一种高载能负荷与常规电源协调降损控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网节能降损技术领域，尤其涉及一种高载能负荷与常规电源协调降 损控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国新能源产业的快速发展，大规模新能源基地面临电网消纳水平有限、外 送通道狭窄、外送能力受阻等一系列技术困境。与此同时，新能源的大规模外送还对电网造 成一系列附加影响，主要表现在:新能源的大规模远距离输送以及其随机性和波动性特点， 造成途经电网的网损显著增加;新能源与常规电源的逆向分布特点，使得源-源互补的运行 调度模式除受电网网架结构约束外还会造成大量的电网附加损耗;随着新能源基地装机容 量的飞速发展，常规水、火电的调峰能力和电网传统的调度控制方式已经不能满足大规模 新能源的送出需求。
[0003] 在电网输电网损急增、常规电源调峰能力不足、新能源外送受阻等一系列瓶颈制 约下，亟需开辟新思路、发现新模式、寻求新方法来解决新能源基地发展和电网节能降损的 双向矛盾。而将具有可调节和可中断特点的高载能负荷参与调节，实现荷源协调控制，可达 到新能源就地消纳和降损节能的双重目标。
[0004] 因此，需要提出一种控制方法来解决大规模风电接入电网运行中所产生的电网损 耗问题，促进新能源的就地消纳，提高新能源的利用效率。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高载能负荷与常规电源协调降损 控制方法促进电网节能降损，提高电网对新能源发电的消纳能力，缓解常规电源对新能源 调峰和调频的压力。
[0006] -种高载能负荷与常规电源协调降损控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
[0007] S1，确定高载能负荷对网损的影响机理，分析高载能负荷接入电网后对电网损耗 的影响；
[0008] S2,确定常规电源对网损的影响机理，分析常规电源接入电网后对电网损耗的影 响；
[0009] S3，在步骤S1和步骤S2的基础上，确定源荷协调降损的数学模型；
[001 0] S4，在步骤S3的源荷协调降损的数学模型的基础上，确定高载能负荷和常规电源 的多时间尺度降损控制框架图。
[0011] 优选地，所述S3包括以下步骤：
[0012] S301，确定高载能负荷降损的数学模型，通过对高载能负荷的调节特性以及相应 的约束条件进行研究，得到高载能负荷降损的数学模型；
[0013] S302,确定常规电源降损的数学模型，通过对常规电源的调节特性以及相应的约 束条件进行研究，得到常规电源降损的数学模型；
[0014] S303,确定源荷协调降损的数学模型，综合高载能负荷和常规电源两者的调节特 性和优缺点，制定源荷协调降损的数学模型。
[0015] 优选地，所述S4包括以下步骤：
[0016] S401，根据电力系统的调节需求、风电预测周期和源荷元件的调节特性共同决定 了不同时间尺度的划分，分为小时-分-秒三个阶梯来逐时段滚动优化降损，将风电预测偏 差在多个时间尺度上逐级消化，逐步实现控制目标；
[0017] S40 2，在S401的基础上，确定高载能负荷和常规电源的多时间尺度降损控制框架 图。
[0018] 本发明的技术方案具有以下有益效果：
[0019] 本发明提供一种高载能负荷与常规电源协调降损控制方法，在确认了高载能负荷 和常规电源对网损的影响机理后，建立了相应的降损模型，提高电网的新能源利用效率，提 高电网消纳大规模新能源发电的能力，促进调度控制的智能化建设的方面提供指导。
【附图说明】
[0020] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0021] 图1是本发明高载能负荷与常规电源协调降损控制方法的控制流程图；
[0022] 图2是本发明高载能负荷与常规电源协调降损控制方法的控制框架图；
[0023] 图3是本发明为高载能负荷降损电网示意图；
[0024] 图4是本发明为常规电源降损电网示意图；
【具体实施方式】
[0025] 为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本 发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实 施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0027] 图1本发明高载能负荷与常规电源协调降损控制方法的控制流程图；图1中，本发 明提供的高载能负荷与常规电源协调降损控制方法包括以下步骤：
[0028] S1，确定研究高载能负荷对网损的影响机理，分析高载能负荷接入电网后对电网 损耗的影响；
[0029] S2,确定研究常规电源对网损的影响机理，分析常规电源接入电网后对电网损耗 的影响；
[0030] S3，在S1和S2的基础上，确定源荷协调降损的数学模型；
[0031 ] S4，在S3的源荷协调降损的数学模型的基础上，确定考虑高载能负荷和常规电源 的多时间尺度降损控制策略，主要包括多时间尺度源荷降损控制框架图；
[0032] 所述S3包括以下步骤：
[0033] S301:确定高载能负荷降损的数学模型，通过对高载能负荷的调节特性以及相应 的约束条件进行研究，可以得到高载能负荷降损的数学模型；
[0034] 高载能负荷降损的数学模型的调度对象包括电解铝、硅冶炼、铁合金负荷以及高 载能负荷的自备电厂。其中电解铝，硅冶炼和铁合金的调度涉及多时段耦合，需要在数小时 前生成调度指令，所以是动态优化问题;而自备电厂的爬坡率约束相比前几者比较宽松，因 此自备电厂的降损数学模型可以认为是实时的、一个时间点的。
[0035]高载能负荷降损的目标函数 [0036]支路i_j上流经的功率是：
[0037] - U,U t (g" cos 0,, -f- btj sin 0,,)
[0038] P" = U)gu - U {gu cos 〇.;, + hri sin 0jt)
[0039] 式中：Pij，Pji表示支路i-j流经的功率，Ui，Uj是节点i，j的电压幅值，gij是支路i-j 的电导，bij是支路i-j的电纳，0#，0#是节点i，j的电压相角差。其中：，式中，rij， xij分别为支路i-j的电阻和电抗。
[0040] 由此可见，=4 +4 + ，A Py即为支路i-j的损 耗。
[0041] 在电压的标幺值约等于1的条件下，可以化简为
[0042] APij ? Sgijd-coseij)在0ij较小的条件下，式中2(l-cos0ij)与《的误差为的高 阶无穷小，所以
[0043] AR * gij0t
[0044] 所以，高载能负荷降损的目标函数是：
[0045] min Z Z SA^'f T /eX
[0046] 式中：T表示待优化的时段集合，L是支路集合，gjP A 0:分别是第1条支路的电导和 功角差。
[0047] 高载能负荷降损的约束条件 [0048]①节点有功平衡约束：
[0049] P = Pg-PL〇ad-I： APi〇ss
[0050] P、Pg、PL〇ad、I： APlQS@节点注入功率、发电机功率、负荷功率、与该节点相连的支 路损耗的等效功率。
[0051 ]②直流潮流约束
[0053] ③平衡母线功角约束
[0054] 9siack = 0
[0055] ④在优化过程中需要保证关键断面功率在约束范围以内：
[0057] $分别指支路i-j断面功率的最小值和最大值
[0058]⑤电解铝、硅、铁合金，以及自备电厂的约束
[0059]电解铝负荷调节的约束条件
[0060] toff-ton > 4hPl〇ad( t) = 1.05Prated , ton < t < toff
[0061] 硅冶炼负荷、铁合金负荷调节的约束条件
[0062] toff-ton < TmaxPload(t) =nPrated,ton < t < toff
[0063] Wf，Un是高载能负荷启停的时刻，Prated是高载能负荷的正常容量，？1。 3(1是高载能 负荷的调节容量。
[0064] S302:确定常规电源降损的数学模型，通过对常规电源的调节特性以及相应的约 束条件进行研究，可以得到常规电源降损的数学模型；
[0065]常规电源降损的目标函数
[0066] min Z lei
[0067]常规电源降损的约束条件 [0068]①节点有功平衡约束：
[0069] P = Pg-PL〇ad-I： APi〇ss
[0070] P、Pg、PL〇ad、I： APlQS@节点注入功率、发电机功率、负荷功率、与该节点相连的支 路损耗的等效功率。
[0071] ②直流潮流约束
[0073] ③平衡母线功角约束
[0074] 9slack = 0
[0075] ④在优化过程中需要保证关键断面功率在约束范围以内：
[0077]⑤发电机组的约束
[0078] 常规电源调节的约束条件与自备电厂的约束条件类似，主要是功率上下限约束和 爬坡率约束。
[0079] Pmin < P < Pmax
[0080] A Pmin < A P < A Pmax
[0081] S303:确定源荷协调降损的数学模型，综合高载能负荷和常规电源两者的调节特 性和优缺点，制定源荷协调降损的数学模型。
[0082] 综合高载能负荷和常规电源两者降损的数学模型，可以得到两者协调降损的数学 模型。
[0083]源荷降损的目标函数
[0084] min IX I e L
[0085]约束条件是：
[0086]①节点注入功率是发电与负荷之差：