一种抽水蓄能电站优化调度运行方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种抽水蓄能电站优化调度运行方法、系统、设备及介质，所述抽水蓄能电站优化调度运行方法包括以下步骤：基于待优化调度的多能源发电系统，获取抽水蓄能电站优化调度运行模型；求解所述抽水蓄能电站优化调度运行模型，获得优化调度运行方式。本发明专利技术提供的技术方案基于碳排放量最小建立了目标函数，可提高新能源消纳水平，充分利用抽水蓄能的储能作用，能够促进电力系统清洁高效运行，降低地区电网的碳排放量。区电网的碳排放量。区电网的碳排放量。

【技术实现步骤摘要】
一种抽水蓄能电站优化调度运行方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于电站调度
，特别涉及一种抽水蓄能电站优化调度运行方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着化石能源日渐枯竭、环境污染、气候变化和全球变暖等问题的加剧，绿色高效地使用清洁能源受到人们广泛关注。
[0003]目前，多以火电机组作为主要发电形式与调峰主体，火力发电是电力行业最主要的碳排放源头；在火电机组生产运行中，化石燃料燃烧、脱硫等关键环节都会产生二氧化碳，控制碳排放是实现碳中和的核心。近年来，新能源规模持续快速发展，风电、光伏发电在电力系统中的占比逐年增加，新能源装机容量快速提高，但同时也产生了严重的弃风弃光现象。抽水蓄能电站机组响应迅速，能够灵活进行实时调节，促进可再生能源消纳，且清洁高效。
[0004]随着低碳经济不断发展完善，降低碳排放量、促进新能源消纳成为亟待解决的电力调度现实问题；目前对于抽水蓄能电站优化调度运行多以经济性作为优化目标，亟需深入研究与解决降低碳排放量的抽水蓄能电站优化调度运行方法，以促进“双碳”目标的实现。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种抽水蓄能电站优化调度运行方法、系统、设备及介质，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案中，以碳排量作为主体优化目标，能够促进电力系统清洁高效运行，降低电网的碳排放量。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种抽水蓄能电站优化调度运行方法，包括以下步骤：
[0008]基于待优化调度的多能源发电系统，获取抽水蓄能电站优化调度运行模型；
[0009]求解所述抽水蓄能电站优化调度运行模型，获得优化调度运行方式；
[0010]其中，所述抽水蓄能电站优化调度运行模型的目标函数的表达式为，
[0011][0012]式中，f为区域电网电源碳排放量；T为调度周期总时长；P
tcoal
为燃煤发电机组t时段的输出功率；C
coal
为燃煤发电全生命周期碳排放系数；P
toil
为燃油发电机组t时段的输出功率；C
oil
为燃油发电全生命周期碳排放系数；P
tgas
为燃气发电机组t时段的输出功率；C
gas
为燃气发电全生命周期碳排放系数；P
tunclear
为核电机组t时段的输出功率；C
unclear
为核电全生命周期碳排放系数；P
tcsp
为光热机组t时段的输出功率；C
csp
为光热发电全生命周期碳排放系数；P
tbat
为储能电池t时段的输出功率；C
bat
为储能电池全生命周期碳排放系数；P
twind
为
风力发电机组t时段的输出功率；C
wind
为风力发电全生命周期碳排放系数；P
tpv
为光伏发电t时段的输出功率；C
pv
为光伏发电全生命周期碳排放系数；P
thydro
为水力发电机组t时段的输出功率；C
hydro
为水力发电全生命周期碳排放系数；P
tcx
为抽水蓄能t时段的输出功率；C
cx
为抽水蓄能全生命周期碳排放系数；Δt为1小时或15分钟。
[0013]本专利技术的进一步改进在于，所述抽水蓄能电站优化调度运行模型的约束条件包括：
[0014]1)抽水蓄能电站库容约束表示为：
[0015]式中，分别为抽水蓄能电站最小库容、t时段库容、最大库容；Q
h,in
(t)、Q
h,out
(t)分别为抽蓄蓄能电站t时段入库流量、出库流量；η
c,cx
、η
d,cx
分别为抽水蓄能电站抽水、发电效率；
[0016]2)抽水蓄能电站抽水功率约束表示为：
[0017]式中，分别为抽水蓄能电站抽水过程中第i台机组最小抽水功率、t时段抽水功率、最大抽水功率；
[0018]3)抽水蓄能电站发电功率约束表示为：
[0019]式中，分别为抽水蓄能电站发电过程中第i台机组最小发电功率、t时段发电功率、最大发电功率；
[0020]4)抽水蓄能机组运行工况约束表示为：
[0021]式中，为抽水蓄能电站抽水状态；为抽水蓄能电站发电状态；
[0022]5)抽水蓄能机组爬坡约束表示为：
[0023]式中，分别为抽水蓄能电站第i台机组的最大下坡、上坡能力；
[0024]6)火电机组技术出力约束表示为：P
imin
≤P
i,t
≤P
imax
；
[0025]式中，P
imin
、P
i,t
、P
imax
为火电机组i的出力下限、t时段出力、出力上限；
[0026]7)火电机组爬坡约束表示为：
[0027]式中，P
i,t
为火电机组i的t时段出力；ΔP
i,up
、ΔP
i,down
分别为第i台火电机组上坡、下坡速率；
[0028]8)核电机组技术出力约束表示为：
[0029]式中，为核电机组i的出力下限、t时段出力、出力上限；
[0030]9)核电机组爬坡约束表示为：
[0031]式中，为核电机组i的t时段出力；为第i台核电机组上坡、下坡速率；
[0032]10)光热电站发电机技术出力约束表示为：
[0033]式中，为光热电站第i台机组的出力下限、t时段出力、出力上限；
[0034]11)光热电站机组爬坡约束表示为：
[0035]式中，为光热机组i的t时段出力；R
U,i
、R
D,i
分别为光热电站第i台发电机最大上、下爬坡能力；
[0036]12)光热电站集热场热量动态平衡约束表示为：
[0037]式中，分别为t时段光热电站第i台机组用于发电的热量、集热场吸收的总太阳能热量、光热电站用于储存至热罐的热量、光热电站弃热量；分别为热罐热量储存效率、第i台光热机组发电效率；
[0038]13)光热电站储热罐热量动态平衡约束表示为：
[0039]式中，分别为t时段热罐存储的热量、集热场向储热罐转移的热量、储热罐向发电侧转移的热量；为热量释放效率；分别为储热罐的最小、最大储热热量；
[0040]14)储能电站充放电功率约束表示为：
[0041]式中，分别为t时段第i台电化学储能放电的最小、实时、最大功率；分别为t时段第i台电化学储能充电最小、实时、最大功率；
[0042]15)储能电站荷电状态约束表示为：0≤SOC
i,t
≤SOC
i,max...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能电站优化调度运行方法，其特征在于，包括以下步骤：基于待优化调度的多能源发电系统，获取抽水蓄能电站优化调度运行模型；求解所述抽水蓄能电站优化调度运行模型，获得优化调度运行方式；其中，所述抽水蓄能电站优化调度运行模型的目标函数的表达式为，式中，f为区域电网电源碳排放量；T为调度周期总时长；P
tcoal
为燃煤发电机组t时段的输出功率；C
coal
为燃煤发电全生命周期碳排放系数；P
toil
为燃油发电机组t时段的输出功率；C
oil
为燃油发电全生命周期碳排放系数；P
tgas
为燃气发电机组t时段的输出功率；C
gas
为燃气发电全生命周期碳排放系数；P
tunclear
为核电机组t时段的输出功率；C
unclear
为核电全生命周期碳排放系数；P
tcsp
为光热机组t时段的输出功率；C
csp
为光热发电全生命周期碳排放系数；P
tbat
为储能电池t时段的输出功率；C
bat
为储能电池全生命周期碳排放系数；P
twind
为风力发电机组t时段的输出功率；C
wind
为风力发电全生命周期碳排放系数；P
tpv
为光伏发电t时段的输出功率；C
pv
为光伏发电全生命周期碳排放系数；P
thydro
为水力发电机组t时段的输出功率；C
hydro
为水力发电全生命周期碳排放系数；P
tcx
为抽水蓄能t时段的输出功率；C
cx
为抽水蓄能全生命周期碳排放系数；Δt为1小时或15分钟。2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站优化调度运行方法，其特征在于，所述抽水蓄能电站优化调度运行模型的约束条件包括：1)抽水蓄能电站库容约束表示为：式中，分别为抽水蓄能电站最小库容、t时段库容、最大库容；Q
h,in
(t)、Q
h,out
(t)分别为抽蓄蓄能电站t时段入库流量、出库流量；η
c,cx
、η
d,cx
分别为抽水蓄能电站抽水、发电效率；2)抽水蓄能电站抽水功率约束表示为：式中，分别为抽水蓄能电站抽水过程中第i台机组最小抽水功率、t时段抽水功率、最大抽水功率；3)抽水蓄能电站发电功率约束表示为：式中，分别为抽水蓄能电站发电过程中第i台机组最小发电功率、t时段发电功率、最大发电功率；4)抽水蓄能机组运行工况约束表示为：式中，为抽水蓄能电站抽水状态；为抽水蓄能电站发电状态；
5)抽水蓄能机组爬坡约束表示为：式中，分别为抽水蓄能电站第i台机组的最大下坡、上坡能力；6)火电机组技术出力约束表示为：P
imin
≤P
i,t
≤P
imax
；式中，P
imin
、P
i,t
、P
imax
为火电机组i的出力下限、t时段出力、出力上限；7)火电机组爬坡约束表示为：式中，P
i,t
为火电机组i的t时段出力；ΔP
i,up
、ΔP
i,down
分别为第i台火电机组上坡、下坡速率；8)核电机组技术出力约束表示为：式中，为核电机组i的出力下限、t时段出力、出力上限；9)核电机组爬坡约束表示为：式中，为核电机组i的t时段出力；为第i台核电机组上坡、下坡速率；10)光热电站发电机技术出力约束表示为：式中，为光热电站第i台机组的出力下限、t时段出力、出力上限；11)光热电站机组爬坡约束表示为：式中，为光热机组i的t时段出力；R
U,i
、R
D,i
分别为光热电站第i台发电机最大上、下爬坡能力；12)光热电站集热场热量动态平衡约束表示为：式中，分别为t时段光热电站第i台机组用于发电的热量、集热场吸收的总太阳能热量、光热电站用于储存至热罐的热量、光热电站弃热量；分别为热罐热量储存效率、第i台光热机组发电效率；13)光热电站储热罐热量动态平衡约束表示为：
式中，分别为t时段热罐存储的热量、集热场向储热罐转移的热量、储热罐向发电侧转移的热量；为热量释放效率；分别为储热罐的最小、最大储热热量；14)储能电站充放电功率约束表示为：式中，分别为t时段第i台电化学储能放电的最小、实时、最大功率；分别为t时段第i台电化学储能充电最小、实时、最大功率；15)储能电站荷电状态约束表示为：0≤SOC
i,t
≤SOC
i,max
；式中，SOC
i,max
、SOC
i,t
分别为第i台储能最大电荷量和t时段储能电荷量；16)风电出力约束表示为：式中，为t时段风电最大发电出力；17)光伏出力约束表示为：式中，为t时段光伏最大发电出力；18)水电机组出力约束表示为：式中，分别为水电机组i的最小出力、t时段出力、最大出力；19)水库库容约束表示为：H
h,min
剟H
h
(t)H
h,max
；式中，H
h,min
、H
h
(t)、H
h,max
为水库最小库容、t时段库容、最大库容；20)功率平衡约束表示为：式中，P
tPV
、P
twind
、分别为t时段抽水蓄能机组、燃煤机组、燃油机组、燃气机组、核电机组、光热机组、储能电站、光伏电站、风电场、水电机组的发电功率；N
cx
、N
coal
、N
oil
、N
gas
、N
nuclear
、N
csp
、N
bat
、N
hydro
分别为抽水蓄能机组、燃煤机组、燃油机组、燃气机组、核电机组、光热机组、储能电池、水电机组的台数；P
tload
、分别为t时段负荷功率、储能电站充电功率、抽蓄机组抽水功率。3.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站优化调度运行方法，其特征在于，所述求解所述抽水蓄能电站优化调度运行模型，获得优化调度运行方式的步骤具体包括：调用数学优化工具包CPLEX求解器对所述抽水蓄能电站优化调度运行模型进行求解，得出最优运行方式。4.一种抽水蓄能电站优化调度运行系统，其特征在于，包括：模型获取模块，用于基于待优化调度的多能源发电系统，获取抽水蓄能电站优化调度
运行模型；求解模块，用于求解所述抽水蓄能电站优化调度运行模型，获得优...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭书涛，李小腾，刘瑶，高雨婷，周雨豪，李怡然，周倩，夏楠，郑天悦，雷妤航，商文婧，
申请(专利权)人：西安理工大学国网西安环保技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：