针对多源混合式抽水蓄能联合体的运行调度方法和装置与流程

本发明属于电力系统调度的，涉及针对多源混合式抽水蓄能联合体的运行调度方法和装置。

背景技术：

1、“双碳”目标下，风电、光伏为主的清洁能源迎来快速发展，间歇性、随机性和波动性新能源的大规模并网给电力系统运行灵活性带来前所未的挑战。风电大规模并网后，使得火电调峰容量不足，为了合理利用风电资源，促进能源转型和绿色转型，使用风-火-抽水蓄能联合运行的方式。储能技术是解决新能源并网灵活性的重要途径之一，依托我国规模庞大的常规水电站增建混合式抽水蓄能是重点任务之一，其具有建设周期短、成本低、环境影响小、运行方式灵活等突出优势。

2、传统抽水蓄能电站的上下库一般为独立修建的蓄水水库，无天然径流来水，日常运行时仅简单地考虑了水力约束，而融合改造的混合式抽水蓄能电站利用已有常规电站的水库，相比传统抽水蓄能电站需要考虑更为复杂的水力联系。混合式抽水蓄能具备鲜明的“量调并重”特点，一方面既要确保电站的发电经济性，另一方面也需要协调促进新能源的消纳，提升联合系统的可调度性，如何发挥混合式抽水蓄能的优势选择合适的建模目标也是关键。混合式抽水蓄能电站包括只“发”的常规水电机组和“抽－发”兼具的抽水蓄能机组，如何建模体现差异化运行特性并实现运行工况的关联切换，并保证求解效率，也是模型建模和求解中面临的难点问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为探索常规水电站融合改造后的混合式抽水蓄能电站的运行模式，提出了一种针对多源混合式抽水蓄能联合体的运行调度方法和装置。本方法以联合体整体收益最大为目标，以机组为最小调度单元，针对常规机组和抽蓄机组的差异化运行特性分别精细化建模，并引入状态变量实现运行状态的解耦与关联切换。

2、根据本发明第一方面，本发明请求保护针对多源混合式抽水蓄能联合体的运行调度方法，其特征在于，包括：

3、所述联合体从电网调度中心获取电网负荷预测曲线，并通过预测系统预测风电场出力曲线，并获取基础信息；

4、根据风电预测曲线和负荷预测曲线得到净负荷预测曲线，依据火电机组和系统运行约束，求解出各时刻火电机组出力和风电并网功率，并计算得到系统运行整体收益；

5、所述联合体按照电网调度中心下发的发电计划执行，若实际出力与发电计划存在偏差，则根据正负偏差电价和偏差电量进行惩罚并制定合理的发电计划。

6、进一步的，所述根据风电预测曲线和负荷预测曲线得到净负荷预测曲线，依据火电机组和系统运行约束，求解出各时刻火电机组出力和风电并网功率，并计算得到系统运行整体收益，还包括：

7、构建联合运行调度模型，各发电主体联合运行，利用抽蓄机组的快速调节能力跟随风电出力波动，以联合体整体收益最大为目标函数；

8、所述系统运行约束至少包括电站约束、常规机组约束和抽水蓄能机组约束三类。

9、进一步的，所述联合体按照电网调度中心下发的发电计划执行，若实际出力与发电计划存在偏差，则根据正负偏差电价和偏差电量进行惩罚并制定合理的发电计划，还包括：

10、采用改进的麻雀搜索算法的全局搜索能力对所述联合运行调度模型进行求解；

11、所述改进的麻雀搜索算法采用正弦搜索思想和柯西变异策略执行。

12、进一步的，所述构建联合运行调度模型，各发电主体联合运行，利用抽蓄机组的快速调节能力跟随风电出力波动，以联合体整体收益最大为目标函数，还包括：

13、以联合体整体收益最大为目标函数，用公式描述为：

14、maxf＝max(f1+f2-f3-f4) (1)

15、式中：f为调度期的联合体整体运行效益；f1、f2、f3、f4分别为联合体按发电计划的基础收益、实际出力高于发电计划的额外收益、各发电主体发电成本和实际出力低于发电计划的惩罚费用，其中，当联合体发电计划给定情况下，f1为常数，对目标的优化决策无影响。

16、进一步的，所述系统运行约束至少包括电站约束、常规机组约束和抽水蓄能机组约束三类，还包括：

17、所述电站约束至少包括：上下库水量平衡约束、库容大小约束、水位－库容关系、电站机组总数关系约束、电站发电与抽水互斥约束、调度期末水位控制约束、互补系统发电计划约束、风电约束；

18、所述常规机组约束至少包括：水电出力上下限约束、发电流量约束、机组开、停机持续时间约束、机组发电水头约束、机组动力特性关系约束、出力爬坡约束、机组出力波动限制约束、火电机组运行特性约束；

19、所述抽水蓄能机组约束至少包括：抽水功率约束、抽水流量约束、抽水功率特性曲线约束、抽水和发电互斥约束、启停次数约束、机组状态切换约束。

20、根据本发明第二方面，本发明请求保护针对多源混合式抽水蓄能联合体的运行调度装置，其特征在于，包括：

21、预处理模块，所述联合体从电网调度中心获取电网负荷预测曲线，并通过预测系统预测风电场出力曲线，并获取基础信息；

22、约束规划模块，根据风电预测曲线和负荷预测曲线得到净负荷预测曲线，依据火电机组和系统运行约束，求解出各时刻火电机组出力和风电并网功率，并计算得到系统运行整体收益；

23、最优调度模块，所述联合体按照电网调度中心下发的发电计划执行，若实际出力与发电计划存在偏差，则根据正负偏差电价和偏差电量进行惩罚并制定合理的发电计划。

24、进一步的，所述约束规划模块，还包括：

25、构建联合运行调度模型，各发电主体联合运行，利用抽蓄机组的快速调节能力跟随风电出力波动，以联合体整体收益最大为目标函数；

26、所述系统运行约束至少包括电站约束、常规机组约束和抽水蓄能机组约束三类。

27、进一步的，所述最优调度模块，还包括：

28、采用改进的麻雀搜索算法的全局搜索能力对所述联合运行调度模型进行求解；

29、所述改进的麻雀搜索算法采用正弦搜索思想和柯西变异策略执行。

30、进一步的，所述构建联合运行调度模型，各发电主体联合运行，利用抽蓄机组的快速调节能力跟随风电出力波动，以联合体整体收益最大为目标函数，还包括：

31、以联合体整体收益最大为目标函数，用公式描述为：

32、maxf＝max(f1+f2-f3-f4)              (1)

33、式中：f为调度期的联合体整体运行效益；f1、f2、f3、f4分别为联合体按发电计划的基础收益、实际出力高于发电计划的额外收益、各发电主体发电成本和实际出力低于发电计划的惩罚费用，其中，当联合体发电计划给定情况下，f1为常数，对目标的优化决策无影响。

34、进一步的，所述系统运行约束至少包括电站约束、常规机组约束和抽水蓄能机组约束三类，还包括：

35、所述电站约束至少包括：上下库水量平衡约束、库容大小约束、水位－库容关系、电站机组总数关系约束、电站发电与抽水互斥约束、调度期末水位控制约束、互补系统发电计划约束、风电约束；

36、所述常规机组约束至少包括：水电出力上下限约束、发电流量约束、机组开、停机持续时间约束、机组发电水头约束、机组动力特性关系约束、出力爬坡约束、机组出力波动限制约束、火电机组运行特性约束；

37、所述抽水蓄能机组约束至少包括：抽水功率约束、抽水流量约束、抽水功率特性曲线约束、抽水和发电互斥约束、启停次数约束、机组状态切换约束。

38、本发明的有益效果是，使抽蓄机组承担着灵活快速调节的角色，一方面跟随风电出力保证了发电计划的执行，另一方面也避免了常规机组频繁调节带来的出力波动。随着调度期末水位允许变幅的增加，混合式抽水蓄能电站可调水量增加，使得额外发电收益增加，同时也能减少低于偏差带来的惩罚费用，使得联合体总收益增加。常规机组和抽蓄机组的运行满足所设置约束要求，符合实际调度需求。