一种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统分析与调度技术领域，尤其涉及一种考虑调峰和爬坡需求的 两阶段源-荷调度方法及装置。
【背景技术】
[0002] 2014年6月7日国务院印发的《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》中，提出 坚持"节约、清洁、安全"的战略方针，把发展清洁低碳能源作为调整能源结构的主攻方向。 虽然2014年全国风电累计并网装机容量已达到9637万千瓦，占全部发电装机容量的7%， 但全国风电平均弃风率达到8%，弃风现象非常普遍，而在"三北"地区尤其突出，如何大规 模消纳风电已成为限制风电发展的瓶颈问题。
[0003] 风电出力具有间歇性、随机性和反调峰性的特点，因而需常规火电机组具备大幅 连续爬坡、深度调峰的能力，要求电力系统具有更加灵活的调节能力。调峰能力是制约风电 消纳的一个重要因素；而爬坡需求也在一定程度上制约了风电的消纳，当负荷相邻时段间 的差值或一定时间段内连续增加（减小）的总量较大时，火电机组受爬坡速度和出力上下 限的限制，可能其总爬坡能力不能满足要求，而风电接入电力系统与负荷相减后，不仅会增 大负荷峰谷差，还会增大电力系统对于常规火电机组的爬坡需求。因此，如何提高电力系统 灵活调节能力，减小电力系统的调峰和爬坡需求，从而解决由于调峰和爬坡制约而产生弃 风的问题，是促进风电消纳亟待解决的问题。
[0004] 当风电接入电力系统后，从发电端进行调整已难以应对较高的调峰和爬坡需求， 而需求侧资源主动参与调节，将增加电力系统调解能力的灵活性。需求响应是指电力终端 用户根据不同时期的价格信号和激励措施主动发生的改变日常用电模式的互动方式。在智 能电网背景下，需求侧被赋予越来越大的灵活性和弹性使其在电力系统运行中发挥重要的 作用。需求响应作为优化电网运行的新的突破口，凭借其灵活的调节能力，在提高风电利用 率方面有显著的优势。近年来，国内外已针对将需求响应应用于含风电电力系统的协调运 行进行了大量研究，如将需求响应用于含风电电力系统经济运行、缓解输电阻塞、平抑风电 波动和提尚风电节能减排效益等。
[0005] 发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：
[0006] 上述研究均未从净负荷曲线的角度考虑电力系统的调峰和爬坡需求对风电利用 率的限制，未从平滑净负荷曲线、减小含风电电力系统调峰和爬坡需求的角度促进风电消 纳；需求响应一般被引入到电力系统经济调度或机组组合模型中，并未单独建立需求响应 优化模型对净负荷曲线进行优化。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度方法及装置，本发明 可有效提高风电利用率，适用于含大规模风电电力系统的实际调度，详见下文描述：
[0008] -种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度方法，所述调度方法包括以下步 骤：
[0009] 根据净负荷曲线的拐点对净负荷曲线进行分区；基于净负荷曲线分析电力系统的 调峰需求和各时段间的爬坡需求；
[0010] 对每个分区利用一阶段激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化；
[0011]当所有分区计算完毕时，输出优化后的负荷曲线；
[0012] 基于优化后的负荷曲线，利用二阶段调度模型进行日前调度；
[0013] 当优化调度结果合理，即满足所有约束条件时，输出调度的结果，流程结束。
[0014] 其中，所述调度方法还包括：
[0015]当所有分区计算尚未完毕时，继续对未计算的分区利用一阶段激励型需求响应优 化模型对净负荷曲线进行优化。
[0016] 其中，所述调度方法还包括：
[0017] 当优化调度结果不合理，即不满足任一约束条件时，重新对每个分区利用一阶段 激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化。
[0018] 其中，所述一阶段激励型需求响应优化模型包括：
[0019] 第一目标函数、各节点响应量的上下限约束、净负荷的上下限约束、各负荷节点的 总响应量约束以及相邻时段间和区间爬坡需求约束。
[0020] 其中，所述二阶段调度模型包括：
[0021 ] 第二目标函数、功率平衡约束、火电机组出力约束、火电机组爬坡约束、风电机组 出力约束以及旋转备用约束。
[0022] -种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度装置，所述调度装置包括：
[0023] 分区模块，用于根据净负荷曲线的拐点对净负荷曲线进行分区；
[0024] 分析模块，用于基于净负荷曲线分析电力系统的调峰需求和各时段间的爬坡需 求；
[0025] 第一优化模块，用于对每个分区利用一阶段激励型需求响应优化模型对净负荷曲 线进行优化；
[0026] 第一输出模块，用于当所有分区计算完毕时，输出优化后的负荷曲线；
[0027] 调度模块，用于基于优化后的负荷曲线，利用二阶段调度模型进行日前调度；
[0028] 第二输出模块，用于当优化调度结果合理，即满足所有约束条件时，输出调度的结 果，流程结束。
[0029] 其中，所述调度装置还包括：
[0030] 第二优化模块，用于当所有分区计算尚未完毕时，继续对未计算的分区利用一阶 段激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化。
[0031] 其中，所述调度装置还包括：
[0032] 第三优化模块，用于当优化调度结果不合理，即不满足任一约束条件时，重新对每 个分区利用一阶段激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化。
[0033] 本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明将负荷与风电预测出力进行拟合得 到净负荷曲线，分析其爬坡需求和调峰需求，引入激励型需求响应模型，建立一阶段需求响 应优化模型，对净负荷曲线进行修正，可有效降低系统的调峰和爬坡需求；在得到优化后的 负荷曲线基础上，建立二阶段计及火电机组备用成本的日前调度模型，可有效提高风电利 用率，优化分配发电资源，适用于含大规模风电电力系统的实际调度。
【附图说明】
[0034] 图1为一种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度方法的流程图；
[0035] 图2为激励型需求响应阶梯报价曲线图；
[0036] 图3为实施例中净负荷曲线对比图；
[0037] 图4为一种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度装置的结构示意图；
[0038] 图5为第二优化模块的示意图；
[0039] 图6为第三优化模块的示意图。
[0040] 1 :分区模块； 2 :分析模块；
[0041] 3 :第一优化模块； 4:第一输出模块；
[0042] 5 :调度模块； 6 :第二输出模块；
[0043] 7 :第二优化模块； 8 :第三优化模块。
【具体实施方式】
[0044] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0045] 通过对现有技术的描述可知，分析风电接入后电力系统调峰需求和爬坡需求，利 用需求响应对两种需求进行柔性调节，对于风电消纳问题具有重要研究意义。
[0046] 实施例1
[0047] -种考虑调峰和爬坡需求的两阶段源-荷调度方法，参见图1，该调度方法包括以 下步骤：
[0048] 101 :根据净负荷曲线的拐点对净负荷曲线进行分区；基于净负荷曲线分析电力 系统的调峰需求和各时段间的爬坡需求；
[0049] 102 :对每个分区利用一阶段激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化；
[0050] 103 :当所有分区计算完毕时，输出优化后的负荷曲线；
[0051] 104:基于优化后的负荷曲线，利用二阶段调度模型进行日前调度；
[0052] 105:当优化调度结果合理，即满足所有约束条件时，输出调度的结果，流程结束。
[0053] 其中，该调度方法还包括：
[0054]当所有分区计算尚未完毕时，继续对未计算的分区利用一阶段激励型需求响应优 化模型对净负荷曲线进行优化。
[0055] 进一步地，该调度方法还包括：
[0056] 当优化调度结果不合理，即不满足任一约束条件时，重新对每个分区利用一阶段 激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化。
[0057] 其中，一阶段激励型需求响应优化模型包括：
[0058] 第一目标函数、各节点响应量的上下限约束、净负荷的上下限约束、各负荷节点的 总响应量约束以及相邻时段间和区间爬坡需求约束。
[0059] 其中，二阶段调度模型包括：
[0060] 第二目标函数、功率平衡约束、火电机组出力约束、火电机组爬坡约束、风电机组 出力约束以及旋转备用约束。
[0061] 综上所述，本发明实施例通过上述步骤101-步骤105提高了风电利用率，优化分 配了发电资源，适用于含大规模风电电力系统的实际调度。
[0062] 实施例2
[0063] 下面结合具体的计算公式、例子对实施例1中的方案进行详细说明，详见下文描 述：
[0064] 201 :读取风电预测出力、负荷和电力系统数据；将电力系统日前负荷预测曲线与 风电预测曲线相减，得到常规火电机组的净负荷曲线；根据净负荷曲线的拐点对净负荷曲 线进行分区；基于净负荷曲线分析电力系统的调峰需求和各时段间的爬坡需求，计算净负 荷曲线的峰谷差和各时段、各分区的爬坡需求；
[0065] 202 :对每个分区利用一阶段激励型需求响应优化模型对净负荷曲线进行优化；
[0066] 其中，对含大规模风电电力系统净负荷曲线进行优化修正，在减小火电机组爬坡 需求的同时，减小负荷峰谷差，提高系统的调峰能力，进而促进风电消纳。
[0067] 定义净负荷曲线中，曲线变化趋势发生变化的点为净负荷曲线的拐点。对于火电 机组的爬坡需求，相邻时段间与相邻拐点间的爬坡需求都需要进行考虑。按照净负荷曲线 拐点位置，将曲线进行分区，相邻两拐点间视为一个区间，对区间内所有相邻时段间的爬坡 需求和整个区间整体爬坡需求进行考虑，利用激励型需求响应优化模型对曲线进行处理， 从而使爬坡需求满足火电机组的爬坡能力；根据净负荷上下限调节峰谷差，进而提高电力 系统的调峰能力。
[0068] 其中，本发明实施例以需求响应的补偿成本最小为目标对响应量进行分配，第一 目标函数为：
[0069]
[0070] 其中，tk为净负荷曲线的第k个拐点对应的时间；tk+1为第k+1个拐点对应的时间； tl为时间；Nb为需求响应节点总数；b为需求响应节点号；FIDRAtl为需求响应的补偿成本。
[0071] 补偿成本采用阶梯报价，参照图2,纵轴对应报价曲线各分段的价格ro，横轴对应 需求响应的变化量AD，阴影部分为响应成本。各响应节点b的补偿成本为：
[0072]
[0073] 其中，N,为需求响应报价曲线的总分段数；j为需求响应报价曲线中第j段； PDb,jit#PAdb,jitl分别为tl时亥IJ需求响应报价曲线第j段的单位