多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法技术方案

本发明专利技术公开了多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，包括：建立中长期合约电量分解机制，根据统调历史负荷数据确定年度分月电量比例和月度分日比例，将年度电量分解至分月、分日电量；根据风电、光伏分时段出力平均程度确定各时段出力比率，得到合约电量分配给风电与光电的分时段发电量，即新能源电量分日电量；通过动态规划将水电、火电联合问题分解为水电、火电两个子问题。采用负荷抑制方法对水电、火电负荷进行初始分配，然后根据分配的额定值求解火电、水电机组启停顺序与机组出力；本发明专利技术解决了现有技术中存在的在求解电力市场中长期与现货交易耦合问题，充分调度火电、水电机组削峰填谷，有效促进可再生能源消纳。源消纳。源消纳。

【技术实现步骤摘要】
多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法


[0001]本专利技术属于能源调度
，具体涉及多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法。

技术介绍

[0002]能源系统的低碳转型与发展是国际社会应对环境和能源问题的共同解决方案。多能源系统协同市场交易耦合运行，可以发挥不同能源之间的互补性和替代性，高效实现能源的生产、消费、存储和输送。可再生能源越来越多地被引入能源系统并参与电力市场交易，但新能源发电受天气状况制约，具有波动性、随机性、间歇性等特点，阻碍了其参与电力市场的积极性。因此，多能源系统协调电力市场交易，能够有效提高可再生能源供需协调能力，促进清洁能源生产和就近消纳。
[0003][0004]传统的日前调度依据未来24小时的负荷预测以及可再生能源出力预测，在满足能量平衡约束、网络约束等条件下，合理安排下一日的机组开机、旋转备用，使得总运行成本最小，其本质是求解以下机组组合问题。机组组合(UC)是一个大规模的混合整数优化问题，在高比例可再生能源场景下，UC 存在明显的缺陷，UC是一个单阶段的确定性模型，即给定下一日的可再生能源出力预测值，不论其波动情况如何，其日前计划总是不变的，并且也没有对观测到波动后的调整做出优化。功率大发、陡升、陡降均可能对系统的安全运行和可再生能源消纳产生不利影响，UC预设一定数量的旋备的办法不一定能应对上述所有情况。
[0005]在日前阶段进行机组组合和旋转备用的联合优化，相比于单独优化机组组合更有助于应对可再生能源出力的不确定性。然而，旋转备用的概念只使用于火电机组，而未考虑其他的调节资源。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，充分调度火电、水电机组削峰填谷，解决现有技术中由于新能源出力不确定性导致需要调频、备用资源去匹配，以满足系统安全稳定需求的问题。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，具体按照以下步骤实施：
[0008]步骤1、建立中长期合约电量分解机制，根据统调历史负荷数据确定年度分月电量比例和月度分日比例，将年度电量分解至分月、分日电量；
[0009]步骤2、根据风电、光伏分时段出力平均程度确定各时段出力比率，得到合约电量分配给风电与光电的各时段电量；
[0010]步骤3、通过动态规划将水电、火电联合问题分解为水电、火电两个子问题；采用负荷抑制方法对水电、火电负荷进行初始分配，根据分配的额定值求解火电、水电机组启停顺序与机组出力。
[0011]本专利技术的特点还在于：
[0012]步骤1具体过程为：
[0013]步骤1.1、对目标年度参照历史年份的各能源发电比例进行分解，得到分月比例；
[0014]步骤1.2、设定分日电量比例，工作日比例为α，周六、日比例为β，合约电量分日情况如下：
[0015][0016][0017]式中Q为合约电量，单位为万千瓦时。
[0018]步骤2中根据风电、光伏分时段出力平均程度如何确定各时段出力比率过程为：
[0019]步骤2.1、得到的该地区各时段的平均出力曲线，以全天电量为总量，各时段电量占总电量的比值为各时段出力比率；
[0020]步骤2.2、将历史年度电量先分解成月电量，再分解成日电量，根据光伏、风电出力特性得到的各时段出力比率，根据各时段出力比率分解日电量到各时段电量，获得风电与光电的各时段电量。
[0021]步骤3具体过程为：
[0022]步骤3.1、基于火电的燃料使用最少以及消纳风电、光电最大为目标，建立协同运行调度模型中的目标函数及约束条件；
[0023]步骤3.2、根据典型工作日下各时刻的总负荷作总负荷
‑
时间曲线，在总负荷
‑
时间曲线上等间隔选取24小时内的多个负荷值，将多个负荷值和相应时刻的风电与光电的各时段电量输入协同运行调度模型，输出不同时刻可分配给火电、水电的负荷；
[0024]步骤3.3、将不同时刻可分配给火电、水电的负荷输入协同运行调度模型，通过动态规划法对整个调度期内的排序组合进行优化和修正，对水电和火电承担负荷进行初步分配，再通过分配后的额度值进行火电组合求解和水电组合求解，最终获得调度期内的机组启停状态列表以及机组的最终出力。
[0025]协同运行调度模型中的目标函数表示为：
[0026][0027]式中为火电机组的发电燃料成本函数其中a、b、c为火电机组燃料耗量
‑
功率特性二次函数近似关系式的系数，a 单位为元/MW2h；b单位为元/MWh；c单位为元/h；指t时刻火电机组i 的启动成本；指t时刻火电机组i的运行状态，1为启动，0为停止；N
T
为火电机组总数；T为调度总时刻数；为t时刻火电机组i的输出功率。约束条件具体包括：
[0028]满足功率平衡约束：
[0029][0030]式中指t时刻水电机组h的输出功率；指t时刻风电场k的输出功率；指t时刻光伏电场m的输出功率；N
H
为水电机组总数；N
W
为风电场总数；N
P
为光伏电场总数；为t时刻的电网负荷需求；
[0031]满足出力极限约束：
[0032][0033]式中P
Tmini
为火电机组t的最小实际输出功率；P
Tmaxi
为火电机组t的最大实际输出功率；P
Hmini
为水电机组h的最小实际输出功率；P
Hmaxi
为水电机组h 的最大实际输出功率；
[0034]满足系统旋转备用约束，旋转备用是为了确保电网系统中一台或多台机组损坏时不会导致系统频率大幅下降，其要求所有运行机组的剩余容量之和必须大于系统最大机组容量或电网的备用要求，系统旋转备用约束表示为：
[0035][0036]式中为t时刻电网负荷所需的正、负旋转备用容量；为t时刻风电场所需的正、负旋转备用容量；
[0037]满足最小启停时间约束：
[0038][0039]式中指火电机组i直至t
‑
1时刻的连续在线时间；指火电机组i 直至t
‑
1时刻的连续离线时间；T
upi
为火电机组i的最小启动时间；T
downi
为火电机组i的最小停机时间；
[0040]满足爬坡速率约束：
[0041][0042]式中r
di
、r
ui
指火电机组i的爬坡速率下限和上限；
[0043]满足库存水量约束：
[0044][0045]其中其中是t时刻水电站h的库存水量， V
minh
、V
maxh
是水电站h的最大库存水量和最小库存水量；为调度初始时刻水电站h的库存水量；为t
c
时刻水电站h的入库流量；是t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立中长期合约电量分解机制，根据统调历史负荷数据确定年度分月电量比例和月度分日比例，将年度电量分解至分月、分日电量；步骤2、根据风电、光伏分时段出力平均程度确定各时段出力比率，得到合约电量分配给风电与光电的各时段电量；步骤3、通过动态规划将水电、火电联合问题分解为水电、火电两个子问题；采用负荷抑制方法对水电、火电负荷进行初始分配，根据分配的额定值求解火电、水电机组启停顺序与机组出力。2.根据权利要求1所述多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，其特征在于，步骤1具体过程为：步骤1.1、对目标年度参照历史年份的各能源发电比例进行分解，得到分月比例；步骤1.2、设定分日电量比例，工作日比例为α，周六、日比例为β，合约电量分日情况如下：下：式中Q为合约电量，单位为万千瓦时。3.根据权利要求1所述多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，其特征在于，步骤2中所述根据风电、光伏分时段出力平均程度如何确定各时段出力比率过程为：步骤2.1、得到的该地区各时段的平均出力曲线，以全天电量为总量，各时段电量占总电量的比值为各时段出力比率；步骤2.2、将历史年度电量先分解成月电量，再分解成日电量，根据光伏、风电出力特性得到的各时段出力比率，根据各时段出力比率分解日电量到各时段电量，获得风电与光电的各时段电量。4.根据权利要求1所述多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，其特征在于，步骤3具体过程为：步骤3.1、基于火电的燃料使用最少以及消纳风电、光电最大为目标，建立协同运行调度模型中的目标函数及约束条件；步骤3.2、根据典型工作日下各时刻的总负荷作总负荷
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时间曲线，在总负荷
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时间曲线上等间隔选取24小时内的多个负荷值，将多个负荷值和相应时刻的风电与光电的各时段电量输入协同运行调度模型，输出不同时刻可分配给火电、水电的负荷；步骤3.3、将不同时刻可分配给火电、水电的负荷输入协同运行调度模型，通过动态规划法对整个调度期内的排序组合进行优化和修正，对水电和火电承担负荷进行初步分配，再通过分配后的额度值进行火电组合求解和水电组合求解，最终获得调度期内的机组启停状态列表以及机组的最终出力。
5.根据权利要求4所述多能源系统的中长期交易与现货交易耦合运行的调度方法，其特征在于，所述协同运行调度模型中的目标函数表示为：式中为火电机组的发电燃料成本函数其中a、b、c为火电机组燃料耗量
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功率特性二次函数近似关系式的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马喜平，梁琛，董晓阳，王维洲，郑伟，李亚昕，保承家，杨军亭，常鸿，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：