一种风光水火储多源经济-低碳协同调度方法技术

本发明专利技术提出了一种风光水火储多源经济

【技术实现步骤摘要】
一种风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法


[0001]本专利技术属于低碳调度
，更具体地说，涉及一种风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法。

技术介绍

[0002]随着碳达峰、碳中和目标的提出与逐渐落地，传统火电的主体作用将逐步转变为对新能源调控的辅助支撑作用，以新能源为主体的新型电力系统建设迫在眉睫。随着各类集中式与分布式新能源的高比例接入，其发电的波动性、间歇性与不确定性很难提供连续稳定的能量输出，同时将对电力系统的安全稳定运行带来极大挑战。在该背景下，新型电力系统的电力平衡、电量平衡、调峰调压调频、态势实时感知、低碳运行约束等关键技术需求将难以得到满足。为提高电网对大规模清洁能源的消纳能力以及电力系统安全稳定水平，有必要对风光水火储协同调度技术进行深入研究与应用。研究在电网常规与紧急情况下，根据光伏、风力、水力、火力发电的投切特性，按照最小切机、切负荷及风光发电出力最大原则，兼顾系统的稳定性、经济性与环保性，提出不同比例发电形式组成的综合能源系统的优化组合调度方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术围绕风光水火储协同调度技术研究与应用展开，着重研究电网在正常与紧急情况下风电、光伏、水力、火电及储能优化组合调度控制方法，同时需要分别考虑在经济性与环保性要求下，单能源及多能源各自的单目标及多目标混合优化调度方法，从而实现在不同变量与优化目标环境下的电网最优调度策略，实现经济
‑
环境协同的电网资源最优配置，支撑双碳目标。
[0004]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法，通过建立了针对多源电网下的数学调度模型及其求解流程进行实现，具体过程包括以下步骤：
[0005]步骤1：建立优化目标；
[0006]步骤2：建立约束条件；
[0007]步骤3：求解调度模型。
[0008]步骤1中的建立优化目标包括运行成本与等效碳排放；步骤2中约束条件包括机组出力、功率平衡、水库系统运行条件等约束；步骤3中，调度模型采用基于灵敏度因子的迭代求解方法进行优化。
[0009]其中，运行成本的定义方法如下：
[0010]考虑水电站较小的边际成本，风光水火系统的运行成本主要来自火电厂的燃料成本及风光机组的各自运行成本，总成本可以表示为：
[0011][0012]其中F
C
为总运行成本，N
t
、N
w
、N
pv
分别为火电、风电与光伏机组数量，T为调度周期，在本文中考虑单日内每小时的调度情况，即每天24个调度点，f
sit
是第i个火电机组在t时刻的运行经济代价，是关于P
sit
(第i个火电机组在t时刻的出力)的函数；K
wk
、K
sm
分别是第k个风电机组与第m个光伏机组的直接成本系数，P
wkt
、P
PVmt
分别为第k个风电机组与第m个光伏机组在t时刻的出力，
[0013]每个火电机组的燃料成本函数考虑到阀点效应，可以表示为
[0014][0015]其中，a
si
、b
si
、c
si
、d
si
与e
si
分别表示第i个火电机组在常数项、一次项、二次项与三角函数项中的成本系数，表示第i个火电机组的出力最低限值。
[0016]其中，等效碳排放的定义方法如下：
[0017]E
CO2,e
＝w1E
CO2,e
+w2E
NOX
+w3E
SO2
ꢀꢀꢀ
(3)
[0018]等效碳排放来源包括能够引起温室效应的所有气体类别，并将各类气体按照造成相同温室效应的效果等效成二氧化碳当量进行计算，在火电机组发电过程中，其主要产生的温室气体包括二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫，在归并到等效碳排放时，其权重因子w1、w2、w3分别为1、298、44；
[0019]其中各类别温室气体的碳排放计算方法如下：
[0020](1)CO2排放：
[0021]火电厂的CO2排放主要与其煤炭质量、燃烧效率有关，应用多项式项和指数项的组合形式对其进行表述，为
[0022][0023]其中，E
CO2
为CO2排放量，α
ci
、β
ci
为第i个火电机组关于CO2排放在常数项与一次项中的排放系数；
[0024](2)NOx排放；
[0025]火电厂的NOx排放来源不同，其产生与锅炉温度、空气含量等因素有关，应用多项式项和指数项的组合形式对其进行表述，为
[0026][0027]其中，为NOx排放量，α
ni
、β
ni
、γ
ni
为第i个火电机组关于NOx排放在常数项、一次项与二次项中的排放系数，η
ni
、δ
ni
为第i个火电机组关于NOx排放在指数项中的排放系数。
[0028](3)二氧化硫排放；
[0029]火力发电厂的SO2排放与燃料的燃烧量主要成二次多项式关系，可以表述为
[0030][0031]其中，为SO2排放量，α
si
、β
si
、γ
si
为第i个火电机组关于SO2排放在常数项、一次项与二次项中的排放系数；
[0032]其中，两类优化目标中，通过碳交易市场碳交易价格为联系，将发电燃料运行成本与碳排放统一为综合发电成本。
[0033]F＝F
C
+Price
CO2,e
*E
CO2,e
ꢀꢀꢀ
(7)。
[0034]其中，步骤2：建立约束条件，主要包括源网荷功率平衡限制、各机组出力约束，如下所示：
[0035](1)功率平衡限制；
[0036][0037]其中，N
h
与P
hjt
分别为水电机组数量及第j个水电机组在t时刻的出力大小，在该条件下，源网荷能够达到实时功率平衡，P
bt
、P
Dt
、P
Lt
分别为在t时刻储能充放电功率、负荷量值与传输线的线损；
[0038](2)各机组出力计算条件；
[0039]对于水电机组而言，水力发电是排水量和水库水位的函数，而水库水位又是蓄水的函数，水电机组出力如下所示：
[0040][0041]其中，V
hjt
与Q
hjt
分别为第j个水电机组在t时刻水库蓄水体积与放水速率，C
1j
～C
6j
分别为水力发电关于V
hjt
与Q
hjt<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法，其特征在于：通过建立针对多源电网下的数学调度模型及其求解流程进行实现，具体过程包括以下步骤：步骤1：建立优化目标；步骤2：建立约束条件；步骤3：求解调度模型。2.根据权利要求1所述的风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法，其特征在于：步骤1中的建立优化目标包括运行成本与等效碳排放；步骤2中约束条件包括机组出力、功率平衡、水库系统运行条件等约束；步骤3中调度模型采用基于灵敏度因子的迭代求解方法进行优化。3.根据权利要求2所述的风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法，其特征在于：步骤1中运行成本的定义方法如下：考虑水电站较小的边际成本，风光水火系统的运行成本主要来自火电厂的燃料成本及风光机组的各自运行成本，总成本表示为：其中F
C
为总运行成本，N
t
、N
w
、N
pv
分别为火电、风电与光伏机组数量，T为调度周期，在本文中考虑单日内每小时的调度情况，即每天24个调度点，f
sit
是第i个火电机组在t时刻的运行经济代价，是关于P
sit
(第i个火电机组在t时刻的出力)的函数；K
wk
、K
sm
分别是第k个风电机组与第m个光伏机组的直接成本系数，P
wkt
、P
PVmt
分别为第k个风电机组与第m个光伏机组在t时刻的出力，每个火电机组的燃料成本函数考虑到阀点效应，表示为其中，a
si
、b
si
、c
si
、d
si
与e
si
分别表示第i个火电机组在常数项、一次项、二次项与三角函数项中的成本系数，表示第i个火电机组的出力最低限值。4.根据权利要求2所述的风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法，其特征在于：步骤1中等效碳排放的定义方法如下：E
CO2,e
＝w1E
CO2,e
+w2E
NOX
+w3E
SO2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)等效碳排放来源包括能够引起温室效应的所有气体类别，并将各类气体按照造成相同温室效应的效果等效成二氧化碳当量进行计算，在火电机组发电过程中，其主要产生的温室气体包括二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫，在归并到等效碳排放时，其权重因子w1、w2、w3分别为1、298、44；其中各类别温室气体的碳排放计算方法如下：(1)CO2排放：火电厂的CO2排放主要与其煤炭质量、燃烧效率有关，应用多项式项和指数项的组合形式对其进行表述，为
其中，E
CO2
为CO2排放量，α
ci
、β
ci
为第i个火电机组关于CO2排放在常数项与一次项中的排放系数；(2)NOx排放；火电厂的NOx排放来源不同，其产生与锅炉温度、空气含量等因素有关，应用多项式项和指数项的组合形式对其进行表述，为其中，为NOx排放量，α
ni
、β
ni
、γ
ni
为第i个火电机组关于NOx排放在常数项、一次项与二次项中的排放系数，η
ni
、δ
ni
为第i个火电机组关于NOx排放在指数项中的排放系数；(3)二氧化硫排放；火力发电厂的SO2排放与燃料的燃烧量主要成二次多项式关系，表述为其中，为SO2排放量，α
si
、β
si
、γ
si
为第i个火电机组关于SO2排放在常数项、一次项与二次项中的排放系数。5.根据权利要求2所述的风光水火储多源经济
‑
低碳协同调度方法，其特征在于：步骤1中的两类优化目标中，通过碳交易市场碳交易价格为联系，将发电燃料运行成本与碳排放统一为综合发电成本；F＝F
C
+Price
CO2,e
*E
CO2,e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邰伟，刘盼盼，钱俊良，周吉，
申请(专利权)人：东南大学溧阳研究院，
类型：发明
国别省市：