紧急控制预案的随机调度模型构建方法、调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种紧急控制预案的随机调度模型构建方法，其中，所述调度方法包括：建立紧急控制预案的随机调度模型的目标函数；建立紧急控制预案的随机调度模型的约束条件；根据所述目标函数和所述约束条件，构建紧急控制预案的随机调度模型。本发明专利技术有效地节约了电网发电的成本。电的成本。电的成本。

【技术实现步骤摘要】
紧急控制预案的随机调度模型构建方法、调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别涉及紧急控制预案的随机调度方法及系统。

技术介绍

[0002]开发利用可再生能源，实现低碳、绿色发展是我国能源发展战略的重大举措。随着风电、光伏等可再生能源大规模接入电网，其发电出力的不确定性给电力系统的安全经济运行带来了两个方面的难题。
[0003]一方面，为了保持电网运行的安全性，传统方法通常设置一定数量的上调/下调备用，当风电/光伏出力发生波动时，通过备用调节维持电力电量平衡。然而由于可再生能源装机容量和发电占比逐年增加，其短时间内的出力波动较大，系统无法配置足额的调节备用，上述方法不再适用。因此需要通过制定紧急控制预案，在风电/光伏发电剧烈波动时，通过弃风/弃光或切负荷维持电网频率的稳定性，考虑紧急控制预案的发电调度技术亟需进一步研发。
[0004]另一方面，由于可再生能源的波动性和随机性，传统的确定性及鲁棒调度方法或保守或激进，难以适用于高比例可再生能源电网。为了平衡发电的安全性和经济性，需要采用随机调度的方法，将电网的安全约束建模为机会约束，目标函数通过计算所有风/光发电场景下的期望值得到。然而上述随机调度模型的求解极为困难，传统的抽样求解法计算量大，收敛性差，松弛的方法又使得求解结果不够精确，无法实现调度的高效性。
[0005]综上，在可再生能源大规模发电并网的高比例可再生能源电网中，紧急控制预案的随机调度仍然是影响可再生能源利用率的一大难题。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出了紧急控制预案的随机调度模型构建方法、调度方法及系统，一种紧急控制预案的随机调度模型构建方法，其中，所述调度方法包括：
[0007]建立紧急控制预案的随机调度模型的目标函数；
[0008]建立紧急控制预案的随机调度模型的约束条件；
[0009]根据所述目标函数和所述约束条件，构建紧急控制预案的随机调度模型。
[0010]进一步地，所述目标函数为火电机组发电成本、正/负旋转备用调节成本与紧急控制预案成本之和的最小化。
[0011]进一步地，目标函数通过如下表达式确定：
[0012][0013]其中，T和N依次分别表示调度时段t的数量和火电机组数量，t和i依次分别为调度时段和火电机组编号的编号，p
i,t
表示第i台火电机组在t调度时段的计划发电功率，CF
i,t
表示第i台火电机组在时刻t的燃料成本函数，CA
t
表示调度时段t的火电机组的正、负旋转备用调节成本之和，CE
t
表示调度时段t的紧急控制预案成本，W
t
表示调度时段t风/光发电出力
和的参考计划值，和依次分别表示调度时段t风/光发电出力的允许上界和下界。
[0014]进一步地，W
t
、和的具体表达式依次分别为：
[0015][0016][0017][0018]其中，J表示风/光场站的数量，j表示风/光场站的编号，w
j,t
表示调度时段t第j个风/光场站发电出力的参考计划值，Ru
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大正旋转备用，Rd
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大负旋转备用。
[0019]进一步地，火电机组的燃料成本函数表示为火电机组出力的二次函数，其中，火电机组的发电成本函数通过如下表达式确定：
[0020][0021]其中，a
i
,b
i
,c
i
依次分别为火电机组i的燃料成本的二次项系数、一次项系数和常数项。
[0022]进一步地，所述目标函数中的正/负旋转备用调节成本通过如下表达式确定：
[0023][0024]其中，C
DN
和C
UP
依次分别表示单位负旋转备用调节成本和单位正旋转备用调节成本，为随机变量，表示调度时段t所有风/光场站总发电出力的实际值，其概率密度函数表示为和W
t
依次分别表示所有风/光场站在调度时段t总发电出力的上界和下界。
[0025]进一步地，所述目标函数中的紧急控制预案成本通过如下表达式确定：
[0026][0027]其中，C
CUR
和C
LD
分别表示由紧急控制预案引起的单位弃风/光成本和单位切负荷成本。
[0028]进一步地，所述约束条件包括功率平衡约束、火电机组出力的上、火电机组出力的下限约束、风/光发电出力计划值上限约束、风/光发电出力计划值下限约束、火电机组的爬
坡约束、火电机组所能提供的最大备用容量约束、应对风/光可再生能源波动的备用需求约束以及电网线路潮流约束。
[0029]进一步地：
[0030]功率平衡约束的表达式如下：
[0031][0032]其中，p
i,t
表示第i台火电机组在t调度时段的计划发电功率，W
t
表示调度时段t风/光发电出力和的参考计划值，D表示负荷的数量，d表示负荷的编号，p
d,t
表示第d个负荷在t调度时段的大小；
[0033]火电机组出力的上限约束和下限约束的表达式如下：
[0034][0035]其中，p
i
和分别为第i台火电机组出力的上下界；
[0036]风/光发电出力计划值上限约和下限约束的表达式如下：
[0037][0038]其中，w
j,t
和分别表示t调度时段第j个风/光可再生能源电站的预测出力的上界；
[0039]火电机组的爬坡约束的表达式如下：
[0040]p
i,t
‑
p
i,t
‑1≥
‑
RD
i
ΔT
ꢀꢀ
(14)
[0041]p
i,t
‑
p
i,t
‑1≤RU
i
ΔT
ꢀꢀ
(15)
[0042]其中，RU
i
和RD
i
分别为第i台火电机组向上、向下爬坡率，ΔT表示相邻两个调度时段之间的调度间隔；
[0043]火电机组所能提供的最大备用容量约束的表达式如下：
[0044][0045]0≤Rd
i,t
≤min{p
i,t
‑
p
i
,RD
i
·
ΔT}
ꢀꢀ
(17)
[0046]其中，数学符号min{
·
}表示集合中元素的最小值，Ru
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大正旋转备用，Rd
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大负旋转备用；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧急控制预案的随机调度模型构建方法，其中，所述调度方法包括：建立紧急控制预案的随机调度模型的目标函数；建立紧急控制预案的随机调度模型的约束条件；根据所述目标函数和所述约束条件，构建紧急控制预案的随机调度模型。2.根据权利要求1所述的构建方法，其中，所述目标函数为火电机组发电成本、正/负旋转备用调节成本与紧急控制预案成本之和的最小化。3.根据权利要求1或2所述的构建方法，其中，目标函数通过如下表达式确定：其中，T和N依次分别表示调度时段t的数量和火电机组数量，t和i依次分别为调度时段和火电机组编号的编号，p
i,t
表示第i台火电机组在t调度时段的计划发电功率，CF
i,t
表示第i台火电机组在时刻t的燃料成本函数，CA
t
表示调度时段t的火电机组的正、负旋转备用调节成本之和，CE
t
表示调度时段t的紧急控制预案成本，W
t
表示调度时段t风/光发电出力和的参考计划值，和依次分别表示调度时段t风/光发电出力的允许上界和下界。4.根据权利要求3所述的构建方法，其中，W
t
、和的具体表达式依次分别为：的具体表达式依次分别为：的具体表达式依次分别为：其中，J表示风/光场站的数量，j表示风/光场站的编号，w
j,t
表示调度时段t第j个风/光场站发电出力的参考计划值，Ru
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大正旋转备用，Rd
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大负旋转备用。5.根据权利要求3所述的构建方法，其中，火电机组的燃料成本函数表示为火电机组出力的二次函数，其中，火电机组的发电成本函数通过如下表达式确定：其中，a
i
,b
i
,c
i
依次分别为火电机组i的燃料成本的二次项系数、一次项系数和常数项。6.根据权利要求3所述的构建方法，其中，所述目标函数中的正/负旋转备用调节成本通过如下表达式确定：
其中，C
DN
和C
UP
依次分别表示单位负旋转备用调节成本和单位正旋转备用调节成本，为随机变量，表示调度时段t所有风/光场站总发电出力的实际值，其概率密度函数表示为和W
t
依次分别表示所有风/光场站在调度时段t总发电出力的上界和下界。7.根据权利要求6所述的构建方法，其中，所述目标函数中的紧急控制预案成本通过如下表达式确定：其中，C
CUR
和C
LD
分别表示由紧急控制预案引起的单位弃风/光成本和单位切负荷成本。8.根据权利要求7所述的构建方法，其中，所述约束条件包括功率平衡约束、火电机组出力的上、火电机组出力的下限约束、风/光发电出力计划值上限约束、风/光发电出力计划值下限约束、火电机组的爬坡约束、火电机组所能提供的最大备用容量约束、应对风/光可再生能源波动的备用需求约束以及电网线路潮流约束。9.根据权利要求8所述的构建方法，其中：功率平衡约束的表达式如下：其中，p
i,t
表示第i台火电机组在t调度时段的计划发电功率，W
t
表示调度时段t风/光发电出力和的参考计划值，D表示负荷的数量，d表示负荷的编号，p
d,t
表示第d个负荷在t调度时段的大小；火电机组出力的上限约束和下限约束的表达式如下：其中，p
i
和分别为第i台火电机组出力的上下界；风/光发电出力计划值上限约和下限约束的表达式如下：其中，w
j,t
和分别表示t调度时段第j个风/光可再生能源电站的预测出力的上界；火电机组的爬坡约束的表达式如下：p
i,t
‑
p
i,t
‑1≥
‑
RD
i
ΔT
ꢀꢀꢀꢀ
(14)p
i,t
‑
p
i,t
‑1≤RU
i
ΔT
ꢀꢀꢀꢀ
(15)其中，RU
i
和RD
i
分别为第i台火电机组向上、向下爬坡率，ΔT表示相邻两个调度时段之间的调度间隔；火电机组所能提供的最大备用容量约束的表达式如下：0≤Rd
i,t
≤min{p
i,t
‑
p
i
,RD
i
·
ΔT}
ꢀꢀꢀꢀ
(17)
其中，数学符号min{
·
}表示集合中元素的最小值，Ru
i,t
表示第i台火电机组在调度时段t提供的最大正...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，刘春晓，苏寅生，袁泉，吴文传，许书伟，马骞，王子强，周毓敏，王彬，蔺晨晖，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：