考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法。目前关于电力系统灵活性的研究仍处于起步阶段。本发明专利技术的技术方案包括：步骤1，考虑机组深度调峰和需求响应，建立灵活性资源模型；步骤2，从所研究节点允许的功率波动区间角度出发，建立电力系统灵活性区间评价指标；步骤3，考虑系统灵活性资源的调节能力，建立考虑电力系统灵活性的机组出力日前优化调度模型；步骤4，通过对约束条件的转化，将NP‑hard问题转换为线性规划和二次规划问题进行求解。本发明专利技术基于电力系统灵活性区间指标的基础上，考虑机组的深度调峰能力和负荷侧的需求响应资源调节能力，在日前调度阶段通过优化机组的出力编排计划，达到提升系统灵活性目的。

【技术实现步骤摘要】
考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法
本专利技术属于电力系统优化方法，具体地说是一种考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法。
技术介绍
受环境污染和化石燃料短缺问题的驱动，近年来全球范围内以风力和光伏为代表的间歇性可再生能源发电技术得到快速发展。截止2016年底，全球风电和光伏累计装机容量达7.9亿千瓦，占全球累计装机容量的11.8％。然而，间歇性可再生能源出力受资源和预测技术限制而呈现出波动性和不确定性的特点，连同负荷的不确定性，二者共同作用加剧了系统安全可靠运行的风险。为此，2008年国际能源署发布了专题报告提出了“电力系统灵活性”概念，指出通过提高电力系统灵活性水平来增加系统对功率波动的应对能力。我国也专门发布了《关于提升电力系统调节能力的指导意见》，指出通过提升现有机组的深度调峰能力、增加系统负荷侧需求响应资源的利用规模等方法，提高系统灵活性调节能力，达到增加间歇性可再生能源并网规模、减少碳排放的目的。目前关于考虑电力系统灵活性的优化调度方法，通常是利用历史数据统计或预测手段对间歇性可再生能源出力和负荷的波动性和不确定性进行估计，将估计值放入优化调度模型约束中。而间歇性可再生能源出力和负荷的变化存在不可预见性，通过统计或预测的手段只能对可预见因素进行量化，而无法对不可预见因素进行量化。因此，在上述优化调度方法下系统仍然面临较大风险。经过对现有技术文献的检索发现,国内暂无关于日前阶段电力系统灵活性优化调度的内容与应用。国外技术文献通常是利用历史数据统计或预测手段对间歇性可再生能源出力和负荷的波动性和不确定性进行估计，将估计值放入优化调度模型约束中，再以系统运行成本为优化目标建立日前阶段的优化调度模型，如《EnhancingPowerSystemOperationalFlexibilitywithFlexibleRampingProducts:AReview》(IEEETrans.onIndustrialInformatics,2017,13(4):1652-1664)、《AnIntegratedSchedulingApproachtoUnderpinFlexibilityinEuropeanPowerSystems》(IEEETrans.onSustainableEnergy,2016,7(2):647-657)、《HourlyDemandResponseinDay-AheadSchedulingConsideringGeneratingUnitRampingCost》(IEEETrans.onPowerSystems,2013,28(3):2446-2454)、《ThermalGenerationFlexibilitywithRampingCostsandHourlyDemandResponseinStochasticSecurity-ConstrainedSchedulingofVariableEnergySources》(IEEETrans.onPowerSystems,2015,30(6):2955-2964)。此外，目前关于电力系统灵活性的研究仍处于起步阶段，尚未形成统一理论，相关灵活性评价指标、评价方法及优化调度方法的研究均在发展之中。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法，该方法基于电力系统灵活性区间指标的基础上，考虑机组的深度调峰能力和负荷侧的需求响应资源调节能力，在日前调度阶段通过优化机组的出力编排计划，以达到提升系统灵活性目的。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法，其包括以下步骤：步骤1，考虑机组深度调峰和需求响应，建立灵活性资源模型；步骤2，从所研究节点允许的功率波动区间角度出发，建立电力系统灵活性区间评价指标；步骤3，考虑系统灵活性资源的调节能力，建立考虑电力系统灵活性的机组出力日前优化调度模型；步骤4，通过对约束条件的转化，将NP-hard问题转换为线性规划和二次规划问题进行求解。作为上述技术方案的补充，所述的步骤1包括：步骤1.1，建立机组调峰模型：式(1)中，为机组i的最小技术出力，为机组i的最大技术出力，ηi为机组i的最小技术出力占最大技术出力的比例，非深度调峰机组和深度调峰机组的调峰能力由ηi确定；步骤1.2，建立可中断负荷模型：式(2)中，表示时刻t节点i未参与可中断负荷项目之前的负荷，表示参与之后的负荷，为负荷的中断比例，NIL为参与可中断负荷项目的节点集合；步骤1.3，建立峰谷分时电价模型，包括：步骤1.3.1，确定峰谷时段负荷的自身增加比例和峰谷时段之间的负荷转移比例：式(3)中，表示节点i峰时段负荷自身削减比例，表示峰时段转移到谷时段的负荷比例，表示谷时段负荷自身增加比例；εi为节点i的负荷自弹性系数，为峰谷时段之间负荷交叉弹性系数；分别为实行分时电价之后峰时段和谷时段的电价改变比例；步骤1.3.2，确定各节点负荷各时刻因实行峰谷分时电价而改变的负荷量：式(4)中，表示实行分时电价后t时刻节点i负荷改变量；分别为实行分时电价前峰时段和谷时段的总负荷在相应时段内的平均值；NTOU表示参与分时电价的负荷节点集合；Tf、Tg分别表示峰时段集合和谷时段集合；步骤1.3.3，确定各节点负荷各时刻实行峰谷分时电价后的负荷：式(5)中，表示t时刻节点i未实行峰谷分时电价之前的负荷，表示实行峰谷分时电之后的负荷。作为上述技术方案的补充，所述步骤2从所研究节点允许的功率波动区间角度，建立电力系统灵活性区间评价指标如下：式(6)中，分别为系统灵活性区间的下限和上限，分别表示t时刻节点i的灵活性区间下限和上限，为所研究节点的灵活性区间的向量形式，维数为研究节点数N，1是全1列向量。作为上述技术方案的补充，所述步骤3考虑系统灵活性资源的调节能力，建立考虑电力系统灵活性的机组出力日前优化调度模型包括：步骤3.1，以系统灵活性区间为目标，建立阶段一优化模型，确定各时刻系统的灵活性区间；步骤3.2，在阶段一确定的系统灵活性区间基础上，以机组运行成本为优化目标，建立阶段二优化模型，确定机组日前出力计划。作为上述技术方案的补充，所述步骤3.1包括：步骤3.1.1，确定所述阶段一优化模型的目标函数：根据所述系统灵活性区间指标，考虑负荷节点、间歇性可再生能源节点及二者混合节点，阶段一建立以调度日各时刻系统灵活性区间为目标的优化调度模型：式(7)中，NT为调度时段集合；步骤3.1.2，确定所述阶段一优化模型的约束条件。作为上述技术方案的补充，所述步骤3.1.2阶段一优化模型的约束条件包括电力平衡约束、线路潮流约束、机组出力区间约束、机组出力爬坡约束、节点灵活性区间边界约束和灵活性资源约束；a.电力平衡约束：式(8)和(9)中，Pt表示调度日在t时刻各节点净负荷的预测值向量，表示假设t时刻在节点灵活性区间内围绕Pt变化的向量，二者维数均为净负荷节点个数；表示调度日t时刻各机组计划出力向量，表示当变化时，为保持电力平衡和线路输电容量不越限，对应的机组出力，和的维数为机组个数；b.线路潮流约束：式(10)和(11)中，S1表示基于直流潮流的发电机节点对线路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，考虑机组深度调峰和需求响应，建立灵活性资源模型；步骤2，从所研究节点允许的功率波动区间角度出发，建立电力系统灵活性区间评价指标；步骤3，考虑系统灵活性资源的调节能力，建立考虑电力系统灵活性的机组出力日前优化调度模型；步骤4，通过对约束条件的转化，将NP‑hard问题转换为线性规划和二次规划问题进行求解。

【技术特征摘要】
1.考虑深度调峰和需求响应的电力系统灵活性优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，考虑机组深度调峰和需求响应，建立灵活性资源模型；步骤2，从所研究节点允许的功率波动区间角度出发，建立电力系统灵活性区间评价指标；步骤3，考虑系统灵活性资源的调节能力，建立考虑电力系统灵活性的机组出力日前优化调度模型；步骤4，通过对约束条件的转化，将NP-hard问题转换为线性规划和二次规划问题进行求解。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1包括：步骤1.1，建立机组调峰模型：式(1)中，为机组i的最小技术出力，为机组i的最大技术出力，ηi为机组i的最小技术出力占最大技术出力的比例，非深度调峰机组和深度调峰机组的调峰能力由ηi确定；步骤1.2，建立可中断负荷模型：式(2)中，表示时刻t节点i未参与可中断负荷项目之前的负荷，表示参与之后的负荷，为负荷的中断比例，NIL为参与可中断负荷项目的节点集合；步骤1.3，建立峰谷分时电价模型，包括：步骤1.3.1，确定峰谷时段负荷的自身增加比例和峰谷时段之间的负荷转移比例：式(3)中，表示节点i峰时段负荷自身削减比例，表示峰时段转移到谷时段的负荷比例，表示谷时段负荷自身增加比例；εi为节点i的负荷自弹性系数，为峰谷时段之间负荷交叉弹性系数；分别为实行分时电价之后峰时段和谷时段的电价改变比例；步骤1.3.2，确定各节点负荷各时刻因实行峰谷分时电价而改变的负荷量：式(4)中，表示实行分时电价后t时刻节点i负荷改变量；分别为实行分时电价前峰时段和谷时段的总负荷在相应时段内的平均值；NTOU表示参与分时电价的负荷节点集合；Tf、Tg分别表示峰时段集合和谷时段集合；步骤1.3.3，确定各节点负荷各时刻实行峰谷分时电价后的负荷：式(5)中，表示t时刻节点i未实行峰谷分时电价之前的负荷，表示实行峰谷分时电之后的负荷。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2从所研究节点允许的功率波动区间角度，建立电力系统灵活性区间评价指标如下：式(6)中，分别为系统灵活性区间的下限和上限，分别表示t时刻节点i的灵活性区间下限和上限，为所研究节点的灵活性区间的向量形式，维数为研究节点数N，1是全1列向量。4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤3考虑系统灵活性资源的调节能力，建立考虑电力系统灵活性的机组出力日前优化调度模型包括：步骤3.1，以系统灵活性区间为目标，建立阶段一优化模型，确定各时刻系统的灵活性区间；步骤3.2，在阶段一确定的系统灵活性区间基础上，以机组运行成本为优化目标，建立阶段二优化模型，确定机组日前出力计划。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3.1包括：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利军，孙黎滢，黄锦华，孙可，谷纪亭，孙轶恺，徐晨博，周光东，周明，郭尊，李圆，庄峥宇，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，华北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33