一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，所述库容分配方法包括如下步骤：以火电机组生产成本最小化为目标，构建第一目标函数；确定所述第一目标函数的约束条件；以混合式抽水蓄能电站的收益最大化为目标，构建第二目标函数；确定所述第二目标函数的约束条件；结合所述第一目标函数的约束条件，采用拉格朗日算法求解所述第一目标函数，获得混合式抽水蓄能电站的节点边际电价；将所述节点边际电价代入所述第二目标函数，并结合所述第二目标函数的约束条件，求解所述第二目标函数，获得收益最大时的库容分配方案。本发明专利技术首先基于第一目标函数求解边际电价，然后结合边际电价求解第二目标函数，以确定收益最大的最优库容分配方案。的最优库容分配方案。的最优库容分配方案。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法及系统


[0001]本专利技术涉及混合式抽水蓄能电站管理
，特别是涉及一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法及系统。

技术介绍

[0002]为了平抑风电、光伏等不确定性电源对电力系统运行的影响，作为现阶段最为成熟的灵活性调节技术，抽水蓄能将是未来高比例可再生能源供给体系的重要组成部分。因此，抽水蓄能电站将会持续扮演重要角色。
[0003]抽水蓄能电站分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站。混合式抽水蓄能电站相较于纯抽水蓄能电站有两个特点：混合式抽水蓄能电站上水库具有天然径流汇入；其电站厂房内所安装的机组由两部分组成，一部分是常规水轮发电机组，另一部分是抽水蓄能机组。
[0004]相应地，混合式抽水蓄能电站比纯抽水蓄能电站多一部分的发电量，即天然径流发电量，而天然径流的来水流量已达到能安装常规水轮发电机组来承担系统的负荷。因此，混合式抽水蓄能电站同时兼具常规水电站和纯抽水蓄能电站的特点，目前已建成白山、潘家口等混合式抽蓄电站。
[0005]混合式抽水蓄能电站无论是在分散式电力市场还是集中式电力市场环境下均能实现生存，但在不同市场模式中运营模式存在明显差异。在分散式电力市场中，水电机组发电采用峰谷电价机制，为保障抽水蓄能机组的合理生存，采用两部制电价机制；而在集中式市场环境中，水电机组发电和抽水蓄能机组发电均可作为独立个体参与市场竞争，通常也不需为抽水蓄能机组发电设计单独的保障机制。
[0006]因此，如何结合混合式抽水蓄能电站其本身的结构、多市场模式和多电价机制特点，实现混合式抽水蓄能电站的库容分配的优化，成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法及系统，以实现混合式抽水蓄能电站的库容分配的优化。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，所述库容分配方法包括如下步骤：
[0010]以火电机组生产成本最小化为目标，构建第一目标函数；
[0011]确定所述第一目标函数的约束条件；
[0012]以混合式抽水蓄能电站的收益最大化为目标，构建第二目标函数；
[0013]确定所述第二目标函数的约束条件；
[0014]结合所述第一目标函数的约束条件，采用拉格朗日算法求解所述第一目标函数，获得混合式抽水蓄能电站的节点边际电价；
[0015]将所述节点边际电价代入所述第二目标函数，并结合所述第二目标函数的约束条
件，求解所述第二目标函数，获得收益最大时的库容分配方案。
[0016]可选的，所述第一目标函数为：
[0017][0018][0019]其中，表示节点i的单位生产成本；表示t时刻节点i的火电机组发电量；ΔT表示时间间隔，a
i
和b
i
表示节点i的单位生产成本与t时刻节点i的火电机组发电量的关系的一次项系数和常数项系数，Ω
G
表示火电机组集合，Ω
T
表示时间集合。
[0020]可选的，第一目标函数的约束条件包括：
[0021]线路潮流约束：
[0022][0023]其中，表示最大线路潮流；G
k
‑
i
表示节点功率转移分布因子，Ω
G
、Ω
RG
、Ω
HP
和Ω
LD
分别表示火电机组集合、可再生能源发电机组集合、混合抽蓄电站机组集合和节点负荷集合，表示t时刻节点i的火电机组发电量，表示t时刻节点i的可再生能源机组发电量，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i按传统峰谷电价结算的发电量，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i按照两部制电价结算的发电量，表示表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，表示t时刻节点i的负荷总量；
[0024]机组爬坡约束式：
[0025][0026][0027]其中，表示t
‑
1时刻节点i的发电功率，和表示火电机组上爬坡能力和下爬坡能力；
[0028]机组运行上下限约束：
[0029][0030]其中，和表示节点最小发电功率和最大发电功率。
[0031]可选的，所述结合所述第一目标函数的约束条件，采用拉格朗日算法求解所述第一目标函数，获得混合式抽水蓄能电站的节点边际电价，具体包括：
[0032]将所述第一目标函数的约束条件转换成拉格朗日算法的等式约束条件和互补松弛条件；
[0033]构建包含所述等式约束条件、所述互补松弛条件和所述第一目标函数的拉格朗日函数；
[0034]求解所述拉格朗日函数，确定混合式抽水蓄能电站的每个节点的边际电价。
[0035]可选的，所述等式约束条件为：
[0036][0037]所述互补松弛条件为：
[0038][0039][0040][0041][0042][0043][0044]其中，λ
j
为拉格朗日乘子，j＝1,2,3,4,5,6；
[0045]可选的，所述拉格朗日函数为：
[0046][0047]其中，表示拉格朗日函数，μ表示拉格朗日乘子。
[0048]可选的，所述第二目标函数为：
[0049][0050]其中，表示节点i的峰谷电价，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i按传统峰谷电价结算的发电量，表示节点i的边际电价，表示表示抽水蓄能电站抽
蓄机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，λ
PS
表示容量电价，表示节点i初始时刻抽蓄机组参与两部制电价的容量，表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i参与现货市场抽水量。
[0051]可选的，所述第二目标函数的约束条件包括：
[0052]混合抽蓄电站固定容量约束：
[0053][0054][0055][0056]其中，表示节点i的实际总库容，表示节点i的最大初始常规水电机组库容，表示节点i的最大初始抽蓄机组库容，表示常规水电机组划分给抽蓄机组的库容，表示节点i的划分后的最大常规水电机组的库容，表示抽蓄机组参与两部制电价的最大库容，表示抽蓄机组参与现货市场的最大库容；
[0057]混合抽蓄电站实时物理库容模型约束：
[0058][0059][0060][0061][0062]其中，S
i,t
为t时刻的节点i的混合抽蓄电站实时库容，S
i,t
‑1为t
‑
1时刻的节点i的混合抽蓄电站实时库容，表示t时刻的节点i的常规水电机组天然径流，表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i参与现货市场抽水量，表示节点i的抽蓄机组对应于两部制电价的抽水量；表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述库容分配方法包括如下步骤：以火电机组生产成本最小化为目标，构建第一目标函数；确定所述第一目标函数的约束条件；以混合式抽水蓄能电站的收益最大化为目标，构建第二目标函数；确定所述第二目标函数的约束条件；结合所述第一目标函数的约束条件，采用拉格朗日算法求解所述第一目标函数，获得混合式抽水蓄能电站的节点边际电价；将所述节点边际电价代入所述第二目标函数，并结合所述第二目标函数的约束条件，求解所述第二目标函数，获得收益最大时的库容分配方案。2.根据权利要求1所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述第一目标函数为：目标函数为：其中，表示节点i的单位生产成本；表示t时刻节点i的火电机组发电量；ΔT表示时间间隔，a
i
和b
i
表示节点i的单位生产成本与t时刻节点i的火电机组发电量的关系的一次项系数和常数项系数，Ω
G
表示火电机组集合，Ω
T
表示时间集合。3.根据权利要求2所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，第一目标函数的约束条件包括：线路潮流约束：其中，表示最大线路潮流；G
k
‑
i
表示节点功率转移分布因子，Ω
G
、Ω
RG
、Ω
HP
和Ω
LD
分别表示火电机组集合、可再生能源发电机组集合、混合抽蓄电站机组集合和节点负荷集合，表示t时刻节点i的火电机组发电量，表示t时刻节点i的可再生能源机组发电量，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i按传统峰谷电价结算的发电量，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i按照两部制电价结算的发电量，表示表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，表示t时刻节点i的负荷总量；机组爬坡约束式：机组爬坡约束式：
其中，表示t
‑
1时刻节点i的发电功率，和表示火电机组上爬坡能力和下爬坡能力；机组运行上下限约束：其中，和表示节点最小发电功率和最大发电功率。4.根据权利要求3所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述结合所述第一目标函数的约束条件，采用拉格朗日算法求解所述第一目标函数，获得混合式抽水蓄能电站的节点边际电价，具体包括：将所述第一目标函数的约束条件转换成拉格朗日算法的等式约束条件和互补松弛条件；构建包含所述等式约束条件、所述互补松弛条件和所述第一目标函数的拉格朗日函数；求解所述拉格朗日函数，确定混合式抽水蓄能电站的每个节点的边际电价。5.根据权利要求4所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述等式约束条件为：所述互补松弛条件为：所述互补松弛条件为：所述互补松弛条件为：所述互补松弛条件为：所述互补松弛条件为：所述互补松弛条件为：其中，P
tL
表示负荷总量，Ω
MP
表示混合抽蓄电站的集合，λ
j
为拉格朗日乘子，j＝1,2,3,4,5,6。6.根据权利要求5所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述拉格朗日函数为：
其中，表示拉格朗日函数，μ表示拉格朗日乘子。7.根据权利要求1所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述第二目标函数为：其中，B表示目标函数值，T表示调度周期，表示节点i的峰谷电价，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i按传统峰谷电价结算的发电量，表示节点i的边际电价，表示表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，表示抽水蓄能电站常规水电机组t时刻节点i参与现货市场的发电量，λ
PS
表示容量电价，表示节点i初始时刻抽蓄机组参与两部制电价的容量，表示抽水蓄能电站抽蓄机组t时刻节点i参与现货市场抽水量。8.根据权利要求1所述的混合式抽水蓄能电站的库容分配方法，其特征在于，所述第二目标函数的约束条件包括：混合抽蓄电站固定容量约束：混合抽蓄电站固定容量约束：混合抽蓄电站固定容量约束：其中，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐非非，吴梦凯，刘念，徐文军，施进平，邱逸，叶尚兴，潘夏，刘洪鑫，延肖何，蒋凯，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司丽水供电公司，
类型：发明
国别省市：