可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法与流程

本发明涉及电站调度，具体而言，涉及一种可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法。

背景技术：

1、随着国民经济发展与用电结构的不断调整，电网均不同程度面临峰谷差增大、调峰形势严峻等问题。抽水蓄能电站作为一种同时具备“削峰填谷”两大功能的大规模储能电源，能够有效解决以上问题，然而抽水蓄能电站前期投入高、建设周期长，重新选址建设抽水蓄能电站对生态环境也将造成巨大影响。依托原有水电站进行融合改造可弥补抽水蓄能建设周期长、成本高、选址难等不足。因此，进一步探究梯级电站融合改造方案，为有效加快抽水蓄能建设具有重要意义。

2、然而，国内对于常规梯级电站以及传统抽水蓄能电站优化运行的研究相对比较丰富，对于梯级混合式抽水蓄能电站模型的建立以及调峰模式的介绍却鲜有报道，也并未涉及常规梯级电站融合改造梯级混合式抽水蓄能过程中，抽蓄机组扩建位置的研究。此外，针对水电调度领域模型的建模，为方便研究，领域中往往会出现以电站为最小调度单元，这样的方法一定程度上提升了模型求解效率，但实际运行情况往往会因未精确到机组而产生一定程度的偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其能够依托原有梯级水电站进行融合改造，扩建抽蓄机组形成梯级混合式抽水蓄能电站，可弥补抽水蓄能建设周期长、成本高、选址难等不足，有效加快抽水蓄能的建设。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、本发明提供一种可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，方法包括：

4、s1：依托现有梯级水电站模拟扩建抽水蓄能机组，形成梯级混合式抽水蓄能电站，并设立多种扩建抽蓄机组的工况；其中，工况代表抽蓄机组的扩建位置；

5、s2：通过相适应的混合整数线性规划模型对以上多种工况进行短期调峰优化，得到各种工况的调峰优化结果；

6、s3：对比各种工况的调峰优化结果，得到最优扩建选址方案。

7、在可选的实施方式中，s2包括：

8、s21：建立梯级混合式抽水蓄能电站短期调峰优化调度的目标函数；以及建立考虑常规发电机组和抽水蓄能机组组合的梯级混合抽水蓄能电站的约束条件；

9、s22：对模型中的非线性因素进行线性化处理，构成梯级混合式抽水蓄能电站短期调峰优化调度的混合整数线性规划模型；

10、s23：对混合整数线性规划模型进行求解，得到各种工况的调峰优化结果。

11、在可选的实施方式中，s21包括：

12、以调度周期内电网剩余负荷峰谷差最大值最小作为目标函数。

13、在可选的实施方式中，目标函数如下：

14、

15、式中，f为剩余负荷峰谷差，ct为t时段的剩余负荷，dt为电网在t时段的电网原负荷，为电站i的机组n在t时段的机组发电功率，m为电站的总数，ni为机组的总数，为混合式抽水蓄能电站j的抽水蓄能机组k在t时段的机组抽水功率，t为调度的周期，t∈{1,2,3…,t}，t为周期总数，mp为带有抽水蓄能机组的电站序号总数，为混合式抽水蓄能电站j的抽水蓄能机组序号总数。

16、在可选的实施方式中，在s21中，约束条件包括：梯级电站之间水力联系约束以及单个机组和电站的运行约束。

17、在可选的实施方式中，在s21中，约束条件包括梯级电站之间的水力联系约束、电站水位约束、水位-库容约束、尾水位-泄量约束、机组出力限制约束、机组发电流量限制约束、机组振动区限制约束、机组爬坡限制约束、机组出力波动限制约束、机组运行状态约束、机组发电水头约束、机组动力特性约束、机组抽水功率限制约束、机组抽水流量限制约束、机组发电与抽水状态约束、机组抽水功率约束以及抽蓄机组调节次数约束。

18、在可选的实施方式中，s21包括：

19、在建立混合整数线性规划模型时，采用以下代码编写技巧：

20、将所有的机组都默认为带有抽水能力的机组；

21、针对常规发电机组，其发电功率上、下限为实际值，抽水功率上、下限为0；

22、针对扩建的抽蓄机组，其发电功率上、下限为实际值，抽水功率上、下限为实际值。

23、在可选的实施方式中，在s21中，抽蓄机组与常规发电机组的判别方法如下：

24、若则电站i中机组n为抽蓄机组；

25、若则电站i中机组n为常规发电机组；

26、式中，为电站i中机组n的最大抽水功率限制。

27、在可选的实施方式中，s22包括：

28、针对模型中的目标函数采用增加0-1辅助变量的方法进行线性转换；

29、针对模型中的水位-库容约束、尾水位-泄量约束均运用分段线性逼近的方法进行线性转换；

30、针对模型中的所述机组出力波动限制约束，采用设置调节记录次数的辅助变量，进行线性转换；

31、针对模型中的所述机组动力特性约束与所述机组抽水功率限制约束运用离散水头的线性方法，通过机组发电功率与抽水功率曲线，以对水头敏感程度进行分区处理，形成以发电流量与抽水流量为一次函数的线性约束，最后运用大数定理进行松弛约束处理。

32、在可选的实施方式中，s3包括：

33、在java环境下运用cplex求解器对以上所建立的混合整数线性规划模型进行求解，获得多种工况最优情况下96个时刻的机组的发电功率、发电流量、抽水功率、抽水流量、电站水位。

34、本实施例提供的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法的有益效果包括：

35、1.建立的模型以电站的机组为最小调度单元，调度对象更加细致，更贴近工程实际，对于运行模式较为复杂的梯级混合式抽水蓄能电站，也能满足水电站正常运行；

36、2.依托原有梯级水电站扩建抽水蓄能机组，形成梯级混合式抽水蓄能电站，可弥补抽蓄机组建设周期长、成本高、选址难等不足，有效加快抽蓄机组的建设；

37、3.通过此模型获得不同工况下的调峰优化结果，并进行对比分析，可为之后选址扩建抽水蓄能机组，形成梯级混合式抽水蓄能电站提供有益参考。

技术特征：

1.一种可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，s2包括：

3.根据权利要求2所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，s21包括：

4.根据权利要求3所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，所述目标函数如下：

5.根据权利要求4所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，在s21中，所述约束条件包括梯级电站之间的水力联系约束、电站水位约束、水位-库容约束、尾水位-泄量约束、机组出力限制约束、机组发电流量限制约束、机组振动区限制约束、机组爬坡限制约束、机组出力波动限制约束、机组运行状态约束、机组发电水头约束、机组动力特性约束、机组抽水功率限制约束、机组抽水流量限制约束、机组发电与抽水状态约束、机组抽水功率约束以及抽蓄机组调节次数约束。

6.根据权利要求5所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，s21包括：

7.根据权利要求6所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，在s21中，抽蓄机组与常规发电机组的判别方法如下：

8.根据权利要求4或5所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，s22包括：

9.根据权利要求1所述的可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，其特征在于，s3包括：

技术总结
本发明提供了一种可分辨梯级电站中抽蓄机组最佳扩建位置的选择方法，涉及电站调度技术领域。方法包括：S1：设立多种扩建抽蓄机组的工况；其中，工况代表抽蓄机组的扩建位置；S2：通过相适应的混合整数线性规划模型对以上多种工况进行短期调峰优化，得到各种工况的调峰优化结果；S3：对比各种工况的调峰优化结果，得到最优扩建选址方案。该方法依托原有梯级水电站扩建抽水蓄能机组，形成梯级混合式抽水蓄能电站，可弥补抽水蓄能建设周期长、成本高等不足，加快抽水蓄能的建设；以机组为最小调度单元，调度对象更加细致，更贴近工程实际，更能满足短期调峰需求；对比不同工况下的调峰优化结果，可为之后选址扩建抽水蓄能机组提供有益参考。

技术研发人员：罗彬,陈永灿,刘欣雨,苗树敏,陈刚,刘昭伟,周粲
受保护的技术使用者：清华四川能源互联网研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15