考虑振动区跨越约束下梯级水电机组灵活性支撑方法技术

本发明专利技术属于水电优化调度运行领域，公开了考虑振动区跨越约束下梯级水电机组灵活性支撑方法

【技术实现步骤摘要】
考虑振动区跨越约束下梯级水电机组灵活性支撑方法


[0001]本专利技术属于水电优化调度运行领域，特别涉及梯级水电机组对新能源并网灵活性支撑的调度方法
。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展，社会对于能源的需求量持续增长，电能相较于其它能源以其独特优势成为促进社会快速发展的重要能源之一
。
[0003]随着新能源接入电力系统的比例持续攀升，其消纳问题日益突出，通过水电与可再生能源的联合调度可保障可再生能源的有效利用，从而充分发挥水电灵活性，满足电网消纳需求
。
而当前装机的大型水轮发电机组由于机械
、
电磁
、
水力等因素作用，往往存在单个甚至多个振动区，为保障电力系统的可靠稳定运行，深入研究水轮发电机组振动区对其出力及备用灵活性的影响具有十分重要的现实意义，同时由于水电调度问题本身特有的高维非线性特征，该问题也是新形势下进一步提升水电保障新能源上网可靠性的重点与难点
。
[0004]鉴于上述原因，本专利技术将水电机组安全运行与优化调度相结合，构建出考虑机组振动区以及跨越振动区约束模型；提出了考虑振动区约束下水电灵活性的定义方法；在上述研究的基础上构建出灵活性配给模型，研究了水电灵活性在实际调度过程中的分配情况
。
以我国西南地区某两梯级电站作为工程背景，模拟系统实际调度情况完成仿真计算，研究结果表明，基于考虑跨越振动区约束构建的水电灵活性支撑模型解得的机组运行状态，能够避免长期处于振动区以及频繁跨越振动区的情况，有效提升电力系统整体的安全效益
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种考虑振动区跨越约束下梯级水电机组对新能源并网灵活性支撑方法，使水电机组有效规避运行状态长期处于振动区以及频繁跨越振动区的风险，提高系统的安全性与可靠性
。
[0006]本专利技术技术方案：
[0007]考虑振动区跨越约束下梯级水电机组灵活性支撑方法，包括：
(1)
构建考虑振动区跨越约束下水电机组灵活性支撑模型
、(2)
考虑振动区跨越约束下水电机组灵活性支撑模型的求解
、(3)
构建考虑机组振动区的灵活性配给模型
。
按照下述步骤完成考虑振动区跨越约束下梯级水电机组对新能源并网灵活性支撑调度：
[0008]步骤
(1)
：以充分发挥水电灵活性保障可再生能源的有效利用为目的，构建考虑振动区跨越约束下水电机组灵活性支撑模型，模型的构建包括目标函数与约束条件的建立，其中约束条件包含常规约束
、
考虑振动区的机组运行约束以及考虑振动区的水电机组灵活性约束
。
[0009]Step1.1
目标函数
[0010]为降低风光出力波动对系统稳定性的影响，系统需具备较为充足的上调灵活性与下调灵活性，以调度期内的水电平均备用灵活性作为衡量系统中水电机组调度优化的指标进行计算，目标函数为：
[0011][0012]式中：表示水电机组在时段
t
出力的上调灵活性，
MW
；表示水电机组在时段
t
出力的下调灵活性，
MW
；
F
表示水电机组在调度期内的平均调节灵活性，
MW
；
N
T
表示时段数集合；
[0013]Step1.2
常规约束
[0014]常规约束条件包括水量平衡约束
、
出库流量限制
、
边界约束
、
净水头相关约束
、
电站出力约束
、
机组启停时间约束
、
剩余负荷爬坡约束；
[0015]1)
水量平衡约束
[0016]V
h
，
t+1
＝
V
h
，
t
+(i
h
，
t
+q
h
‑1，
t
‑
q
h
，
t
)
τ
t
[0017]式中：
V
h
，
t
表示水电站
h
在时段
t
末时刻的库容，
m3；
i
h
，
t
表示水电站
h
在时段
t
的平均入库流量，
m3/s
；
q
h
，
t
表示水电站
h
在时段
t
的平均出库流量，
m3/s
；
τ
t
表示调度期时长，
s
；水量平衡约束限定了梯级水电站空间与时间相互作用下水库容量间的关系；
[0018]2)
出库流量约束
[0019]q
h
，
t
＝
g
h
，
t
+lw
h
，
t
[0020]式中：
g
h
，
t
表示水电站
h
在时段
t
的发电流量，
m3；
lw
h
，
t
表示水电站
h
在时段
t
的平均弃水流量，
m3/s
；设置弃水为0，即
lw
h
，
t
＝0；
[0021]3)
边界约束
[0022][0023][0024][0025][0026][0027]式中：
V
h
，
t
，分别表示水电站
h
在时段
t
库容的下限值与上限值，
m3；
q
h
，
t
，分别表示水电站
h
时段
t
出库流量的下限值与上限值，
m3/s
；
g
h
，
t
，分别表示水电站
h
在时段
t
发电流量的下限值与上限值，
m3/s
；表示调度期内初库容为
V
h
，1，末库容为
V
h
，
T
，
m3；
[0028]4)
净水头相关约束
[0029][0030][0031]d
h
，
t
＝
fd
h
(q
h
，
t
)
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
考虑振动区跨越约束下梯级水电机组灵活性支撑方法，其特征在于，步骤如下：步骤
(1)
：以充分发挥水电灵活性保障可再生能源的有效利用为目的，构建考虑振动区跨越约束下水电机组灵活性支撑模型，包括目标函数与约束条件的建立，其中约束条件包含常规约束
、
考虑振动区的机组运行约束以及考虑振动区的水电机组灵活性约束；
Step1.1
目标函数为降低风光出力波动对系统稳定性的影响，系统需具备较为充足的上调灵活性与下调灵活性，以调度期内的水电平均备用灵活性作为衡量系统中水电机组调度优化的指标进行计算，目标函数为：式中：表示水电机组在时段
t
出力的上调灵活性，
MW
；表示水电机组在时段
t
出力的下调灵活性，
MW
；
F
表示水电机组在调度期内的平均调节灵活性，
MW
；
N
T
表示时段数集合；
Step1.2
常规约束常规约束条件包括水量平衡约束
、
出库流量限制
、
边界约束
、
净水头相关约束
、
电站出力约束
、
机组启停时间约束
、
剩余负荷爬坡约束；
1)
水量平衡约束
V
h,t+1
＝
V
h,t
+(i
h,t
+q
h
‑
1,t
‑
q
h,t
)
τ
t
式中：
V
h,t
表示水电站
h
在时段
t
末时刻的库容，
m3；
i
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的平均入库流量，
m3/s
；
q
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的平均出库流量，
m3/s
；
τ
t
表示调度期时长，
s
；水量平衡约束限定了梯级水电站空间与时间相互作用下水库容量间的关系；
2)
出库流量约束
q
h,t
＝
g
h,t
+lw
h,t
式中：
g
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的发电流量，
m3；
lw
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的平均弃水流量，
m3/s
；设置弃水为0，即
lw
h,t
＝0；
3)
边界约束边界约束边界约束边界约束边界约束式中：
V
h,t
，分别表示水电站
h
在时段
t
库容的下限值与上限值，
m3；
q
h,t
，分别表示水电站
h
时段
t
出库流量的下限值与上限值，
m3/s
；
g
h,t
，分别表示水电站
h
在时段
t
发电流量的下限值与上限值，
m3/s
；表示调度期内初库容为
V
h,1
，末库容为
V
h,T
，
m3；
4)
净水头相关约束
d
h,t
＝
fd
h
(q
h,t
)hl
h,t
＝
fl
h,u
(g
h,t
)h
h,t
＝
u
h,t
‑
d
h,t
‑
hl
h,t
式中：表示水电站
h
在时段
t
的平均库容，
m3；
u
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的平均坝前水位，
m
；
fu
h
(
·
)
为水位库容函数；
d
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的平均尾水位，
m
；
fd
h
(
·
)
为尾水位泄量函数；
hl
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的水头损失，
m
；
fl
h,u
(
·
)
为水头损失函数；
h
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的平均净水头，
m
；
p
h,t
表示水电站
h
在时段
t
的出力，
MW
；为水电站
h
发电特性函数；
5)
电站出力约束电站出力约束式中：
P
h,u,t
，表示水电站
h
第
u
台机组在时段
t
出力的下限值与上限值，
MW
；表示电站
h
包含的机组数集合；
Φ
h
，表示水库
h
出力下限值与上限值，
MW
；
6)
机组启停时间约束定义机组状态变量
r
h,u,t
，若
r
h,u,t
＝1，则表示水电站
h
第
u
台机组在时段
t
处于运行状态，否则
r
h,u,t
＝0，表示机组处于停机状态；定义机组启动操作变量若表示水电站
h
第
u
台机组在时段
t
执行机组启动操作，否则定义机组关闭操作变量若表示水电站
h
第
u
台机组在时段
t
执行机组关停操作，否则执行机组关停操作，否则执行机组关停操作，否则执行机组关停操作，否则式中：分别表示水电站
h
第
u
台机组最短的运行与停机时间间隔；
7)
剩余负荷爬坡约束
σ
t
＝
|d
t
‑
d
t+1
|
式中：
σ
t
表示时段
t
与下一时段剩余负荷的爬坡绝对值，
MW
；表示时段
t
与下一时段剩余负荷的爬坡绝对值的最大值，
MW
；
D
t
表示日前预测系统在时段
t
的负荷，
MW
；
N
H
表示电站数集合；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志鹏，韩永栋，程春田，王进，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：