考虑抽水蓄能机组的发电计划优化方法
【专利摘要】本发明属于电力系统调度自动化【技术领域】，涉及一种考虑抽水蓄能机组的发电计划优化方法。以系统发电成本最小为目标，综合考虑抽水蓄能机组与常规火电机组的协调调度，考虑各类约束条件优化计算机组发电计划，有助于提高抽水蓄能接入后发电调度的智能化水平和决策能力。同时，该方法具有计算强度低、适应性强的特点，更加适合在我国抽水蓄能机组装机容量较大的调度机构推广应用。
【专利说明】考虑抽水蓄能机组的发电计划优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统调度自动化【技术领域】，涉及一种考虑抽水蓄能机组的发电计 划优化方法。
【背景技术】
[0002] 当前，节能减排并遏制气候变暖已经是全世界面临的一项共同挑战和重要议题。 我国政府高度重视电力工业的节能减排工作，提出在电力领域实施节能发电调度，提高电 力工业能源使用效率，减少环境污染，促进能源和电力结构调整。这是电力行业贯彻落实科 学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然 选择。
[0003] 抽水蓄能机组作为一种特殊电源，负荷低谷时抽水，负荷高峰时发电，既避免了火 电机组的低谷调停，又满足了高峰负荷的需要，成为解决电网调峰问题的首选。因此，为提 升电网安全运行水平和大电网驾驭能力，实现更大范围资源优化配置，综合考虑抽水蓄能 机组与常规火电机组的出力特性，通过日前抽水蓄能机组与常规火电机组协调优化，能够 为实时调度提供更大的安全裕度和更为广泛的调节手段。
[0004] 但是，抽水蓄能机组将在未来能源结构中占据重要地位，但是与常规火电机组相 t匕，运行状态较复杂，目前的电力系统调度中心制定短期发电计划时，经验调度无法有效考 虑电网安全，得到的机组组合方案往往实际不可行，需要在运行中对机组组合方案反复调 整，从而难以保证调度运行的安全性和经济性，也给运行人员带来了巨大的工作量。
[0005] 例如，专利CN103699938A公开了本发明专利公开了一种含抽水蓄能电站的电力 系统发电计划制定方法，包括以下步骤：首先制定检修计划，获取电力系统负荷曲线；然后 在负荷平衡、机组出力与爬坡限制、系统旋转备用和抽水蓄能电站库容约束条件下，以调度 周期内所有火电机组的发电成本与启停费用之和最小为目标建立模型，用混沌控制的基本 粒子群算法求解；有效克服了求解电力系统发电计划模型时收敛性不佳、容易陷入局部最 优的问题，制定更合理的电力系统发电计划。但是实际应用过程中抽水蓄能机组运行状态 复杂，仅将抽水蓄能发电机组的出力作为约束条件，而不考虑其他抽水蓄能发电机组因素 约束条件，机组组合方案往往实际不可行，需要在运行中对机组组合方案反复调整，给运行 人员带来了巨大的工作量。专利CN103699938A基于粒子群算法，获取的是局部最优的抽水 蓄能机组和常规火电机组出力，在实际使用中，需要不断的调整，才有可能获取全局最优的 抽水蓄能机组和常规火电机组出力，给运行人员带来了巨大的工作量。
【发明内容】
[0006] 本发明实施的目的在于提供一种抽水蓄能机组与常规火电机组协调调度模式下 的发电计划优化方法，能够灵活适应实际调度中各种因素的影响，优化出全局最优抽水蓄 能机组与常规火电机组出力计划。
[0007] 本发明基于电网的物理模型参数，经济模型参数，网络拓扑数据，负荷预测数据 等，根据系统发电成本最小的原则优化发电计划，得到应用于抽水蓄能机组与常规火电机 组协调调度模式下的发电计划优化结果。
[0008] 本发明技术方案如下：
[0009] -种考虑抽水蓄能机组的发电计划的优化方法，包括以下步骤：
[0010] S01，确定需要进行发电计划优化的调度周期，获取周期内的系统负荷预测曲线、 母线负荷预测曲线，获取周期内线路检修计划、联络线计划，获取周期内抽水蓄能机组的可 用状态、水库水位，获取周期内火电机组的可用状态、减出力计划，以确定发电计划的优化 空间；
[0011] S02,根据实际电网的电网模型建立以全系统发电成本最小为目标的考虑抽水蓄 能机组的发电计划模型；
[0012] 考虑抽水蓄能机组的发电计划模型以预设定时长作为一个优化的逻辑时段，以调 度周期内系统负荷曲线为研究对象，优化抽水蓄能机组与火电机组的出力计划，优化目标 为系统内可调度抽水蓄能机组和火电机组的发电成本最小；
[0013] 考虑抽水蓄能机组的发电计划模型为：
[0014] 目标函数如式（1):
【权利要求】
1. 一种考虑抽水蓄能机组的发电计划的优化方法，其特征在于，包括以下步骤： S01，确定需要进行发电计划优化的调度周期，获取周期内的系统负荷预测曲线、母线 负荷预测曲线，获取周期内线路检修计划、联络线计划，获取周期内抽水蓄能机组的可用 状态、水库水位，获取周期内火电机组的可用状态、减出力计划，以确定发电计划的优化空 间； S02,根据实际电网的电网模型建立以全系统发电成本最小为目标的考虑抽水蓄能机 组的发电计划模型； 考虑抽水蓄能机组的发电计划模型以预设定时长作为一个优化的逻辑时段，以调度周 期内系统负荷曲线为研究对象，优化抽水蓄能机组与火电机组的出力计划，优化目标为系 统内可调度抽水蓄能机组和火电机组的发电成本最小； 考虑抽水蓄能机组的发电计划模型为： 冃标函数如式⑴：
式（1)约束条件为：
其中，F为系统内可调度抽水蓄能机组和火电机组的发电成本，T为系统调度周期所含 逻辑时段数，J为系统中参与调度的火电机组数，I为系统中参与调度的抽水蓄能机组数， Cit为火电机组j在t时段的发电燃料成本，STw为火电机组j在t时的启动燃料成本； CfT为抽水蓄能机组i发电状态时在t时段的启动成本；Cgi为抽水蓄能机组i抽水状 态时在t时段的启动成本；pi;t为抽水蓄能机组i在t时的出力，Plt为火电机组j在t时 的出力，户/为t时的系统负荷预测值；Pj,min与Pj,max分别为火电机组j的出力下限和上限， 为O或者1，表示火电机组开停状态；S为火电机组发电成本线性分段数；Clmin为火电 机组j处于出力下限时对应的成本；SUt为火电机组j在t时在分段曲线第s段上的出 力；by为火电机组j在其分段曲线第S段的斜率；Pls为耗量特性曲线中各分段区间的终 点功率:其中起始点口^二口^^八^火电机组^'每时段可加减负荷的最大值：/^为抽 水蓄能机组i抽水状态在t时段消耗的功率;m标志抽水蓄能机组i抽水状态的功率点；M 为抽水蓄能机组i抽水状态的功率点数目；标志抽水蓄能机组i抽水状态在t时段 是否处于功率点m为抽水蓄能机组i功率点m的功率值；为抽水蓄能机组i抽水 状态在t时段的抽水量；Qi;m为抽水蓄能机组i处于功率点m时的水流量；.为O或者 1变量，表示抽水蓄能机组i抽水状态在t时是否开机；为O或者1变量，表示抽水蓄 能机组i抽水状态在t时是否停机；Pi;t为抽水蓄能机组i在t时段的出力；H为抽水 蓄能机组i发电状态在t时段的出力；Qi;t为抽水蓄能机组i在t时段的耗水量；为 抽水蓄能机组i发电状态在t时段的耗水量；/；^"为O或者1，表示抽水蓄能机组i在t时 段是否处于发电状态；为抽水蓄能机组i上水库在t时段的水量，ai为抽水蓄能机组 i在抽水状态时的水量损耗率；βi为抽水蓄能机组i在发电状态时的水量损耗率；^Ilin 与分别为抽水蓄能机组i上水库能容纳的最小和最大水量；Kf1l7i为抽水蓄能机组i 下水库在t时段的水量，与分别为抽水蓄能机组i下水库能容纳的最小和最 大水量；&与Iil分别为火电机组j在t时提供的上调旋转备用和下调旋转备用，f和I分别为系统t时的上调旋转备用需求和下调旋转备用需求；P"t为火电机组j在t时固 定出力设定值；Uy为火电机组j在t时固定状态设定值；Pyfc和&分别表示支路k的潮流 上下限，Ptt为支路k在t时段的潮流； 503, 根据公式（1)的约束条件优化求解获得的抽水蓄能机组和常规火电机组出力； 504, 基于全部网络监视元件，对调度周期内的所有逻辑时段进行安全校核；判断是否 新增监视元件潮流越限，若没有新增监视元件潮流越限，则进入步骤S05,否则计算新增越 限监视元件的灵敏度信息，进入步骤S02 ; 505, 公式（1)的约束条件迭代结束，生成抽水蓄能机组与常规火电机组发电计划，优 化结束。
2.根据权利要求1所述的一种考虑抽水蓄能机组的发电计划的优化方法，其特征在 于，所述步骤S04新增越限监视元件以线性化约束形式加入考虑抽水蓄能机组的发电计划 模型中，约束表达为式（2) :
其中，为节点m在t时的负荷功率，pm，t为节点m在t时的注入功率，Sm，k，t为节点m在t时的注入功率对支路k的灵敏度。
3.根据权利要求1所述的一种考虑抽水蓄能机组的发电计划的优化方法，其特征在 于，所述步骤S02考虑抽水蓄能机组的发电计划模型以预设定时长作为一个优化的逻辑时 段，所述预设定时长为15分钟。
【文档编号】G06Q10/04GK104239960SQ201410326439
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】徐帆, 丁恰, 涂孟夫, 陈之栩 申请人:国电南瑞科技股份有限公司