【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算，具體涉及基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型。
技術(shù)介紹
1、電力系統(tǒng)需要時(shí)刻保持平衡穩(wěn)定，大量新能源并網(wǎng)發(fā)電造成新能源裝機(jī)容量比例在電網(wǎng)中不斷增大，但光伏、風(fēng)電等新能源具有波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性等特性，不能穩(wěn)定出力，容易導(dǎo)致短時(shí)間的電力不平衡。此外，新能源發(fā)電的波動(dòng)性造成大規(guī)模的接入電網(wǎng)后電壓出現(xiàn)波動(dòng)或者善變現(xiàn)象，還會(huì)影響系統(tǒng)的潮流分布。電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算是指對(duì)電力系統(tǒng)在未來一段時(shí)間內(nèi)，通過調(diào)節(jié)各種資源來滿足負(fù)荷變化的能力進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)。主要是建立相關(guān)變量之間存在的數(shù)量關(guān)系模型，需要收集電力系統(tǒng)中各種資源的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如發(fā)電機(jī)出力、儲(chǔ)能設(shè)備狀態(tài)、負(fù)荷變化等，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，建立電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力的預(yù)測(cè)模型，利用建立的模型，對(duì)未來的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，解決電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬對(duì)可再生能源出力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的依賴，并加快仿真計(jì)算速度、確保得到可行解。
2、本專利技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，包括以下步驟：
3、s1、準(zhǔn)備完成電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬所需的輸入數(shù)據(jù)；
4、s2、建立基于機(jī)組組合的電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬模型；
5、s3、確定電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬模型的求解算法。
6、所述步驟s1中完成電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬所需的輸
7、所述步驟s2建立基于機(jī)組組合的電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬模型包括：
8、(1)目標(biāo)函數(shù)
9、對(duì)于一個(gè)由k個(gè)子系統(tǒng)組成的區(qū)域電網(wǎng)，其時(shí)序運(yùn)行模擬建模為一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)劃模型(mixed-integerlinearprogramming，milp)，該混合整數(shù)線性規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)由發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本開機(jī)成本停機(jī)成本以及可再生能源的限電懲罰共同組成，其形式如公式(1)所示。
10、
11、其中，gk為子系統(tǒng)k的發(fā)電機(jī)總數(shù)，h是總運(yùn)行時(shí)間，對(duì)于全年小時(shí)級(jí)的運(yùn)行模擬，h＝8760，θs和θw分別對(duì)應(yīng)每兆瓦棄光電量和棄風(fēng)電量的懲罰(單位為元)；ps，k(t)和pw，k(t)分別為t時(shí)刻子系統(tǒng)k接納的光伏和風(fēng)電功率，和為從氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到的t時(shí)刻光伏、風(fēng)電最大可發(fā)功率。
12、(2)功率平衡約束
13、對(duì)于任意子系統(tǒng)k，均有功率平衡約束：
14、
15、其中pg，i(t)是發(fā)電機(jī)i在t時(shí)刻的功率出力；pw，k(t)是系統(tǒng)k中t時(shí)刻的風(fēng)電出力；ps，k(t)是系統(tǒng)k中t時(shí)刻的光伏出力；ti，k(t)和to，k(t)分別為t時(shí)刻經(jīng)聯(lián)絡(luò)線流入和流出子系統(tǒng)k的功率；pl，k(t)是系統(tǒng)k中t時(shí)刻的負(fù)荷功率
16、(3)備用約束
17、對(duì)于任意子系統(tǒng)k，必須確保本子系統(tǒng)的安全備用容量，因此有備用約束為：
18、
19、其中ui(t)為發(fā)電機(jī)i的啟停狀態(tài)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)為1，停機(jī)時(shí)為0；為發(fā)電機(jī)i的額定容量；εw，k和εs，k分別是是子系統(tǒng)k的風(fēng)電出力最大預(yù)測(cè)誤差和光伏出力最大預(yù)測(cè)誤差，這里的預(yù)測(cè)誤差定義為預(yù)測(cè)可再生能源出力與實(shí)際可再生能源出力之間的最大誤差，由于當(dāng)前風(fēng)電小時(shí)級(jí)出力預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性仍較差，因此目前確定電力系統(tǒng)最小開機(jī)方式時(shí)往往不考慮可再生能源出力，即是認(rèn)為預(yù)測(cè)誤差為100％；ηl，k為子系統(tǒng)k的最大備用需求系數(shù)，一般取5％；
20、(4)網(wǎng)架約束
21、網(wǎng)架約束的含義是，在任意時(shí)刻，任意線路上傳輸?shù)墓β什荒艹^線路的最大允許傳輸功率，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
22、
23、其中表示第i臺(tái)火電機(jī)組對(duì)第l條線路的功率傳輸分布系數(shù)；表示負(fù)荷m對(duì)線路l的功率傳輸分布系數(shù)；ng表示火電機(jī)組集合；mk表示負(fù)荷集合；表示線路傳輸容量；l為系統(tǒng)中的線路數(shù)量；
24、考慮風(fēng)電及光伏并網(wǎng)的情況下(以風(fēng)電代表可再生能源)，式(4)擴(kuò)展為：
25、
26、其中，表示第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組對(duì)第l條線路的功率傳輸分布系數(shù)；nw表示系統(tǒng)中風(fēng)電機(jī)組集合；
27、(5)電源出力范圍約束
28、由于火電機(jī)組穩(wěn)定燃燒的需要，處于開機(jī)狀態(tài)的火電機(jī)組出力往往只能在最小技術(shù)出力與裝機(jī)容量范圍內(nèi)變動(dòng)，水電機(jī)組同樣也存在著最小出力的限制。同時(shí)風(fēng)電、光伏等可再生能源出力不能高于風(fēng)速、光照情況決定的最大出力，因此有電源出力范圍約束：
29、
30、其中pg，i為發(fā)電機(jī)i運(yùn)行時(shí)的最小技術(shù)出力；
31、(6)發(fā)電機(jī)爬坡約束
32、發(fā)電機(jī)組的爬坡能力限制了發(fā)電機(jī)組在單位時(shí)間內(nèi)能夠增加或減少出力的最大值。除了運(yùn)行范圍約束，機(jī)組i在時(shí)刻t的輸出功率還需要滿足機(jī)組的爬坡約束：
33、
34、其中ru，i和rd，i分別為發(fā)電機(jī)i的最大上爬坡速度率最大下爬坡速率，n為較大常數(shù)，用于確保ui(t)或ui(t-1)不全為1時(shí)公式(9)、公式(10)恒成立；當(dāng)發(fā)電機(jī)剛啟動(dòng)或即將關(guān)閉時(shí)，發(fā)電機(jī)的出力也需滿足機(jī)組爬坡速度約束，發(fā)電機(jī)啟、停時(shí)的出力約束分別如公式(11)和公式(12)所示：
35、
36、其中，su，i表示發(fā)電機(jī)i的啟動(dòng)狀態(tài)；sd，i發(fā)電機(jī)i的關(guān)停狀態(tài)；n為較大常數(shù)；
37、(7)最小啟停機(jī)時(shí)間約束
38、發(fā)電機(jī)組最小啟停時(shí)間約束為：
39、
40、其中ui(t)為t時(shí)刻發(fā)電機(jī)i的工作狀態(tài)；tu，i和td，i分別表示t時(shí)刻發(fā)電機(jī)i仍需繼續(xù)保持運(yùn)行和保持停機(jī)狀態(tài)的時(shí)間，該時(shí)間可由下式計(jì)算得到：
41、tu，i(t)＝min{mu，i，t-t+1}(15)
42、td，i(t)＝min{md，i，t-t+1}(16)
43、式中mu，i和md，i分別為發(fā)電機(jī)i的最小開機(jī)時(shí)間和最小停機(jī)時(shí)間，即是發(fā)電機(jī)每次啟動(dòng)后必須保持運(yùn)行mu，i，發(fā)電機(jī)每次停機(jī)后，至少需要再經(jīng)過md，i后才能重新啟動(dòng)；在滾動(dòng)求解的過程中，前一滾動(dòng)時(shí)段的末狀態(tài)會(huì)作為當(dāng)前滾動(dòng)時(shí)段的初始狀態(tài)輸入，因此假設(shè)對(duì)于前一滾動(dòng)時(shí)段末狀態(tài)已經(jīng)啟動(dòng)了ui0小時(shí)和關(guān)閉了di0小時(shí)的機(jī)組，其當(dāng)前滾動(dòng)時(shí)段的初始啟停約束為：
44、
45、(8)儲(chǔ)能約束
46、ech，t＝αpch，tdt，eds，t＝βpds，tdt???(19)
47、式中：ech，t、eds，t分別為儲(chǔ)能充電、放電能量；α、β分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，其特征在于，所述步驟S1中完成電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬所需的輸入數(shù)據(jù)包括全年風(fēng)電、光伏出力數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行特性、全年負(fù)荷預(yù)測(cè)以及聯(lián)絡(luò)線傳輸計(jì)劃數(shù)據(jù)；其中風(fēng)電、光伏電站的全年小時(shí)級(jí)出力曲線通過小時(shí)級(jí)氣象數(shù)據(jù)中的風(fēng)速、地表光照以及地表溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱負(fù)荷曲線由地表溫度數(shù)據(jù)結(jié)合行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和人口分布數(shù)據(jù)估算得到，最后以受限聯(lián)絡(luò)線為分界點(diǎn)，將區(qū)域電力系統(tǒng)劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，其特征在于，所述步驟S2建立基于機(jī)組組合的電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬模型包括：
4.如權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，其特征在于，所述步驟S3確定電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬模型的求解算法包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序生產(chǎn)模擬仿真的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力測(cè)算模型，其特征在于，所述步驟s1中完成電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬所需的輸入數(shù)據(jù)包括全年風(fēng)電、光伏出力數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行特性、全年負(fù)荷預(yù)測(cè)以及聯(lián)絡(luò)線傳輸計(jì)劃數(shù)據(jù)；其中風(fēng)電、光伏電站的全年小時(shí)級(jí)出力曲線通過小時(shí)級(jí)氣象數(shù)據(jù)中的風(fēng)速、地表光照以及地表溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱負(fù)荷...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王磊，李尊，郝元釗，吳豫，董智，苗福豐，趙陽，張永斌，田春箏，張藝涵，劉軍會(huì)，柴喆，陳興，謝安邦，路堯，李鵬，楊欽臣，李慧璇，李虎軍，尹碩，鄧方釗，周明，武昭原，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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