0-1整数规划问题，还需线性化模型目标函数及运行约束条件。针对调度模型，有研究将核电调峰引起的附加燃料成本和安全成本综合为调峰成本，以此建立火电-核电-抽水蓄能联合运行优化调度模型，但未考虑与风电的协调调度；针对求解方法，主要在于核电运行约束的线性化，有研究对核电采用固定档调峰深度，并基于此线性化描述核电出力，实现调度模型的求解，但核电固定档调峰深度不能精确优化核电出力，对运行经济性具有一定影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以经济调度为原则，计及弃风成本和核电调峰成本，建立含多种电源的风核协调调度优化模型，并提出细分核电调峰深度的方法来线性化核电调峰约束的调试方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，包括以下步骤：步骤1、计及弃风成本和核电调峰成本，构建含多种电源的风核协调调度优化模型；步骤2、采用细分核电调峰深度的方法线性化核电调峰约束，基于Cplex求解调度模型，并制定调度计划。在上述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法中，步骤1的实现包括以下子步骤：步骤1.1、核电机组参与日调峰处理；针对多台调峰核电机组考虑其周、年和运行期内日调峰次数限制，调峰机组实际运行中实行轮流日调峰；为保证更长周期的日调峰次数约束，及分属不同利益体核电机组间的调峰弃电率均衡，将所有调峰核电机组等效为一台调峰核电机组并以此优化日前调度出力；计及核电调峰成本，等效核电机组运行成本可表示为：式中：分别为等效核电机组的运行成本常数项和核燃料成本系数；分别为核电调度出力和额定出力；pN为核电调峰成本系数；等效核电机组为多台核电机组聚合；与的核燃料成本系数相同，的运行成本常数项和额定出力则为的累加：式中：nN为核电机组数量；分别为第i台核电机组的运行成本常数项和额定出力；步骤1.2、以经济调度为原则，计及弃风成本和核电调峰成本，建立煤电、气电、核电、风电、抽水蓄能多源协调调度模型；多源协调调度模型目标函数为：C＝CT+CCC+CW+CN+CPS式中：CT、CCC、CN、CPS分别为火电机组、燃气-蒸汽联合循环机组、核电机组和抽水蓄能机组运行成本，CW为风电弃风成本，计算方式如下：CW＝pW,onΔEW,on+pW,offΔEW,off式中：pW,on、pW,off分别为陆上风电和海上风电弃风成本系数；ΔEW,on、ΔEW,off分别为调度周期内陆上风电和海上风电弃电量；弃风电量可由下式计算：式中：nW,on为陆上风电场数量，分别为第i个陆上风电场预测出力和调度出力；nW,off为海上风电场数量，分别为第i个海上风电场预测出力和调度出力。在上述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法中，步骤2的实现包括以下子步骤：步骤2.1、采用细分核电调峰深度的方法线性化核电调峰约束；假设将核电安全调峰深度范围均分为nd档，则第m档调峰深度为：式中：为等效核电机组所允许的最小出力；低功率阶段的核电功率为：一般情况下，核电机组升/降功率时间为1～3h，因而每档调峰深度下均有3个升/降功率状态：qm,1、qm,2、qm,3，其对应的核电功率为：式中：j为升/降功率的状态标号；则核电功率线性表示为：式中：ht为核电机组t时刻额定功率运行标志；lm,t为核电机组在第m档调峰深度、t时刻的低功率运行标志；qm,j,t为核电机组在第m档调峰深度、第j个状态、t时刻的升降功率运行标志；步骤2.2基于Cplex求解调度模型，并制定调度计划；基于商业优化求解器Cplex高效求解考虑核电调峰的煤电、气电、核电、风电、抽水蓄能多源协调调度模型；若日前调度优化结果要求核电参与调峰，则在综合考虑近段时间内各核电机组参与日调峰情况基础上，由调度运行人员指定隔日实行调峰的核电机组，并依据等效核电机组日前出力优化结果，确定所指定调峰核电机组的日前调度计划；若日前调度优化结果无需核电参与调峰，则不指定核电机组参与调峰；针对非核电机组，无论核电是否调峰，其出力安排均取日前调度优化结果。在上述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法中，步骤1.1所述核电调峰成本系数考虑调峰引起的附加燃料成本和安全成本，可表示为：pN＝pN,f+σpN,s式中：pN,f为调峰燃料成本系数；pN,s为调峰安全成本系数；σ为核电安全价值系数，用于平衡核电调峰安全性和经济性。在上述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法中，步骤1.2所述火电机组，燃气-蒸汽联合循环机组运行成本计算方式如下：1)火电机组运行成本包含燃煤成本和启停成本，表示为：式中：nT为火电机组数量；为0-1变量，表征火电机组i在t时段运行状态，1表示运行，0表示停机；为燃煤费用系数；为火电机组i在t时段出力；为机组启停成本；火电机组启停成本：式中：为0-1变量，当火电机组i在t时段由停机状态转变为运行状态时，取1，否则取0；为0-1变量，当机组i在t时段由运行状态转变为停机状态时，取1，否则取0；分别为火电机组i启动、停机一次的费用；2)燃气-蒸汽联合循环机组运行成本包含燃气成本和模式转换成本，表示为：式中：nCC为联合循环机组数量；MCC为联合循环机组全部模式集合，为y模式下可转变的模式集合；为0-1变量，表征机组i在t时段y模式运行状态，1表示运行，0表示停机；为y模式下燃气费用系数；为机组i在模式y下的最小技术出力，为机组i在t时段y模式下高于的出力；为机组由模式y转换为模式z的转换成本；为0-1变量，表征机组i在t时段由y模式转换为z模式，1表示转变，0表示不转变；3)多源协调调度模型约束条件为：(1)系统约束；功率平衡约束：式中：为抽蓄机组i在t时段出力，为联合循环机组i在t时段出力，PtL为系统t时刻负荷；其中，备用容量约束：式中：第1项为系统正旋转备用约束，第2项为负旋转备用约束；Ru,t、Rd,t分别为系统在t时段的正、负旋转备用容量；Lu％、Wu,on％、Wu,off％分别为负荷、陆上风电和海上风电所需的正旋转备用系数；Ld％、Wd,on％、Wd,off％分别为负荷、陆上风电和海上风电所需的负旋转备用系数；分别为火电机组i最大、最小技术出力；分别为火电机组i上升和下降爬坡速率；T10为旋转备用响应时间，此处取10min；分别为联合循环机组i在y模式下的最大、最小技术出力；分别为联合循环机组i在y模式下的上升和下降爬坡速率；分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、计及弃风成本和核电调峰成本，构建含多种电源的风核协调调度优化模型；步骤2、采用细分核电调峰深度的方法线性化核电调峰约束，基于Cplex求解调度模型，并制定调度计划。

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、计及弃风成本和核电调峰成本，构建含多种电源的风核协调调度优化模型；步骤2、采用细分核电调峰深度的方法线性化核电调峰约束，基于Cplex求解调度模型，并制定调度计划。2.如权利要求1所述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，其特征是，步骤1的实现包括以下子步骤：步骤1.1、核电机组参与日调峰处理；针对多台调峰核电机组考虑其周、年和运行期内日调峰次数限制，调峰机组实际运行中实行轮流日调峰；为保证更长周期的日调峰次数约束，及分属不同利益体核电机组间的调峰弃电率均衡，将所有调峰核电机组等效为一台调峰核电机组并以此优化日前调度出力；计及核电调峰成本，等效核电机组运行成本可表示为：式中：分别为等效核电机组的运行成本常数项和核燃料成本系数；分别为核电调度出力和额定出力；pN为核电调峰成本系数；等效核电机组为多台核电机组聚合；与的核燃料成本系数相同，的运行成本常数项和额定出力则为的累加：式中：nN为核电机组数量；分别为第i台核电机组的运行成本常数项和额定出力；步骤1.2、以经济调度为原则，计及弃风成本和核电调峰成本，建立煤电、气电、核电、风电、抽水蓄能多源协调调度模型；多源协调调度模型目标函数为：C＝CT+CCC+CW+CN+CPS式中：CT、CCC、CN、CPS分别为火电机组、燃气-蒸汽联合循环机组、核电机组和抽水蓄能机组运行成本，CW为风电弃风成本，计算方式如下：CW＝pW,onΔEW,on+pW,offΔEW,off式中：pW,on、pW,off分别为陆上风电和海上风电弃风成本系数；ΔEW,on、ΔEW,off分别为调度周期内陆上风电和海上风电弃电量；弃风电量可由下式计算：式中：nW,on为陆上风电场数量，分别为第i个陆上风电场预测出力和调度出力；nW,off为海上风电场数量，分别为第i个海上风电场预测出力和调度出力。3.如权利要求1所述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，其特征是，步骤2的实现包括以下子步骤：步骤2.1、采用细分核电调峰深度的方法线性化核电调峰约束；假设将核电安全调峰深度范围均分为nd档，则第m档调峰深度为：式中：为等效核电机组所允许的最小出力；低功率阶段的核电功率为：一般情况下，核电机组升/降功率时间为1～3h，因而每档调峰深度下均有3个升/降功率状态：qm,1、qm,2、qm,3，其对应的核电功率为：式中：j为升/降功率的状态标号；则核电功率线性表示为：式中：ht为核电机组t时刻额定功率运行标志；lm,t为核电机组在第m档调峰深度、t时刻的低功率运行标志；qm,j,t为核电机组在第m档调峰深度、第j个状态、t时刻的升降功率运行标志；步骤2.2基于Cplex求解调度模型，并制定调度计划；基于商业优化求解器Cplex高效求解考虑核电调峰的煤电、气电、核电、风电、抽水蓄能多源协调调度模型；若日前调度优化结果要求核电参与调峰，则在综合考虑近段时间内各核电机组参与日调峰情况基础上，由调度运行人员指定隔日实行调峰的核电机组，并依据等效核电机组日前出力优化结果，确定所指定调峰核电机组的日前调度计划；若日前调度优化结果无需核电参与调峰，则不指定核电机组参与调峰；针对非核电机组，无论核电是否调峰，其出力安排均取日前调度优化结果。4.如权利要求2所述的考虑风电、核电、抽水蓄能协调的多源优化调度方法，其特征是，步骤1.1所述核电调峰成本系数考虑调峰引起的附加燃料成...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洁，翁毅选，邵尤国，史军，程韧俐，刘涤尘，刘琦，张胜峰，林子钊，刘子皓，马伟哲，何晓峰，
申请(专利权)人：武汉大学，深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42