利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法技术

本发明专利技术提出了一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，对典型火电机组的灵活调峰煤耗特性进行分析，基于曲线拟合方法，建立其煤耗曲线数值拟合模型，采用分段二次函数描述火电机组的发电成本，得到灵活调峰运行火电机组的分段二次发电费用函数。在此基础上建立包含灵活调峰火电机组和风电机组的电力系统日前机组组合优化模型，采用混合整数非线性规划(MINP)方法求解。性规划(MINP)方法求解。性规划(MINP)方法求解。

【技术实现步骤摘要】
利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法


[0001]本专利技术属于电力系统优化领域，具体涉及一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法。

技术介绍

[0002]经济快速发展对能源消费需求持续增长，出于对环境保护与可持续发展的考虑以及在国家各项能源政策的扶持下，可再生能源的利用比例不断提高，如何更加充分的利用和开发可再生能源己成为世界研究的重要课题。然而新能源中风电、光伏具有明显的间歇性，不稳定性以及波动性，例如实际的风电出力与预测值出现了偏差，可能会导致发电侧供不应求的现象，致使需求侧被迫采取切负荷或其他措施。同时，风、光的不确定性大幅增加了系统的负荷峰谷差，严重制约着新能源的消纳能力。为了提高新能源的消纳能力，我国大力推进燃煤火电机组的灵活调峰运行，机组不断进行大范围调减出力和频繁启停，使得运行成本增加，使用寿命减少。因此有必要进一步挖掘有关火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，辅助火电机组调峰，从而减少弃风、弃光量。机组灵活特性是评价电力系统中不确定性因素和电力系统响应速度、安全稳定性的指标之一，研究系统灵活特性不仅可以在突发事件发生时及时应对，而且还能找到各参与者联合运行最经济的方式。
[0003]中国能源生产革命逐渐由黑色高碳转向绿色低碳发展，技术革命更是向智能化、高效化发展。根据我国特殊的电源结构，目前电力系统的电源结构仍以火电为主，如果能深入挖掘火电机组的灵活运行能力，将能较大程度地提升电力系统的调节空间。由于燃煤火电机组具备更灵活更良好的调峰调频能力，并且具有多年的燃煤机组调峰运行经验，使用燃煤机组参与灵活调峰是风能和太阳能等可再生能源最可行的方法。因此，为了提高清洁能源的消纳能力，缓解电力供需矛盾，本专利技术提出一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，研究火电机组灵活调峰对风电消纳的影响效果，基于对典型火电机组的灵活调峰煤耗特性的分析，建立其煤耗曲线数值拟合模型，采用分段二次函数描述火电机组的发电成本。将火电机组灵活调峰与风电机组组合优化，建立灵活调峰火电机组与风电机组的日前机组组合优化模型，该模型采用混合整数非线性规划方法即改进粒子群优化算法进行求解。
[0005]一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：根据火电机组灵活调峰时煤耗曲线，建立火电机组在深度调峰与基础调峰区间的发电费用函数；
[0007]步骤2：在考虑风电场的情况下，建立火电机组与风电机组的日前机组组合决策模型；
[0008]步骤3：采混合整数非线性规划方法对日前机组组合决策模型进行求解。
[0009]进一步，发电费用函数为：
[0010][0011]其中，P为机组出力；a1、a2、b1、b2、c1、c2分别为各项特性系数，与机组类型、燃烧品质和煤价有关。
[0012]进一步，日前机组组合的总费用目标函数包括发电费用与机组启停费用，为：
[0013][0014]其中，T为调度周期，N为系统母线总数，传输线路采用两端母线编号的有序对(i,j)表示，E为传输线集合，G为系统中火电机组的台数，W为风电场的个数，p
g
(t)为火电机组g在决策时段t的出力，C
g
(
·
)为机组g的分段二次发电费用函数，c
g，SU
为机组g启动费用；c
g，SD
为机组g关停费用；c
g，SD
与w
g
(t)分别为机组启动和关停操作的0
‑
1变量，其取值为1，表示在决策时段t内将机组g启动或关停，取值0表示关停，1表示启动；关停时w
g
(t)为1，v
g
(t)默认为0；启动时v
g
(t)为1，w
g
(t)默认为0。
[0015]进一步，日前机组组合的约束条件包括：发电与用电功率平衡约束、系统潮流传输容限约束、火电机组出力范围约束、火电机组爬坡率约束、风电机组出力约束和对3组0
‑
1变量的约束。
[0016]更进一步，发电与用电功率平衡约束为：
[0017][0018][0019]式中，p
w
(t)为风电机组w的出力，d
i
(t)为母线i的用电负荷，f
i,j
(t)和f
j，i
(t)表示线路(i,j)上方向不同的潮流，IG(i)与IW(i)分别为母线i上所连接的火电机组与风电场编号集。
[0020]更进一步，系统潮流传输容限约束为：
[0021]‑
F
i，j
≤f
i，j
≤F
i，j
≤(i，j)∈E，t＝1～T
[0022]式中，Fi,j为传输线(i,j)的有功功率最大容限。
[0023]更进一步，火电机组出力范围约束为：
[0024]u
g
(t)P
g，min
≤p
g
(t)≤u
g
(t)P
g，max
[0025]g＝1～G，t＝1～T
[0026]式中，u
g
(t)表示机组g运行状态的0
‑
1变量，其取值为1表示机组处于运行状态，为0表示停机状态；P
g,max
和P
g,min
分别为机组g的最大和最小出力。
[0027]更进一步，火电机组爬坡率约束为：
[0028]|p
g
(t)
‑
p
g
(t
‑
1)|≤Δ
g
P
g，max
，g＝1～G，t＝1～T
[0029]式中，Δg为火电机组g的爬坡率，其为常数。
[0030]更进一步，风电机组出力约束为：
[0031]0≤p
w
(t)≤p
w，A
(t)，w＝1～W，t＝1～T
[0032]式中，p
w，A
(t)为风电机组w在t时段的预测可用出力。
[0033]更进一步，对3组0
‑
1变量的约束为：
[0034]v
g
(t)
‑
w
g
(t)＝u
g
(t)
‑
u
g
(t
‑
1)，g＝1～G，t＝1～T
[0035][0036][0037]分别表示0
‑
1变量的状态转换关系、约束机组g的最短运行时间UT
g
和最短停机时间DT
g
。
[0038]本专利技术的有益效果在于：本专利技术所采用的分段二次数据拟合方法可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，包括如下步骤：步骤1：根据火电机组灵活调峰时煤耗曲线，建立火电机组在深度调峰与基础调峰区间的发电费用函数；步骤2：在考虑风电场的情况下，建立火电机组与风电机组的日前机组组合决策模型；步骤3：采混合整数非线性规划方法对所述日前机组组合决策模型进行求解。2.根据权利要求1所述的一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，其特征在于，所述发电费用函数为：其中，P为机组出力；a1、a2、b1、b2、c1、c2分别为各项特性系数，与机组类型、燃烧品质和煤价有关。3.根据权利要求1所述的一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，其特征在于，所述日前机组组合的总费用目标函数包括发电费用与机组启停费用，为：其中，T为调度周期，N为系统母线总数，传输线路采用两端母线编号的有序对(i，j)表示，E为传输线集合，G为系统中火电机组的台数，W为风电场的个数，p
g
(t)为火电机组g在决策时段t的出力，C
g
(
·
)为机组g的分段二次发电费用函数，c
g，SU
为机组g启动费用；c
g，SD
为机组g关停费用；c
g，SD
与w
g
(t)分别为机组启动和关停操作的0
‑
1变量，其取值为1，表示在决策时段t内将机组g启动或关停，取值0表示关停，1表示启动；关停时w
g
(t)为1，v
g
(t)默认为0；启动时v
g
(t)为1，w
g
(t)默认为0。4.根据权利要求3所述的一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，其特征在于，日前机组组合的约束条件包括：发电与用电功率平衡约束、系统潮流传输容限约束、火电机组出力范围约束、火电机组爬坡率约束、风电机组出力约束和对3组0
‑
1变量的约束。5.根据权利要求4所述的一种利用火电机组灵活调节特性的发电优化调度方法，其特征在于，所述发电与用电功率平衡约束为：i＝1～N，t＝1～T式中，p
w
(t)为风电机组w的出力，d
i
(t)为母线i的用电负荷，f
i，j
(t)和f
j，i
(t)表示线路(i，j)上方向不同的潮流，IG(i)与IW(i)分别为母线i上所连接的火电机组与风电场编号集。6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明扬，张明瑞，曾卫东，林忠伟，张晟，李青，李军，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：