一种电力系统电源规划优化方法技术方案

本发明专利技术涉及电力系统技术领域，涉及一种电力系统电源规划优化方法，其包括以下步骤：一、输入原始数据；二、拟定不同的电源规划方案，形成方案集；或利用计算机随机产生多组方案，然后取满足约束条件的可行方案；三、对第i个方案进行运行电力电量平衡计算，得出本方案中各个已有的和待建的电站的发电量；四、对第i个方案进行电源规划模型优化计算，并判断是否满足系统的约束；五、进行第i+1个方案的电力电量平衡计算和电源规划模型优化计算，若没有计算完，则返回步骤三，直到各方案都计算完成；六、综合优化比较各个方案，得出最优电源规划方案，本发明专利技术能较佳地进行电力系统电源规划优化。发明专利技术能较佳地进行电力系统电源规划优化。发明专利技术能较佳地进行电力系统电源规划优化。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统电源规划优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体地说，涉及一种电力系统电源规划优化方法。

技术介绍

[0002]目前的新能源电源规划主要考虑新能源的资源分布特性，忽略了电力系统的运行约束条件。这在一定程度上导致了新能源发展不均衡，局部区域出现了新能源发电超出该区域电力系统接纳能力的情况。大规模风电与光伏发电消纳问题日益突出，部分地区出现了严重的弃风、弃光，迫切需要从电源、电网、用户等环节提高电力系统的新能源接纳能力。新源消纳机制、弃风弃光原因分析及对策建议等问题受到关注。针对这些问题，诞生了诸如火电机组灵活性改造、提高电网互联互通水平等一系列措施。虽然上述措施的实施有助于提高电力系统的新能源接纳能力，避免弃风弃光问题继续恶化，但是，要想从根源解决新能源消纳问题，需要在规划阶段同时考虑新能源资源条件和电力系统条件，以获取合理的新能源电源规划方案，实现新能源装机与发电量共同增长的目标。复杂的多电源电力系统相较于以往传统的水火电系统，电源类型和电站数量激增，各电站之间的电力、利益联系越来越复杂，导致传统的电源规划、优化调度与决策模型不再适用。同时，模型的优化目标不再单一，决策变量越来越多，约束条件形式越来越复杂，模型维数也越来越高，极大增加了模型的求解难度。这些都对电力系统规划、调度与决策工作提出了新的挑战。
[0003]由于目前多电源电力系统规划、调度与决策的复杂性，在理论研究和实际应用两个层面上均有很大的发展空间，为满足电力系统运行与管理的实际需求，新的理论、模型和方法亟待补充完善。

技术实现思路

[0004]本专利技术的内容是提供一种电力系统电源规划优化方法，其能够得出在满足未来用电负荷需求下的最经济的电源规划方案。
[0005]根据本专利技术的一种电力系统电源规划优化方法，其包括以下步骤：
[0006]一、输入原始数据，原始数据包括负荷数据、现有电源数据和待建电站数据；
[0007]二、根据原始数据，根据规划年的负荷缺口增加各类电源的装机容量，在满足规划年的用电量需求和电力负荷需求的情况下拟定不同的电源规划方案；或利用计算机随机产生多组方案，然后取满足约束条件的可行方案；
[0008]三、对第i个方案进行运行电力电量平衡计算，得出本方案中各个已有的和待建的电站的发电量；
[0009]四、对第i个方案进行电源规划模型优化计算，并判断是否满足系统的约束；
[0010]五、进行第i+1个方案的电力电量平衡计算和电源规划模型优化计算，若没有计算完，则返回步骤三，直到各方案都计算完成；
[0011]六、综合优化比较各个方案，得出最优电源规划方案；
[0012]七、输出电源规划结果。
[0013]作为优选，荷数据包括规划期内的年负荷曲线数据和典型日负荷曲线数据。
[0014]作为优选，现有电源数据包括：己有的风电、光伏、水电、火电等电站的装机容量，月平均出力，年利用小时数，固定运行费率，煤价，煤耗以及水电站的水文数据。
[0015]作为优选，待建电站数据包括：待建的火电、水电、风电、光伏电站的单位千瓦投资价格，装机容量，煤耗，煤价，固定运行费率与月平均出力。
[0016]作为优选，步骤三中，电力电量平衡计算的方法为：
[0017](1)系统电力平衡
[0018]任一时刻电力系统电力平衡的基本关系式为：
[0019]N
系
＝N
系工
＝NH+NT+NE
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
1)
[0020]式中：N
系
表示电力系统最大负荷；N
系工
表示电力系统工作容量；NH，NT，NE分别表示水电站、火电站和其他电站的工作容量；
[0021](2)系统电量平衡
[0022]电量平衡的基本关系式为：
[0023]E
需
＝E
系
＝EH+ET+EE
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
2)
[0024]式中：E
需
表示电力系统需要的电量；E
系
表示电力系统总发电量；EH，ET，EE分别表示表示水电站、火电站和其他电站的发电量；
[0025]电力电量平衡以月为单位时段，故以月平均出力表示月发电量；电力系统电力电量平衡是以平衡图来表示，平衡图阐明电力系统全年供电情况，各种电站装机的利用程度和规划设计的水电站在电力系统中的作用及运行方式，并且确定了机组进行年度检修的条件和系统中备用容量的保证程度；通过编制电力电量平衡图能修正运行方式，甚至调整选定的装机容量。
[0026]作为优选，步骤四中，电源规划模型为：
[0027]1)目标函数
[0028]规划模型以整个规划期的社会总投入最小为目标函数，统筹考虑电源与负荷各环节内的制约因素，通过电力电量平衡，得到未来各水平年的电源装机、发电量、备用容量、各电站运行方式、各类投资和运行费用；目标函数如下：
[0029]F＝F1+F2+F3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
‑
1)
[0030]①
综合成本最小目标
[0031]综合成本包括燃煤机组、太阳能光伏电站、风电站、水电站的投资成本、运行维护成本以及燃煤机组的燃料成本，目标函数如下：
[0032]F1＝f
wi
+f
pv
+f
hy
+f
tp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
‑
2)
[0033]式中：F1表示综合成本；f
wi
，f
pv
，f
hy
，f
tp
分别表示投入风电，光伏，水电，火电的总成本；
[0034]②
燃料成本最小为目标
[0035]燃料成本仅有燃煤费用；
[0036]F2＝f
m
·
N
tp
·
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
‑
3)
[0037]式中：F2表示燃料成本；f
m
表示第t时段火电单位发电量的成本；
[0038]③
碳排放成本最少目标
[0039][0040]式中：F2表示CO2排放成本；C
CO2
表示单位发电量所排放的CO2的成本；t表示发电的时段；
[0041]2)约束条件
[0042]①
电力约束
[0043]第t时段，系统的装机容量之和应不小于系统在t时段的负荷需求：
[0044]N
wi
+N
pv
+N
hy
+N
tp
≥P
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
‑
5)
[0045]式中：N
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统电源规划优化方法，其特征在于：包括以下步骤：一、输入原始数据，原始数据包括负荷数据、现有电源数据和待建电站数据；二、根据原始数据，根据规划年的负荷缺口增加各类电源的装机容量，在满足规划年的用电量需求和电力负荷需求的情况下拟定不同的电源规划方案，形成方案集；或利用计算机随机产生多组方案，然后取满足约束条件的可行方案；三、对第i个方案进行运行电力电量平衡计算，得出本方案中各个已有的和待建的电站的发电量；四、对第i个方案进行电源规划模型优化计算，并判断是否满足系统的约束；五、进行第i+1个方案的电力电量平衡计算和电源规划模型优化计算，若没有计算完，则返回步骤三，直到各方案都计算完成；六、综合优化比较各个方案，得出最优电源规划方案；七、输出电源规划结果。2.根据权利要求1所述的一种电力系统电源规划优化方法，其特征在于：负荷数据包括规划期内的年负荷曲线数据和典型日负荷曲线数据。3.根据权利要求1所述的一种电力系统电源规划优化方法，其特征在于：现有电源数据包括：已有的风电、光伏、水电、火电等电站的装机容量，月平均出力，年利用小时数，固定运行费率，煤价，煤耗以及水电站的水文数据。4.根据权利要求1所述的一种电力系统电源规划优化方法，其特征在于：待建电站数据包括：待建的火电、水电、风电、光伏电站的单位千瓦投资价格，装机容量，煤耗，煤价，固定运行费率与月平均出力。5.根据权利要求1所述的一种电力系统电源规划优化方法，其特征在于：步骤三中，电力电量平衡计算的方法为：(1)系统电力平衡任一时刻电力系统电力平衡的基本关系式为：N
系
＝N
系工
＝NH+NT+NE
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
1)式中：N
系
表示电力系统最大负荷；N
系工
表示电力系统工作容量；NH，NT，NE分别表示水电站、火电站和其他电站的工作容量；(2)系统电量平衡电量平衡的基本关系式为：E
需
＝E
系
＝EH+ET+EE
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
2)式中：E
需
表示电力系统需要的电量；E
系
表示电力系统总发电量；EH，ET，EE分别表示表示水电站、火电站和其他电站的发电量；电力电量平衡以月为单位时段，故以月平均出力表示月发电量；电力系统电力电量平衡是以平衡图来表示，平衡图阐明电力系统全年供电情况，各种电站装机的利用程度和规划设计的水电站在电力系统中的作用及运行方式，并且确定了机组进行年度检修的条件和系统中备用容量的保证程度；通过编制电力电量平衡图能修正运行方式，甚至调整选定的装机容量。6.根据权利要求1所述的一种电力系统电源规划优化方法，其特征在于：步骤四中，电源规划模型为：
1)目标函数规划模型以整个规划期的社会总投入最小为目标函数，统筹考虑电源与负荷各环节内的制约因素，通过电力电量平衡，得到未来各水平年的电源装机、发电量、备用容量、各电站运行方式、各类投资和运行费用；目标函数如下：F＝F1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李基栋，胡纹彬，古家平，梁楚盛，陶湘明，黄炜斌，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川大学，
类型：发明
国别省市：