一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法技术方案

本发明专利技术涉及水电调度技术领域，公开一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法。首先，将共享同一输电通道的所有风电场和所有的光伏电场分别聚合为一个风电场和一个光伏电场，并采用核密度估计量化聚合后的风电场和光伏电场的出力预测误差分布；其次，为了降低求解问题的规模，提出了一种基于集合理论的水电机组重组策略，将同一水电站中共享同一输电通道的机组合并为一个虚拟机组，并重新耦合虚拟机组间的水力和电力联系；最后，引入基于输电通道的差异化机会约束，充分利用水电的灵活性，精确补偿聚合风电场和光伏电场的出力预测误差。此外，为了进一步提升求解效率，将短期调峰调度模型构建为混合整数线性规划模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水电调度，特别是一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法。

技术介绍

1、以风光为主的可再生能源大规模并网，由于其固有的反调节性、不可控性和不确定性，不仅加大了负荷的峰谷差，还对风、光的消纳带来了重大挑战。水电作为灵活的平衡电源，具有最小负荷低，启动时间快、负荷跟踪能力强的特点，能够为大量涌入的风、光提供缓冲作用。此外，水电站多建于地形优越且水资源丰富的山区。而这些地区同样拥有丰富的风、光资源。为了充分利用输电通道并最大限度消纳风、光，大量水电主导的水风光系统应运而生。然而水风光的打捆外送势必会造成输电通道的堵塞问题。此外，受不同输电任务的影响及地理因素和经济限制的制约，水电主导的水风光系统仍面临着同一水电站不同机组的多通道输电情况(如图1所示)，例如三峡水电站1～14号机组的电力通过江城、龙政直流送往南方电网，而15～26号机组则通过宜华、葛南、林枫直流送往国家电网。此外，短期调峰优化调度是典型的高维、多阶段、非线性问题。因此，在多通道输电下的水电主导水风光系统短期调峰调度中，构成了庞大的水力、电力时空高度耦合的约束集，极大地增加了建模和优化求解的难度。

2、针对上述问题，本专利技术以西南某流域的水电主导水风光系统为研究对象，深度分析、估计该系统的风、光的出力预测误差，提出了一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法。本专利技术方法能够充分利用水电的灵活性，动态补偿风、光出力的不确定性，降低系统弃电率，为我国西南其他水电主导水风光系统的短期调峰优化调度提供重要的技术参考。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法，通过充分利用水电的灵活调节能力，动态平衡风、光的出力预测误差，有效降低弃电率。

2、本专利技术的技术方案为：

3、一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法，首先，将共享同一输电通道的所有风电场和所有的光伏电场分别聚合为一个风电场和一个光伏电场，并采用核密度估计量化聚合后的风电场和光伏电场的出力预测误差分布；其次，为了降低求解问题的规模，提出了一种基于集合理论的水电机组重组策略，将同一水电站中共享同一输电通道的机组合并为一个虚拟机组，并重新耦合虚拟机组间的水力和电力联系；最后，引入基于输电通道的差异化机会约束，充分利用水电的灵活性，精确补偿聚合风电场和光伏电场的出力预测误差。此外，为了进一步提升求解效率，将短期调峰调度模型构建为混合整数线性规划模型。

4、具体包括如下步骤：

5、(1)基于输电通道风、光电场的聚合

6、

7、式中：为聚合风电场通过输电通道l在时段t的出力(mw)；聚合光伏电场通过输电通道l在时段t的出力(mw)。为风电场w通过输电通道l在时段t的出力(mw)；w为风电场编号；wl为输电通道l中风电场的总数；为光伏电场s通过输电通道l在时段t的出力(mw)；s为光伏电场编号；sl为输电通道l中光伏电场的总数。

8、(2)聚合后的风、光电场出力预测误差描述

9、

10、式中：为聚合风电场在时段t通过输电通道l的出力预测误差(mw)；为聚合光伏电场在时段t通过输电通道l的出力预测误差(mw)；为时段t通过输电通道l的风电预测出力(mw)；为时段t通过输电通道l的光伏电预测出力(mw)；为时段t通过输电通道l的风电实际出力(mw)；为时段t通过输电通道l的光伏电实际出力(mw)；为聚合风电场在时段t通过输电通道l的相对出力预测误差(mw)；为聚合光伏电场在时段t通过输电通道l的相对出力预测误差(mw)。

11、(3)采用核密度估计量化风、光电场出力预测误差

12、

13、式中：为风电在出力处的估计概率密度函数值；为时段t通过输电通道l的第m个风电出力预测误差(mw)；为光伏电在出力处的估计概率密度函数值；为时段t通过输电通道l的第n个光伏电出力预测误差(mw)；ke(·)为核函数；h为带宽；m为历史风电出力的总数；n为历史光伏电出力总数。

14、(4)基于步骤(1)-(3)对聚合风电场、聚合光伏电场的出力预测误差的概率密度函数(pdfs)和累积分布函数(cdfs)进行估计。

15、(5)基于水电机组重构策略的水电出力描述

16、

17、式中：为时段t通过输电通道l的水电出力(mw)；为水电站i中虚拟机组v在时段t通过输电通道l的出力(mw)；i为水电站编号；il为输电通道l中水电站的数目；v为虚拟机组编号；vi为水电站i中包含的虚拟机组数目。

18、(6)基于步骤(1)聚合的风、光出力和步骤(5)的水电出力构建短期调峰目标函数

19、

20、ct＝lt-pt (11)

21、

22、式中：f为剩余负荷峰谷差(mw)；ct为在时段t的剩余负荷(mw)；lt为在时段t的原始负荷(mw)；pt为水电主导水风光系统在时段t的的总出力(mw)；l为输电通道编号；l为输电通道的总数；pl,t为时段t通过输电通道l的水风光出力(mw)。

23、(7)基于步骤(1)、步骤(5)和步骤(6)描述水电主导水风光系统多通道输电的短期调峰调度的电网约束

24、a)输电通道容量限制约束

25、

26、式中：分别为输电通道l的出力下限、上限(mw)。

27、b)基于输电通道的正补偿差异化机会约束

28、

29、式中：为水电站i中虚拟机组v通过输电通道l出力上限(mw)；β为正补偿置信区间。

30、c)基于输电通道的负补偿差异化机会约束

31、

32、式中：为水电站i中虚拟机组v通过输电通道l出力下限(mw)；γ为负补偿置信区间。

33、(8)基于步骤(5)描述水电主导水风光系统多通道输电的短期调峰调度的水电运行约束

34、a)水量平衡约束

35、

36、式中：vi,t为水电站i在时段t的水库库容(1×104m3)；ri,t为水电站i在时段t的区间流量(m3/s)；为水电站i中虚拟机组v在时段t出库流量(m3/s)；为水电站i中虚拟机组v在时段t发电流量(m3/s)；为水电站i中虚拟机组v在时段t弃水流量(m3/s)；为水电站g在时段t-τg,i的出库流量(m3/s)；g为水电站i的直接上游电站编号；τg,i为水电站g到i之间的滞时(h)；ωi为水电站i直接上游电站的集合；δt为调度步长(h)。

37、b)出库流量约束

38、

39、式中：分别为水电站i发电流量下限、上限(m3/s)。

40、c)发电流量约束

41、

42、式中：分别为水电站i发电流量下限、上限(m3/s)。

43、d)本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系统短期调峰调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

【技术特征摘要】

1.一种基于多能源共享输电通道的水电主导水风光系...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖胜利，赵宏烨，程春田，方舟，王欢，刘本希，熊江，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：