一种考虑传输断面限制下多电源联合优化调度方法与流程

本发明涉及清洁能源富集地区多电源联合优化运行，特别涉及了一种考虑传输断面限制下多电源联合优化调度方法。

背景技术：

1、针对一些清洁能源富集地区存在电力消纳不足、电力市场狭小、外送通道不足和传统发电企业生存愈发困难等问题，国内已经开展了关于常规能源与清洁能源联合优化调度的研究。目前常规能源与清洁能源联合优化调度策略主要包括两方面：

2、1)基于节能减排的发电权置换交易理论。用市场激励机制的手段来促进新能源的消纳，通过新能源企业与火电企业形成战略市场共赢的联盟进行市场置换交易。火电厂和新能源发电企业可以进行联合置换交易，由于新能源发电具有不稳定性的特点，火电厂需要在保留最低出力为新能源发电企业提供辅助服务的前提下，将剩余发电空间置换给新能源企业(风电场、光伏电站)发电，同时，新能源发电企业获得发电空间后，由于其边际成本较低，收益高于火电，因此需要对火电厂进行适当的补偿，即联盟利益的分摊。

3、2)风、光、水、氢等多能源协同优化、互济互补的运行模式。无论从短期或长期时间尺度看，风电、光电均具有良好的资源互补特性，因而通常作为互补发电系统进行整体研究，风-光-水-氢多主体合作运行可以较大幅度提高各主体运行的增量效益和合作联盟的整体效益。多主体能源系统联合优化运行通过不同能源资源间的互补特性可以弥补各主体单独运行时的缺陷，并为联合系统带来增量效益。

4、而目前已有的清洁能源富集地区发电综合效益较差、发电联盟与主体合作医院较低。因此，如何实现风、光、水、氢各利益主体稳定形成互补发电的利益整体，并制定公平的增量效益(增益)分配方法，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中清洁能源发电的综合效益较低、评估不准确的问题，提供了一种考虑传输断面限制下多电源联合优化调度方法，可提高清洁能源发电的综合效益，解决了合作博弈下联盟发电综合效益评估不准确的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种考虑传输断面限制下多电源联合优化调度方法，包括下列步骤：

3、s1：对发电联盟各主体进行优化建模，计算发电联盟各主体运营收益；

4、s2：对比分析不同发电联盟组合下发电企业综合发电效益；

5、s3：通过改进的mdp指标对比分析不同收益分配方法的合理性，确定发电联盟收益分配方式。

6、本发明先对发电联盟参与主体进行建模，包括火电厂机组出力、水电站出力模型的近似线性化以及光伏电站的日前出力预测；其次确定了发电机组日前调度的优化出力组合；最后通过发电效益评估体系和mdp指标来评估不同联盟出力组合的优劣性以及确定合适的联盟收益分配方式。以解决清洁能源富集地区发电综合效益较差和发电联盟参与主体合作意愿较低的问题。

7、作为优选，所述的步骤s1包括：

8、s1.1：建立光伏电站的日前光伏出力预测误差概率模型，计算光伏电站运营收益fpv；

9、s1.2：建立水电站的水电出力模型，计算水电站运营收益fw；

10、s1.3：建立火电厂的火电发电机组出力模型，计算火电厂运营收益ff；

11、s1.4：构建水-光-火联合系统优化运行模型目标函数：

12、maxf＝|[fw,fpv,ff]×a|。

13、其中fw，fpv，ff分别表示水电站、光伏电站和火电厂各自的运营收益；a＝[ξw，ξpv，ξf]表示目标函数收益矩阵系数，ξi＝1表示将参与者i的运营收益纳入目标函数中，ξi＝0则表示目标函数中不考虑参与者i的运营收益。对a所有可能组合进行遍历，并对a进行求解，可以得到不同的机组优化出力组合。

14、作为优选，所述步骤s1.1中，建立光伏电站的日前光伏出力预测误差概率模型，进一步表示为：

15、s1.1.1：利用模糊c均值聚类法对预测误差的整体水平进行分类；

16、s1.1.2：依据预测出力的数值特性对光伏出力的预测值进行分区处理；

17、s1.1.3：建立适用于估计误差分布的通用型高斯混合模型。

18、本技术采用的是一种基于数值特性聚类的日前光伏出力预测误差概率模型。

19、作为优选，所述步骤s1.2中，建立水电厂的水电发电机组出力模型包括：

20、a1：建立水电机组出力：

21、pw＝9.81qhη，

22、式中，q表示水电机组的发电流量，m3/s；h表示发电水头，m；η表示水电机组发电效率；

23、a2：设置发电机组水头；

24、a3：建立水电站库容-前池水位关系曲线和尾水位-发电流量关系曲线；

25、a4：计算水电发电机组出力的发电流量的高次函数；

26、a5：采用分段拉格朗日插值方法对该高次函数进行线性逼近得到分段线性函数。

27、水电站出力受复杂因素影响，因此水电转换关系为非线性、非凸的多元函数问题，采用拉格朗日余项插值法和工程近似模拟法对其出力模型进行分段线性化。发电机组水头由上下水位决定，同时需要考虑水头损失的影响；水电站库容-前池水位关系曲线和尾水位-发电流量关系曲线均可用二次函数来表示；水头损失包括电站输水管道内壁迟滞和水轮机的水头损失，在高水头下可认为是定值，所以在给定库容情况下，水电机组出力可视为发电流量的高次函数。

28、作为优选，所述步骤a5进一步表示为：

29、a5.1：把水电站的库容v离散为w段，令w＝{1，2…w}，则库容分段区间为[vw-1，vw]，其中n∈w；

30、a5.2：将水电站水电机组的流量离散为m段，令m＝{1，2…m}，则流量分段区间为[qm-1，qm]，其中m∈m；

31、a5.3：对每段库容取其上下限平均值作为该段的区间库容vave，k(k＝1，2…w)，得到水电机组出力关于发电流量的一元函数。

32、在水电出力建模中，采用同时离散库容和离散流量的方法，将高次函数转化为分段线性函数。

33、作为优选，所述步骤s1.3中，建立的火电厂的火电发电机组出力模型为：

34、

35、式中，γi表示火电机组i的运行状体，i＝1表示并网，i＝0表示停机；pf表示火电厂总出力；pf，i表示火电机组i的出力。

36、火电厂采用燃煤机组发电，其总出力为各并网机组出力之和。

37、作为优选，所述步骤s1中，计算发电联盟各主体运营收益时，需考虑约束条件，所述约束条件包括：功率平衡约束、电力外送功率约束、机组出力约束、水电站安全生产约束、水电机组发电流量约束、水电站库容变化及约束以及电力系统旋转备用约束。

38、考虑避开水电机组震荡期间，为了避免机组某些输出或水头下出现空心化和振动区域，保证电站的安全生产，提出水电站安全生产约束。

39、作为优选，所述步骤s2包括：

40、s2.1：以全体发电企业的日运营总收益fsum表征其发电的经济效益；

41、s2.2：以弃水电量和弃光电量表征其发电的环境效益；

42、s2.3：以电力外送通道的利用率ζ表征发电的社会效益。

43、弃水电量和弃光电量的值越小，表明清洁能源利用得越充分，环境效益越好；电力外送通道的利用率取值范围在0到1之间，且越接近1，表明该电力外送通道利用得越充分，社会效益越好。

44、作为优选，所述步骤s3包括：

45、s3.1：根据不同的收益分配策略进行联盟收益分配；

46、s3.2：建立改进的合作博弈下联盟收益分配策略评价指标；

47、s3.3：利用策略评价指标评价不同收益分配策略的公平性。

48、博弈论可以分为合作博弈和非合作博弈。合作博弈是指有约束力的合作协议的博弈，强调集体理性，注重公平和效率。评价指标是一种改进的表征联盟收益分配方法有效性的评价指标，用于定量分析分配策略对每个参与者的吸引力。

49、作为优选，所述步骤s3.2中，所述合作博弈包括：边际贡献、收入分配、个体理性以及整体理性；所述分配策略包括：平均分配策略以及按装机容量分配策略以及沙普利值分配策略。

50、合作博弈的定义是用特征函数的形式表示的，又称特征型博弈或联盟型博弈：g＝(n,v),n＝{1，2…n}表示一组参与者，在本实施例中，参与者为三家发电企业：水电站、光伏电站和火电厂。

51、因此，本发明具有如下有益效果：1、通过构建考虑传输断面限制下多电源联合发电优化调度策略和改进的综合发电效益评估体系，可有效解决清洁能源富集地区综合发电效益较差问题；2、可准确评估不同联盟方式下发电的综合效益以及不同收益分配策略的公平性。