一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法技术方案

本发明专利技术属于电力系统安全运行技术领域，具体涉及一种核电参与高比例新能源电力系统调峰的动态优化建模方法。本发明专利技术通过建立核电调峰模型，将核电参与调峰的一个调度周期扩展到核燃料的一个寿期，增加动态优化调度环节，对动态调峰约束进行建模。能更准确地对一个寿期内核电机组参与调峰的安全性和经济性进行评估，更好地保障核安全、延续核燃料使用寿命。延续核燃料使用寿命。延续核燃料使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法


[0001]本专利技术属于电力系统安全运行
，具体涉及一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法。

技术介绍

[0002]核电清洁低碳、单机容量大，可有效缓解煤、气等化石能源紧缺困境，随着世界范围内能源需求快速增长，核电得到蓬勃发展。根据世界核协会(WNA)公布的数据，截至2022年1月，全球在运核电机组达437台，总装机约38900万千瓦，我国并网核电机组达到53台，总装机容量5464万千瓦，含在建核电机组容量位居世界第一，南方电网范围内在运核电机组16台，总装机容量1610.8万千瓦。
[0003]同时，核电机组本身具有良好的调节性能。但出于安全考虑，目前我国核电机组大多数采用带基荷运行，仅特殊天气或节假日参与调度，缩减了电力系统的可调节容量，制约了核电乃至风、光等新能源的进一步发展。例如，广西火电受“以热定电”影响，电网可调节容量大量减少；海南存在“大机小网”问题；福建核电占比快速增长；这些发展现状均导致电网调峰缺口大，核电调节安全灵活性提升需求迫切。
[0004]目前已有文献对核电参与日调峰进行研究，如王骏的论文《考虑核电参与的调峰优化运行模型》提出了考虑调峰深度和线性功率变化速率的工况转换时间耦合约束，可实现30％、50％、70％三挡固定调峰深度，如胡弘的论文《风电接入下核电参与电力系统调峰的协调优化模型》可实现调峰时三档速度、两档深度、低功率时段的自由选择，但频繁日调峰对于核电安全性及使用寿命的影响较大，仅考虑核电日调峰来安排核电参与电网优化调度的方法存在不足。因此，在核燃料的一个寿期时间尺度上，考虑核电参与调峰的动态优化调度运行才可以在发挥核电机组灵活调节性能的基础上，更好地保障核安全、延续核燃料使用寿命。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法，具体技术方案如下：
[0006]一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1，初始化数据，令t＝0，D0＝0；判断所计算的第t天是否属于核燃料的寿期内，即t≤T，其中T为核燃料寿期天数，D0为非负整数变量，表示核燃料调节使用系数；当t大于T则直接退出运行，否则进行下一步计算；
[0008]步骤S2，读取第t+1日的机组相关参数，应用核电调峰模型进行第t+1日的优化调度计算，将计算结果方案命名为原始方案；
[0009]步骤S3，根据原始方案中的核电机组的出力情况判断此方案中核电机组是否参与日调峰；如果核电机组的出力为满负荷则判定为核电机组不参与日调峰，令D
t+1
＝D
t
‑
0.9，当D
t+1
<0时，令D
t+1
＝0；
[0010]步骤S4，将原始方案改名为终方案；；
[0011]步骤S5，执行此终方案，即为第t+1日调度最优解，同时令t＝t+1，进入到后一天的优化计算中；
[0012]步骤S6，如果核电机组的出力非满负荷则判定为核电机组参与日调峰，令D
t+1
＝D
t
+1,此时进一步判定D
t+1
是否小于当前调峰总天数的设计允许值D
max
；
[0013]如果D
t+1
小于D
max
，则将原始方案改名为终方案；跳到步骤S5，执行此终方案，即为第t+1日调度最优解，同时令t＝t+1，进入到后一天的优化计算中；
[0014]如果D
t+1
不小于D
max
，则终止核电机组继续参与调峰运行，重新设置当日核电机组按满负荷运行，令D
t+1
＝D
t
‑
0.9；
[0015]步骤S7，在核电机组满负荷运行工况下，重新进行日优化调度计算，得到新的调度方案，并命名为终方案，跳到步骤S5，执行此终方案，即为t+1日调度最优解，同时令t＝t+1，进入到后一天的优化计算中。
[0016]优选地，所述步骤S2中核电调峰模型具体是以核电机组发电成本最小为目标函数，在约束条件下计算得到核电机组的出力，所述目标函数如下：
[0017]L＝L(μ)μP
H
；
ꢀꢀꢀ
(1)
[0018](L(μ)
‑
L
ep
(μ))μ＝85％(L(85％)
‑
L
ep
(μ))；
ꢀꢀꢀ
(2)
[0019][0020]其中，L为核电机组在调度当日的总成本，μ为调度当日的实际负荷率，L(μ)表示为负荷率为μ的核电度电成本，L
ep
(μ)表示负荷率为μ的燃料和碳排放度电成本参数；L(85％)表示为负荷率为85％时的核电度电成本；P为核电机组的实际出力，P
H
为核电机组的额定出力。
[0021]优选地，核电机组的出力上下界约束如下：
[0022][0023]其中，L
t
为非负整数变量。
[0024]优选地，核电机组的爬坡约束如下：
[0025]|P
t+1
‑
P
t
|≤P
h
；
ꢀꢀꢀ
(5)
[0026]其中，P
t+1
为核电机组的第t+1日的实际出力，P
t
为核电机组的第t日的实际出力，P
h
为核电机组的爬坡/滑坡速率极限值。
[0027]优选地，核电机组调峰特的防跳变约束如下：
[0028]K
t
K
t+1
＞0；
ꢀꢀꢀ
(6)
[0029]其中，K
t
为核电机组t时刻的运行状态指示，在{
‑
1、1}中取值，核电机组功率处于滑坡状态时K
t
＝
‑
1，核电机组功率处于爬坡状态时K
t
＝1；
[0030]优选地，核电机组调峰特的同速率约束为：
[0031]P
t+1
‑
P
t
＝K
t
ΔP
t
；
ꢀꢀꢀ
(7)
[0032][0033]其中，ΔP
t
为核电机组t～t
‑
1时段的功率变化量，ΔP
t
‑1为核电机组t
‑
1～t
‑
2时段
的功率变化量。
[0034]优选地，还包括设定核电机组的日负荷跟踪次数约束公式为：
[0035]ΔP
t+1
‑
ΔP
t
＝M
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，初始化数据，令t＝0，D0＝0；判断所计算的第t天是否属于核燃料的寿期内，即t≤T，其中T为核燃料寿期天数，D0为非负整数变量，表示核燃料调节使用系数；当t大于T则直接退出运行，否则进行下一步计算；步骤S2，读取第t+1日的机组相关参数，应用核电调峰模型进行第t+1日的优化调度计算，将计算结果方案命名为原始方案；步骤S3，根据原始方案中的核电机组的出力情况判断此方案中核电机组是否参与日调峰；如果核电机组的出力为满负荷则判定为核电机组不参与日调峰，令D
t+1
＝D
t
‑
0.9，当D
t+1
<0时，令D
t+1
＝0；步骤S4，将原始方案改名为终方案；步骤S5，执行此终方案，即为第t+1日调度最优解，同时令t＝t+1，进入到后一天的优化计算中；步骤S6，如果核电机组的出力非满负荷则判定为核电机组参与日调峰，令D
t+1
＝D
t
+1,此时进一步判定D
t+1
是否小于当前调峰总天数的设计允许值D
max
；如果D
t+1
小于D
max
，则将原始方案改名为终方案；跳到步骤S5，执行此终方案，即为第t+1日调度最优解，同时令t＝t+1，进入到后一天的优化计算中；如果D
t+1
不小于D
max
，则终止核电机组继续参与调峰运行，重新设置当日核电机组按满负荷运行，令D
t+1
＝D
t
‑
0.9；步骤S7，在核电机组满负荷运行工况下，重新进行日优化调度计算，得到新的调度方案，并命名为终方案，跳到步骤S5，执行此终方案，即为t+1日调度最优解，同时令t＝t+1，进入到后一天的优化计算中。2.根据权利要求1所述的一种核电参与高比例新能源系统调峰的动态优化建模方法，其特征在于，所述步骤S2中核电调峰模型具体是以核电机组发电成本最小为目标函数，在约束条件下计算得到核电机组的出力，所述目标函数如下：L＝L(μ)μP
H
； (1)(L(μ)
‑
L
ep
(μ))μ＝85％(L(85％)
‑
L
ep
(μ))； (2)其中，L为核电机组在调度当日的总成本，μ为调度当日的实际负荷率，L(μ)表示为负荷率为μ的核电度电成本，L<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡弘，文立斌，彭博雅，林翔宇，张翌晖，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：