耦合短期调峰需求的水风光综合基地长期互补调度方法与流程

本发明属于电力系统调度自动化，尤其涉及一种耦合短期调峰需求的水风光综合基地长期互补调度方法。

背景技术：

1、2022年，可再生能源新增装机1.52亿千瓦，占全国新增发电装机的76.2％，已成为我国电力新增装机的主体。其中风电新增3763万千瓦、太阳能发电新增8741万千瓦。

2、然而，风电、光伏严重依赖自然气象条件，具有随机性、波动性、间歇性，不可调度，其反调峰特性增加了电网调峰压力，需要更多的灵活性调节电源实现电力系统的电力电量平衡。水电具有快速调节能力，是合适的调峰电源。但水电响应风光的日内出力波动和负荷波动需要合适的调节容量，这必将反映到长期水电电量控制上，影响梯级水电长期电量控制方式。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种耦合短期调峰需求的水风光综合基地长期互补调度方法，考虑风光日内出力波动和负荷变化，研究梯级水风光综合基地互补调度，有缓解电网调峰压力，保证梯级水风光综合基地发电效益和调峰效果。

2、本发明的技术方案是：

3、一种耦合短期调峰需求的水风光综合基地长期互补调度方法，提出考虑调峰需求的梯级水风光综合基地长期调度模型，采用多目标进化算法nsga-ii优化规则参数，并以梯级水风光综合基地多时间尺度模拟调度方法作为适应度函数，在短期模拟调度中提出基于负荷重构的切负荷方法以确保调峰效果。

4、所述考虑调峰需求的梯级水风光综合基地长期调度模型的构建方法包括：从可再生能源高效利用和响应短期互补需求角度，考虑日间负荷差异，平滑剩余负荷曲线减少非灵活性调节电源的频繁波动；以负荷波动量的概念度量负荷曲线的平滑性，以最大化年平均发电量和最大化月平均负荷波动量变化率为目标构建考虑调峰需求的梯级水风光综合基地长期调度模型。

5、梯级水风光综合基地长期调度模型的目标函数包括：

6、最大化年平均发电量：

7、

8、式中:t,h分别为月份下标和小时下标；t为模拟调度周期内的月份总数,t＝y×12；y为模拟调度周期内的年数；ht为第t月的小时总数；i为水电站编号,从上游至下游依次编号；i为水电站总数；ehws为梯级水风光综合基地年平均发电量；分别为第t月的第h小时风电、光伏平均出力，为i水电站第t月第h小时平均出力，δh第t月第h小时的时间长度；

9、最大化月平均负荷波动量变化率：

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15、式中rt为梯级水风光综合基地并网前后第t月负荷波动量变化率；ghws为月平均负荷波动量变化率；分别为第t月原始负荷和剩余负荷的波动量；lt,h,分别为第t月原始和剩余负荷。

16、梯级水风光综合基地长期调度模型的约束条件包括：

17、互补调度规则约束

18、

19、以可用能量统筹考虑梯级水电站水库状态和径流、风光出力系统输入，决策水风光综合基地时段发电量为待优化规则参数，xm为规则参数；

20、

21、

22、式中：为水风光综合基地t时段可用能量，；ptw、pts分别为t时段风电、光伏预测平均出力，；δt为t时段长度；为梯级水电可用能量，包括来水可发电量和梯级水电蓄能两部分；i、i分别为水电站编号、梯级水电站总数；为i水电站t时段平均区间流量，；vi,t为i水电站t时段初库容；为i水库月库容下限；为i水电站的耗水率。

23、长期调度约束：

24、梯级水电电量控制目标：

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26、

27、

28、式中：为t时段梯级水电站电量控制目标；表示梯级水电站t时段实际发电量；

29、水电站出力计算：

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31、

32、

33、式中：为i水电站t时段平均发电流量；fil(·)分别为i水电站水头-耗水率关系曲线、水头损失-发电流量关系曲线；hi,t、分别为i水电站t时段发电净水头、水头损失；分别为水库i时段初坝上水位、时段平均坝下水位；

34、水量平衡方程：

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36、

37、

38、式中：为i水电站t时段平均入库流量；为i水电站t时段平均出库流量，，其中，为i水电站t时段平均发电流量上限；

39、水位-库容关系曲线：

40、

41、式中：fizv(·)为i水库水位-库容关系曲线；

42、尾水位-泄量关系曲线：

43、

44、式中：fizr(·)为i水库尾水位-泄量关系曲线；

45、初始水位约束：

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47、式中：为i水库调度期初始水位设定值；

48、坝上水位限制：

49、

50、式中：分别为i水库t时刻水位上、下限；

51、发电流量限制：

52、

53、式中：分别为i水电站t时段平均发电流量下限；

54、出库流量限制：

55、

56、式中：分别为i水库t时段平均出库流量上、下限；

57、水电站出力限制：

58、

59、式中：为i水电站h时段平均出力上、下限；

60、短期调度约束

61、水电电力平衡约束

62、

63、式中:为i水电站在第t月第h小时的平均削减出力；

64、短期平均出力约束

65、

66、爬坡约束

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68、式中：为i水电站的最大爬坡量；

69、输电通道容量约束

70、

71、采用多目标进化算法nsga-ii优化规则参数包括：优化方法包括：

72、1)首先，初始化种群，即规则参数；然后以规则参数作为输入数据，并以梯级水风光综合基地多时间尺度模拟调度方法作为适应度函数；然后，进行非支配分层排序、选择、交叉、变异、父子代混合形成新的种群，重复上述步骤直至满足收敛条件，输出pareto解集；

73、2)在梯级水风光综合基地长期模拟调度中，以规则参数和长系列月平均径流、月平均风光出力为输入数据；首先根据规则参数确定调度规则，然后计算面临月份的可用能量，进而计算当月梯级水电电量控制目标，并以此作为梯级水风光综合基地短期模拟调度的电量控制边界；

74、3)在梯级水风光综合基地短期模拟调度中，为应对日间负荷差异实现良好的调峰效果，采用基于负荷重构改进的切负荷方法来切负荷。

75、负荷重构包括：基于日最大负荷与月最大负荷的差异，将各日负荷平移至同一水平位置，

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77、

78、

79、式中：分别为第t月第d日最大负荷，第t月最大负荷以及第t月第h小时重构负荷。

80、切负荷方法包括：

81、步骤1、分别计算剩余重构负荷和逐小时剩余通道能力

82、

83、

84、步骤2、根据长期电量控制目标和出力上限计算各水电站调峰负荷率ri,t，并从小到大排序得到有序集io作为切负荷顺序；设置切负荷编号j＝0；

85、

86、步骤3、对水电站执行切负荷，设置lmin＝0，令切负荷位置

87、步骤4、为确保满足短期调度约束式3.9～3.11，采用式3.18水电站短期调度过程；

88、

89、步骤5、判断梯级水电短期发电量是否等于给定的水电站长期电量控制边界，如果等于，跳转至步骤6，如果大于，令如果小于，设置跳转至步骤3；

90、步骤6：分别采用式3.19、3.20计算剩余重构负荷和剩余通道能力

91、

92、

93、步骤7：判断是否满足j＝n(i)，如果等于跳转至步骤8，否则，令j＝j+1，跳转至步骤3。

94、切负荷方法还包括：

95、步骤8、计算剩余负荷过程

96、

97、本发明的有益效果：

98、本发明首先提出考虑调峰需求的梯级水风光综合基地长期调度模型，采用多目标进化算法nsga-ii优化规则参数，并以梯级水风光综合基地多时间尺度模拟调度方法作为适应度函数，其中，在短期模拟调度中提出基于负荷重构的切负荷方法以确保调峰效果。

99、可有效应对风电、光伏的反调峰特性，减少电网调峰压力，保证梯级水风光综合基地发电效益和调峰效果。