考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰优化方法与流程

本发明涉及电力系统及自动化，特别涉及考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰优化方法。

背景技术：

1、我国西南地区拥有巨大的水力发电潜力，其资源总量高达6944万千瓦，技术可利用容量约为5416.4万千瓦，成为世界上装机容量最大的地区。随着西南地区水电的快速发展，装机容量大幅增加。然而近年来，西南各省电力消费增长率明显下降，导致水电装机增长率与市场需求增长率不匹配的问题。此外，外省电力需求增长疲软也影响了西南地区水电的消纳。外送通道不足和省际电网间电力交易限制也制约了水电的利用。因此，迫切需要一套高效的调度决策模型，提高水资源的利用水平，最大化清洁能源消纳利用，提高水电外送能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰优化方法，能够促进清洁能源消纳，减少弃水，同时降低多个受端电网峰谷差。

2、本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

3、考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰优化方法，包括如下步骤：

4、获取输电网拓扑信息、梯级水电站参数、抽水蓄能参数、高压直流输电线路容量、各受端电网典型日负荷特性及受电限额信息，建立优化目标函数；

5、建立网络安全约束、梯级水电站运行约束、抽水蓄能电站运行约束、高压直流输电线路安全运行约束和受端电网受电约束；

6、根据优化目标函数和各个约束，构建考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰协同优化模型；

7、采用分支定界法及内点法求解构建的优化模型，求得梯级水电、抽水蓄能逐小时出力安排、高压直流输电线路逐小时传输功率、受端电网峰谷差、线路负载率、逐小时弃水量及弃风弃光量。

8、作为进一步优化，所述获取输电网拓扑信息、梯级水电站参数、抽水蓄能参数、高压直流输电线路容量、各受端电网典型日负荷特性及受电限额信息，建立优化目标函数，其中：

9、所述输电网拓扑信息包括交流线路电阻、电抗、传输容量和变电站容量；

10、所述梯级水电站参数包括接入位置及容量、典型日来水流量、梯级水电站最大最小库容、水头高度、水电转换系数和水流时滞信息；

11、所述抽水蓄能参数包括接入位置及容量、充放电效率和水库最大最小库容；

12、所述建立的优化目标函数包括风电光伏削减量、弃水电量以及受端电网峰谷差。

13、作为进一步优化，所述建立的优化目标函数，其表达式如下：

14、

15、其中，n表示受端电网编号的集合，和分别是电网n的最大剩余负荷和最小剩余负荷，α是一个表示峰谷差成本的系数，bh表示梯级水电站接入的变电站编号的集合，t表示时间间隔，t表示时间间隔的集合，是时刻t弃水量，是弃水成本，是时刻t光伏发电弃光量，是弃光成本，bpv表示光伏电站接入的变电站编号的集合。

16、作为进一步优化，所述和通过如下公式计算：

17、

18、

19、其中，rn,t表示时刻t受端电网n的剩余负荷需求。

20、作为进一步优化，所述建立的网络安全约束如下：

21、

22、pij,t＝bij(θi,t-θj,t)

23、

24、

25、

26、其中，表示在时刻t内，接入节点i的水电站发电量，表示在时刻t内，接入节点i的光伏电站发电量，和分别表示接入节点i的抽水蓄能电站在t时刻的放电功率和充电功率，表示节点i在t时刻的有功负荷，pij,t是线路i-j在t时刻流过的功率，θi,t表示节点i在t时刻相角，pij和分别是线路i-j功率的下限和上限，表示在时刻t内，接入节点i的光伏电站发电量预测值，rn,t是外部电网n在时刻t的剩余负荷，pn,t是外部电网n在时间t的初始负荷，表示在特定时间t通过高压直流线路l的传输功率。

27、作为进一步优化，所述建立的梯级水电站运行约束如下：

28、

29、

30、

31、

32、

33、

34、其中，表示在时刻t内，接入节点i的水电站发电量，ηi表示接入节点i的水电站的水电转换效率，qi,t对应于接入节点i的水电站在时间t发电所需的水流量，hi而表示接入节点i的水电站水头高度，pih和分别表示接入节点i的水电站发电容量的下限和上限，和分别表示接入节点i的水电站在t和t-1时刻的水库容量，vi,t表示接入节点i的水电站在时间t的弃水量，δt是时间间隔的长度，ji,t是接入节点i的水电站水库的总入库流量，表示上游邻近水电站用于发电的水量，表示在上游邻近水电站的弃水量，wi,t表示接入节点i的水电站在t时刻自然入水量，τ表示水流延迟时间，和分别是接入节点i的水电站水库容量的下限和上限，qi和是接入节点i的水电站最小、最大流量。

35、作为进一步优化，所述建立的抽水蓄能电站运行约束如下：

36、

37、

38、

39、

40、

41、其中，和分别是在时刻t接入节点i的抽水蓄能电站的充电功率和放电功率，和分别是接入节点i的抽水蓄能电站充电功率的下限和上限，和是t时刻接入节点i的抽水蓄能电站放电功率的范围，表示t时刻接入节点i的抽水蓄能电站的充电状态，表示t时刻接入节点i的抽水蓄能电站放电状态，表示t时刻接入节点i的抽水蓄能电站的水库容量，和分别表示接入节点i的抽水蓄能电站水库容量的下限和上限，系数ηc表示电对水的转换比，系数ηd表示水对电的转换比。

42、作为进一步优化，所述建立的高压直流输电线路安全运行约束和受端电网受电约束，其表达式如下：

43、

44、

45、

46、其中，表示在特定时间t通过高压直流线路l的传输功率，受上限和下限plhvdc的约束，δplhvdc是高压直流线路l中功率的最大爬坡率，表示外部电网n在一天内可以接收的最大功率量，t表示一天中时间间隔的集合，l∈n表示高压直流输电线路l与外部电网n相连。

47、本发明的有益效果是：通过上述考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰优化方法，首先，获取输电网拓扑信息、梯级水电站参数、抽水蓄能参数、高压直流输电线路容量、各受端电网典型日负荷特性及受电限额信息，建立优化目标函数，其次，建立网络安全约束、梯级水电站运行约束、抽水蓄能电站运行约束、高压直流输电线路安全运行约束和受端电网受电约束，然后，根据优化目标函数和各个约束，构建考虑水电源储双重作用的跨区多电网联合调峰协同优化模型，最后，采用分支定界法及内点法求解构建的优化模型，求得梯级水电、抽水蓄能逐小时出力安排、高压直流输电线路逐小时传输功率、受端电网峰谷差、线路负载率、逐小时弃水量及弃风弃光量。因此，本发明可以通过精细调节梯级水电站和抽水蓄能电站的输出，进而显着提高可再生能源的消纳水平，同时有效减小多个受端电网峰谷差。