一种抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法与流程

本发明涉及电力系统规划设计，具体是一种抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法。

背景技术：

1、开展抽水蓄能电站前期工作设计工作时，需要分析抽水蓄能电站在电力系统中的效益，通常体现为容量效益和电量效益，其中电量效益通常用节煤效益表征，是电力系统抽水蓄能需求规模、单个抽水蓄能电站装机容量及连续满发小时数等规模参数论证的重要基础数据。抽水蓄能电站对电力系统的节煤效益主要体现在三个方面：①替代煤电容量直接吸纳新能源替代煤电电量，进而减少系统煤耗；②通过抽水吸纳新能源进而发电释放电量替代煤电电量，从而减少系统煤耗；③优化煤电运行工况进而达到节煤作用。通常电力电量平衡计算中，前两方面可以较好计算和实现，对于第三方面，当前研究较少，且未提出相应的优化方式及计算方法。

技术实现思路

1、针对电力电量平衡计算中抽水蓄能电站优化煤电运行工况计算方法的空白，本发明提出一种抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法，解决抽水蓄能如何优化煤电运行工况以及在电力电量平衡计算中优化煤电出力过程的方法，从而达到进一步节省系统煤耗的目的。

2、本发明采用如下技术方案实现发明目的：

3、包括如下步骤：

4、s1：燃煤曲线生成；

5、s2：抽水电量曲线生成；

6、s3：抽水蓄能发电曲线生成；

7、s4：推求优化后的煤电出力过程。

8、前述的抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法中，s1：燃煤曲线生成；燃煤曲线是指燃煤量与煤电出力的关系曲线，由煤电出力与煤耗曲线进行推求得到，公式如下：

9、f(x)＝x·f(x)；

10、式中，x为煤电出力，kw；f(x)为煤电出力x对应的单位煤耗，g/kwh；f(x)为煤电出力x对应的单位小时的燃煤量，g/h。

11、其中，煤耗曲线可向煤电厂收集得到，其中单位煤耗是指每发电1kwh需要消耗多少煤量，煤耗曲线一般是单调递减，即随着煤电出力增大而单位煤耗降低，降低幅度逐渐减小。燃煤曲线是指燃煤量与煤电出力的关系曲线，由煤电出力与煤耗曲线进行推求得到，总体是呈现单调递增，增幅逐渐减小。

12、前述的抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法中，s2：抽水电量曲线生成；结合优化前的煤电出力过程，生成抽水电量曲线。抽水电量曲线是低负荷的煤电出力增加至某出力x后，相对于优化前增加发出的电量则为可供抽水蓄能电站抽水的电量，其是与x有关的曲线，具体做法是将日内24h优化前的煤电出力从小到大进行排序，针对某个加大后的出力x，将低于x的出力全部加大至x，增加发出的电量为可供抽水的电量，抽水电量计算公式如下：

13、e抽(x)＝∑(x-x′i)(x′i＜x)；

14、式中，x′i为优化前日内第i时刻的煤电出力，kw；i为日内时刻，1,2,3…24；x为低负荷时煤电出力增加至的某个出力值，kw；e抽(x)为煤电出力增加至x可供抽水蓄能电站抽水的电量，kwh。

15、前述的抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法中，s3：抽水蓄能发电曲线生成；结合优化前的煤电出力过程、抽水蓄能容量、蓄能量等边界条件，生成高负荷时降低煤电出力由抽水蓄能电站发电的发电量曲线，为区别于x，此处采用y进行表示，对于高负荷时煤电降低至y，降低的出力需由抽水蓄能电站发出，抽水蓄能电站是否能够发出需由当时的蓄能量及抽水蓄能电站容量限制，确保抽水蓄能能够发出后煤电出力才能降低至y值。高负荷时煤电出力降低至y值，抽水蓄能发电电量计算公式如下：

16、e发(y)＝∑(x′i-y)(x′i＞y)；

17、式中，y为高负荷时煤电出力降低至的某个出力值，kw；e发(y)为煤电出力降低至y抽水蓄能电站发电的电量，kwh。

18、前述的抽水蓄能优化煤电运行工况计算方法中，s4：结合燃煤曲线、等微增率最优原则、，水电量曲线、发电电量曲线、电量平衡等方面，推求优化后的煤电出力过程：步骤为：

19、s41：根据等微增率最优原则和抽水蓄能发电0.75的转换效率，用燃煤曲线推求低负荷增加至的出力x与高负荷降低至的y之间的对应关系，具体公式如下：

20、f′(x)δx＝0.75·f′(y)δy；

21、式中，f′(x)为燃煤曲线的一次导数；

22、根据上式子求得x与y的对应关系，将抽水蓄能电站发电电量曲线e发(y)转换为与x的关系，即e发(x)；

23、s42：结合抽水电量曲线e抽(x)与抽水蓄能发电电量曲线e发(x)，考虑电量平衡，求得到低负荷时的煤电出力可增加至的x0，考虑抽水蓄能电站0.75的转换效率，即煤电出力优化后，抽水蓄能电站在高负荷时发出的电量e发(x0)为煤电低负荷增加出力供抽水蓄能抽水的电量e抽(x0)的0.75倍，即：

24、e发(x0)＝0.75·e抽(x0)；

25、计算得到低负荷时煤电出力增加至x0，将优化前日内24h各个时刻低于x0的出力均增加至x0；进一步结合公式f′(x)δx＝0.75·f′(y)δy则可求得与x0对应的高负荷时煤电出力降低至y0，将优化前日内24h各个时刻高于y0的出力均降低至y0，求得1日24h内抽水蓄能电站优化煤电运行工况后的煤电出力，对于每一日内采用同样的方法，则可优化得到年365日共8760h的煤电出力，从而达到抽水蓄能电站优化煤电运行工况节省系统煤耗的作用，进而进一步准确计算抽水蓄能电站的节煤效益，为抽水蓄能需求规模论证、装机容量及连续满发小时数等论证提供可靠的数据。

26、有益效果

27、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

28、本发明主要是在电力电量平衡的基础上，进一步通过抽水蓄能电站优化煤电出力从而节省系统煤耗。煤电机组的煤耗曲线一般是随着煤电出力增大，单位电量煤耗逐渐降低，呈单调递减趋势，降低幅度逐渐减小。抽水蓄能优化煤电运行工况主要就是结合煤电机组煤耗曲线特点进行，主要思路为：在电力电量已经平衡的基础上，在负荷低谷煤电出力较小时加大煤电出力供抽水蓄能电站抽水，此时降低煤电单位煤耗；在负荷高时降低煤电出力由抽水蓄能电站发电顶峰，此时将增加煤电单位煤耗；总体上由于低负荷加大出力降低单位煤耗幅度更大，高负荷降低出力加大单位煤耗幅度较小，结合电力电量要平衡以及抽水蓄能电站0.75的转换效率，按照等微增率最优的原则，推求得到各日低负荷时煤电出力需要加大至某个出力、高负荷时煤电出力需降低至某个出力；通过燃煤曲线生成、抽水电量曲线生成、抽水蓄能发电曲线生成和推求优化后的煤电出力过程四个步骤可求得1日内24h各个时刻抽水蓄能优化后的煤电出力，对于每一日内采用同样的方法，则可优化得到年内365日共8760h的煤电出力，从而达到抽水蓄能电站优化煤电运行工况节省系统煤耗的作用，进而进一步准确计算抽水蓄能电站的节煤效益，为抽水蓄能需求规模论证、装机容量及连续满发小时数等论证提供可靠的数据。本发明方法思路清晰、步骤及公式清晰，采用数学解析的方法求解优化后的煤电出力，物理意义更加明确且更让人易懂易理解。本发明方法在电力电量平衡计算中弥补了抽水蓄能电站优化煤电运行工况的空白，完善了抽水蓄能电站节煤效益计算方法及结果，为抽水蓄能电站的论证提供了坚实的基础。本发明可有效利用于电力系统规划设计、抽水蓄能需求规模、抽水蓄能装机容量及连续满发小时数论证中的电力电量平衡计算，在当前及未来新型电力系统电源扩展优化、抽水蓄能蓬勃发展的时期，具有较大的推广价值，方法具有明显的创新性和创造性，对项目生产及科学研究均具有重要价值。