一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法及系统，方法包括：根据多能互补系统的历史运行资料，从出力形状、电量角度分析光伏波动幅度与水电调节能力的互补关系，以此制定短期多能互补发电过程中波动风险控制策略，在此基础上，构建外层中长期水电决策搜索与内层短期波动风险控制相耦合的嵌套优化调度模型。本发明专利技术能够进一步协调水电对光电波动性的补偿效能，波动风险控制能够有效兼顾能源消纳电量与电能并网质量，响应多能互补打捆并网中高压直流输电的稳定要求，进而为互补系统与电力系统的协调运行提供应用指导。用指导。用指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及多能互补发电技术，特别是涉及一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法及系统。

技术介绍

[0002]我国西部地区资源丰富，通过“西电东送”输电通道外送电能至东部电网消纳利用，能否合理利用该区域的清洁能源，不仅对清洁能源基地建设影响重大，也将为当地高质量经济建设做出巨大贡献。在发电外送过程中出力波动导致的电流谐波叠加问题会加剧电网运行压力，其中光电受天气影响产生的锯齿形出力不利影响较大，该情况下，单一的能源消纳难题需要延伸为波动风险控制综合问题；与此同时，传统的多能互补过程对于中长期发电量消纳与短期输电通道消纳、波动情况缺乏统筹考虑，如何协调水电应对光伏出力的局部波动性与整体波动性，而该协调机制如何影响并调控中长期的多能互补系统调度决策，需要更深入的研究。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术目的是提供一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，旨在中长期调度过程中兼顾短期多能互补系统发电波动风险，在此基础上实现长期电量消纳与短期电能并网的有效承接，提升多能利用效率。
[0004]本专利技术另一个目的是提供一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度系统。
[0005]技术方案：本专利技术的一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，包括以下步骤：
[0006]S1、采集多能互补系统的历史运行资料，获取光伏出力过程、水电调节能力、输电通道容量，所述多能互补系统包括水电站与光伏电站；
[0007]S2、根据短期光伏出力过程与水电调节能力将输电通道容量划分为水电保证区、光伏消纳区、波动控制区，所述波动控制区由水电电量进行补偿，同时平抑光伏出力过程的局部波动性和整体波动性，在此基础上，形成短期多能互补发电过程中波动风险控制策略；
[0008]S3、构建多能互补中长期调度模型，包括：以多能互补系统消纳电量最优为目标建立中长期调度的目标函数，将短期波动风险控制转化为约束条件，以此构建中长期水电决策搜索与短期波动风险控制相耦合的嵌套优化调度模型；
[0009]S4、采用智能算法求解多能互补中长期调度模型，获得多能互补系统的中长期优化调度方式。
[0010]进一步的，步骤S2中，水电保证区为：水电出力下限需要占用的输电通道空间；光伏消纳区为：在水电保证区基础上，光伏出力过程进一步占用的输电通道空间，具体为：
[0011][0012][0013][0014]其中，分别为第n阶段的水电保证区、光伏消纳区的容量；为第n阶段的短期水电出力下限；P
g
为电网通道容量；分别为第n阶段第t时段的短期消纳光伏出力与短期光伏出力，其中表示输电通道能最大程度消纳的光伏出力，t为短期时段，t＝1
…
T，T是短期时段数，n为中长期阶段变量，n＝1
…
N，N表示中长期阶段总数，Δt是短期步长；
[0015]波动控制区为：在光伏消纳区的基础上，水电电量补偿光伏出力过程的波动性所占用的输电通道空间；根据水电电量补偿方式，将波动控制区分为局部波动控制区、整体波动控制区。
[0016]更进一步的，局部波动控制区的外边界为能够容纳的最小梯形轮廓，梯形轮廓上边界与最高点保持一致，通过该点将梯形轮廓分为左、右两个直角梯形，梯形轮廓搜索方式具体为：
[0017][0018][0019]minA1＝f(l1),minA2＝f(l2)
[0020]其中，为第n阶段的局部波动控制区的空间容量；为第n阶段的初始波动区域，表示局部波动控制区边界与光伏消纳区边界之间的区域；A1、A2分别为左、右两个直角梯形面积，l1、l2分别为左、右直角梯形的斜边，f为直角梯形面积函数；依次遍历并连接梯形轮廓上边界、下边界上的时间节点组成斜边l1或l2，通过f计算A1、A2，若该侧位于斜边内侧，并满足面积最小要求，则求得局部波动控制区的边界表示能够完全容纳光伏出力过程的最小梯形轮廓。
[0021]更进一步的，整体波动控制区的外边界为输电通道能够消纳水电电量的轮廓，具体为：
[0022][0023][0024][0025][0026]其中，为第n阶段的整体波动控制区的空间容量；为第n阶段的整体波动控制区，表示输电通道最大容量与局部波动控制区边界之间的区域；为第n阶段的整体波
动控制区边界；为第n阶段的水电预想出力；P
z
为水电装机容量；为第n阶段的水电出力上限。
[0027]进一步的，步骤S2中，在局部波动控制区的波动风险控制策略为：
[0028]步骤1：初始波动区域采用短期时段t表征位置，t＝1
…
T；
[0029]步骤2：确定波动区域各个位置的波动强度其中k表示循环次数；
[0030]步骤3：赋予局部波动参数ΔS引导水电补偿出力补偿并平抑波动区域各个位置的波动强度
[0031]步骤4：构建新的波动区域若波动区域各个位置的波动强度不高于局部波动参数ΔS，完成波动风险控制过程，否则返回步骤2，具体为：
[0032][0033][0034][0035][0036][0037]其中，分别为第k次波动风险控制过程中，在波动区域位置t处的波动区域大小、波动强度、水电补偿出力；分别为波动风险控制满足要求后，在位置t的波动区域大小与水电补偿出力；ΔS为局部波动参数；为水电局部平衡电量；表示对局部波动控制区补偿过程中需求调用的水电电量，其中ΔS是唯一变量，引入函数f1表示ΔS＝0时为完全补偿波动区域，此时波动区域完全消失。
[0038]进一步的，步骤S2中，在整体波动控制区的波动风险控制策略为：
[0039]步骤1：整体波动控制区采用短期时段t表征位置，t＝1
…
T；
[0040]步骤2：赋予整体波动参数ΔR引导水电消纳出力沿水平面上升边界补偿整体波动控制区具体为：
[0041][0042][0043][0044]其中，为水平面上升边界，为整体波动控制区位置t处的水电消纳出力；为水电整体平衡电量，对整体平衡区补偿过程中，ΔR为整体波动参数，是唯一变量，引入函数f2表示
[0045]局部波动控制区的水电电量补偿完成后，剩余的水电电量在整体波动控制区内沿水平面上升，配合局部波动控制区平抑多能互补系统发电的整体波动性，使得多能互补系统发电过程峰谷差进一步降低。
[0046]进一步的，步骤S3中，中长期水电决策搜索与短期波动风险控制相耦合的嵌套优化调度模型为：
[0047]S31、中长期以消纳电量最大为目标，月为调度期、日为调度阶段步长，具体为：
[0048][0049][0050]其中，W为中长期消纳电量，W
n
为第n阶段的短期消纳电量，为第n阶段的短期水电消纳电量，为第n阶段的短期光电消纳电量，通过当前阶段水位节点与径流计算获得；
[0051]S32、约束条件包括：水量平衡约束、水库本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集多能互补系统的历史运行资料，获取调度周期内光伏出力过程、水电调节能力、输电通道容量，所述多能互补系统包括水电站与光伏电站；S2、根据短期光伏出力过程与水电调节能力将输电通道容量划分为水电保证区、光伏消纳区、波动控制区，所述波动控制区由水电电量进行补偿，同时平抑光伏出力过程的局部波动性和整体波动性，在此基础上，形成短期多能互补发电过程中波动风险控制策略；S3、构建多能互补中长期调度模型，包括：以多能互补系统消纳电量最优为目标建立中长期调度的目标函数，将短期波动风险控制转化为约束条件，以此构建中长期水电决策搜索与短期波动风险控制相耦合的嵌套优化调度模型，即多能互补中长期调度模型；S4、采用智能算法求解多能互补中长期调度模型，获得多能互补系统的中长期优化调度方式。2.根据权利要求1所述的一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，其特征在于，步骤S2中，水电保证区为：水电出力下限需要占用的输电通道空间；光伏消纳区为：在水电保证区基础上，光伏出力过程进一步占用的输电通道空间，具体为：步占用的输电通道空间，具体为：步占用的输电通道空间，具体为：其中，分别为第n阶段的水电保证区、光伏消纳区的容量；为第n阶段的短期水电出力下限；P
g
为输电通道容量；为第n阶段第t时段的短期消纳光伏出力，表示输电通道能最大程度消纳的光伏出力；为第n阶段第t时段的短期光伏出力；t为短期时段，t＝1
…
T，T是短期时段数，n为中长期阶段变量，n＝1
…
N，N表示中长期阶段总数，Δt是短期步长；波动控制区为：在光伏消纳区的基础上，水电电量补偿光伏出力过程的波动性所占用的输电通道空间；根据水电电量补偿方式，将波动控制区分为局部波动控制区、整体波动控制区。3.根据权利要求2所述的一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，其特征在于，局部波动控制区的外边界为能够容纳的最小梯形轮廓，梯形轮廓上边界与最高点保持一致，通过该点将梯形轮廓分为左、右两个阶梯状多边形，阶梯状多边形轮廓搜索方式具体为：廓搜索方式具体为：minA1＝f(l1),minA2＝f(l2)
其中，为第n阶段的局部波动控制区的空间容量；为第n阶段的初始波动区域，表示局部波动控制区边界与光伏消纳区边界之间的区域；A1、A2分别为左、右两个阶梯状多边形面积，l1、l2分别为左、右阶梯状多边形的斜边，f为阶梯状多边形面积函数；依次遍历并连接梯形轮廓上边界、下边界上的时间节点组成斜边l1或l2，通过f计算A1、A2，若该侧位于斜边内侧，并满足面积最小要求，则求得局部波动控制区的边界表示能够完全容纳光伏出力过程的最小梯形轮廓。4.根据权利要求2所述的一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，其特征在于，整体波动控制区的外边界为输电通道能够消纳水电电量的轮廓，具体为：特征在于，整体波动控制区的外边界为输电通道能够消纳水电电量的轮廓，具体为：特征在于，整体波动控制区的外边界为输电通道能够消纳水电电量的轮廓，具体为：特征在于，整体波动控制区的外边界为输电通道能够消纳水电电量的轮廓，具体为：其中，为第n阶段的整体波动控制区的空间容量；为第n阶段的整体波动控制区，表示输电通道最大容量与局部波动控制区边界之间的区域；为第n阶段的整体波动控制区边界；为第n阶段的水电预想出力；P
z
为水电装机容量；为第n阶段的水电出力上限。5.根据权利要求1所述的一种基于短期波动风险控制的多能互补中长期调度方法，其特征在于，步骤S2中，在局部波动控制区的波动风险控制策略为：步骤1：初始波动区域采用短期时段t表征位置，t＝1
…
T；步骤2：确定波动区域各个位置的波动强度其中k表示循环次数；步骤3：赋予局部波动参数ΔS引导水电补偿出力补偿并平抑波动区域各个位置的波动强度步骤4：构建新的波动区域若...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄显峰，鲜于虎成，袁文楠，王宁，周引航，黄晗，周文，王浩天，吴书悦，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：