考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法及应用技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法及应用，所述随机生产模拟方法包括以下步骤：1)获取全年负荷曲线，从所述全年负荷曲线中剔除核电全年出力曲线，获得持续负荷曲线，并根据全年负荷水平将所述持续负荷曲线划分为基荷、腰荷、峰荷三个阶段；2)根据所述持续负荷曲线建立等效电量函数；3)根据等效电量，实现火电机组和水电机组在不同阶段的出力控制；4)考虑清洁能源的报价及其弃能约束，动态调节清洁能源和火电机组的出力状态，获得电力系统随机生产模拟数据。与现有技术相比，本发明专利技术考虑了太阳能、风电等清洁能源的可弃发电容量作为常规电源参与电力系统调峰，保障系统对环境的污染最小。

Stochastic production simulation method and application of power system at sending end considering discarded energy constraints

The present invention relates to a stochastic production simulation method and its application for power system at the sending end considering discarded energy constraints. The stochastic production simulation method includes the following steps: 1) obtaining the annual load curve, eliminating the annual output curve of nuclear power from the annual load curve, obtaining the continuous load curve, and dividing the continuous load curve into base load, waist load and waist load according to the annual load level. Peak load three stages; 2) Establish equivalent power function according to the continuous load curve; 3) Realize the output control of thermal power units and hydropower units in different stages according to the equivalent power; 4) Consider the quotation of clean energy and its abandonment constraints, dynamically adjust the output state of clean energy and thermal power units, and obtain the stochastic production simulation data of power system. Compared with the prior art, the invention considers the abandoned power generation capacity of clean energy such as solar energy and wind power as a conventional power source to participate in peak shaving of power system, so as to ensure the minimum environmental pollution of the system.

【技术实现步骤摘要】
考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法及应用
本专利技术涉及电力系统规划与运行控制
，尤其是涉及一种考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法及应用。
技术介绍
电力系统随机生产模拟是电力系统规划与运行的基本分析工具之一，它通过优化发电机组的生产运行，考虑机组故障和负荷的不确定性，计算各电厂的发电量、系统生产成本及系统的可靠性指标。传统地，核电机组不参加电网调峰，这并不是由于机组设计方面的原因，而是因为核燃料成本较高，核电所占比重较小。随着核电、风电和光伏发电的发展建设，仅靠火电和抽水蓄能机组进行调峰将难以满足电网负荷变化的需要，核电机组有必要参与电网调峰。另一方面，以四川为代表的我国西部地区水电资源丰富，但水电调峰能力由于外部天气条件和水电站类型的不同而差别较大，水电机组可以根据调节能力由弱到强，可以依次细分为年调型水电机组，季调型水电机组，日调型水电机组，有必要研究并充分发挥不同类型机组在不同天气条件下的调峰能力。因此，研究包括核电、不同类型水电机组等多类型电源参与调峰的电力系统随机生产模拟方法对合理安排发电计划，降低成产成本，提高可靠性具有重要意义。国内对随机生产模拟问题进行了广泛研究。陈亚博、盛戈皞、黎建等在《电力系统及其自动化学报》(2015,27(05):1-6)上发表的《含光伏和风电的电力系统随机生产模拟》基于随机生产模拟方法以及其中多状态机组的处理方法,建立了光伏的多状态计算模型。同时，结合该模型和风电等效多状态模型分析处理了光伏和风电两种间歇式能源同时并入电力系统后的随机生产模拟情况。张宏宇、方鑫、李碧辉等在《中国电力》(2012,45(06):73-767)上发表的《含大规模风光电源电力系统随机生产模拟》根据风电与光伏电源的自身电源特性及其与电网的相互关系，提出风电与光伏电源参与随机生产模拟的原则。根据所提原则对应提出风功率损失期望及弃风比率2个评价指标。冯长有、梁志峰在《电网技术》(2013,37(02):493-499)上发表的《考虑潮流断面约束的电力系统随机生产模拟》结合电网实际运行情况,根据有无电量交易和断面构成情况，划分了潮流断面类型并构建了相应数学描述模型。基于此，给出了等效电量函数法中不同类型断面的处理方法，设计了相应的随机生产模拟计算流程。姚力、黄镔、王秀丽等在《电网技术》(2015,39(05):1219-1225)上发表的《考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟》文章采用风电多状态模型，引入机组剩余容量的概念，提出了联合外送概率模型以模拟送端电网对受端电网的电力支援过程。结合各类型电源特点，设计了考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟算法框架。以上文献中，都着重考察风、光电波动性、间歇性、随机性对电力系统生产模拟的影响，而没有考虑到核电机组、多类型水电机组参与调峰的因素。专利中，范宏、左路浩、马莲等专利技术人申请的专利技术专利《能效电厂的随机生产模拟计算方法》针对能效电厂需求侧管理方面的创新与对风电光电机组出力的精确模拟，探究能效电厂与大型光伏风电站出力的对电力系统运行的影响。施涛、韩华玲、朱凌志等专利技术人申请的专利技术专利《一种含大规模光伏电站的电力系统随机生产模拟方法》确定不含光伏电站的系统机组等值有效容量各阶累积量；依次获得对应时段的光伏发电的时序有效容量概率分布Beta模型及参数；依次获得对应时段的含光伏电站的系统机组等值有效容量分布概率模型及参数及对应负荷水平下的可靠性指标。吴红斌、白雪、丁明等专利技术人申请的专利技术专利《一种用于风光储联合发电系统的随机生产模拟方法》采用K-Means算法进行气象模式划分将风力发电模块、光伏发电模块、储能装置及负荷的序列化，基于序列运算理论进行随机生产模拟，更好地描述了风光互补特性，并进行风光储联合发电系统的随机生产模拟，从而能为风光储联合发电系统的运行与调度提供参考。以上专利的随机生产模拟进一步考虑了抽水蓄能电站和负荷变化的影响，但是仍然没有考虑核电、多类型水电机组参与调峰的影响。当前，非化石电源快速发展的同时，部分地区弃风、弃光、弃水问题突出，“三北”地区风电消纳困难，云南、四川两省弃水严重。弃能不仅造成大量的非化石能源浪费，也给非化石能源可持续发展带来不少打击。2017年国家发改委发布《解决弃水弃风弃光问题实施方案》，提出到2020年在全国范围内有效解决弃水弃风弃光问题，其中至关重要的一条是要实施可再生能源配额制管理。2018年3月，国家能源局发布的《可再生能源电力配额及考核办法(征求意见稿)》(以下简称“征求意见稿”)，首次明确了2018年、2020年各省的可再生能源电力总量配额指标、非水电可再生能源配额指标以及相关考核办法。可见，弃能越来越成为电力系统必须考虑的一个硬性约束条件。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法及应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法，包括以下步骤：1)获取全年负荷曲线，从所述全年负荷曲线中剔除核电全年出力曲线，获得持续负荷曲线，并根据全年负荷水平将所述持续负荷曲线划分为基荷、腰荷、峰荷三个阶段；2)根据所述持续负荷曲线建立等效电量函数；3)根据效电量，实现火电机组和水电机组在不同阶段的出力控制；4)考虑清洁能源的报价及其弃能约束，动态调节清洁能源和火电机组的出力状态，获得电力系统随机生产模拟数据。进一步地，所述核电全年出力曲线的获取方式为：考虑核电参与调峰，设计核电在峰谷差大于设定值的典型日以“12-3-6-3”调峰模式出力，其余时段以额定功率带基荷，获得核电全年出力时序曲线。进一步地，所述等效电量函数的建立过程包括：301)在持续负荷曲线上，将横轴x按Δx分段，将所述持续负荷曲线转换为离散的初始电量函数：式中，k＝＜x/Δx＞+1，＜x/Δx＞表示不大于x/Δx的整数，E(k)等于从x到x+Δx这一段负荷曲线对应的负荷电量，F(x)表示持续负荷曲线；302)考虑发电机组随机停运的影响，以初始电量函数为基础进行修正，获得最终的等效电量函数：E(i)(k)＝piE(i-1)(k)+qiE(i-1)(k-mi)式中，E(i)(k)为运行第i台发电机组运行后的等效电量函数，qi为强迫停运率，pi＝1-qi，mi＝Ci/Δx，Ci为第i台发电机组的装机容量。进一步地，所述实现火电机组和水电机组在不同阶段的出力具体包括以下步骤：301)根据经济性对火电机组排序，优先运行所有火电机组按最小出力段带基荷；302)根据调节能力对水电机组排序，依次运行日调型水电机组、季调型水电机组、年调型水电机组、风电、光电按照保障性收购容量带剩余负荷；303)判断负荷是否分配完成，若是，则执行步骤4)，若否，则执行步骤304)；304)依次运行日调型水电机组、季调型水电机组、年调型水电机组、风电、光电按照经济性收购容量带剩余负荷，执行步骤4)。进一步地，所述水电机组在生产模拟中满足以下条件：式中，PHL为水电机组担任的最大负荷功率，CH为水电机组容量，EL为负荷电量，EA为水电机组给定电量。进一步地，单台所述水电机组带负荷的位置通过以下方式确定：在所述持续负荷曲线下构建一台水电机组的特征矩形，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取全年负荷曲线，从所述全年负荷曲线中剔除核电全年出力曲线，获得持续负荷曲线，并根据全年负荷水平将所述持续负荷曲线划分为基荷、腰荷、峰荷三个阶段；2)根据所述持续负荷曲线建立等效电量函数；3)根据等效电量，实现火电机组和水电机组在不同阶段的出力控制；4)考虑清洁能源的报价及其弃能约束，动态调节清洁能源和火电机组的出力状态，获得电力系统随机生产模拟数据。

【技术特征摘要】
1.一种考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取全年负荷曲线，从所述全年负荷曲线中剔除核电全年出力曲线，获得持续负荷曲线，并根据全年负荷水平将所述持续负荷曲线划分为基荷、腰荷、峰荷三个阶段；2)根据所述持续负荷曲线建立等效电量函数；3)根据等效电量，实现火电机组和水电机组在不同阶段的出力控制；4)考虑清洁能源的报价及其弃能约束，动态调节清洁能源和火电机组的出力状态，获得电力系统随机生产模拟数据。2.根据权利要求1所述的考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法，其特征在于，所述核电全年出力曲线的获取方式为：考虑核电参与调峰，设计核电在峰谷差大于设定值的典型日以“12-3-6-3”调峰模式出力，其余时段以额定功率带基荷，获得核电全年出力时序曲线。3.根据权利要求1所述的考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法，其特征在于，所述等效电量函数的建立过程包括：301)在持续负荷曲线上，将横轴x按Δx分段，将所述持续负荷曲线转换为离散的初始电量函数：式中，k＝＜x/Δx＞+1，＜x/Δx＞表示不大于x/Δx的整数，E(k)等于从x到x+Δx这一段负荷曲线对应的负荷电量，F(x)表示持续负荷曲线；302)考虑发电机组随机停运的影响，以初始电量函数为基础进行修正，获得最终的等效电量函数：E(i)(k)＝piE(i-1)(k)+qiE(i-1)(k-mi)式中，E(i)(k)为运行第i台发电机组运行后的等效电量函数，qi为强迫停运率，pi＝1-qi，mi＝Ci/Δx，Ci为第i台发电机组的装机容量。4.根据权利要求1所述的考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法，其特征在于，所述实现火电机组和水电机组在不同阶段的出力具体包括以下步骤：301)根据经济性对火电机组排序，优先运行所有火电机组按最小出力段带基荷；302)根据调节能力对水电机组排序，依次运行日调型水电机组、季调型水电机组、年调型水电机组、风电、光电按照保障性收购容量带剩余负荷；303...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏明奎，路亮，周全，程浩忠，柳璐，蔡绍荣，江栗，袁杨，陈佩华，张程铭，
申请(专利权)人：国家电网公司西南分部，上海交通大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51