一種電網(wǎng)發(fā)電調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)發(fā)電管理的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來(lái)說(shuō)，是一種電網(wǎng)發(fā)電調(diào)節(jié)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，對(duì)電力資源配置發(fā)揮著重要作用是電力調(diào)度方式。當(dāng)前實(shí)行 的發(fā)電調(diào)度都是按照機(jī)組容量大致平均分配發(fā)電小時(shí)數(shù)。導(dǎo)致了大火電機(jī)組、水電及核電 等清潔能源機(jī)組的發(fā)電能力無(wú)法充分發(fā)揮其環(huán)保效益，高污染、高能耗的小火電機(jī)組卻能 多發(fā)電的情況，造成了能源資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種電網(wǎng)發(fā)電調(diào)節(jié)方法，其中電網(wǎng)調(diào)度部 門(mén)根據(jù)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和發(fā)電機(jī)組的實(shí)際發(fā)電能力、綜合考慮電網(wǎng)安全約束、機(jī)組啟停、設(shè)備 調(diào)試及檢修、網(wǎng)損等各種因素，制定機(jī)組組合方案；結(jié)合水情、風(fēng)能和太陽(yáng)能資源情況，以?xún)?yōu) 先調(diào)度清潔能源的原則，考慮網(wǎng)損修正，制定發(fā)電優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃，并對(duì)其進(jìn)行安全校核，若 通過(guò)安全校核，則將其產(chǎn)生的發(fā)電計(jì)劃曲線(xiàn)提供給發(fā)電調(diào)度部門(mén)，否則重新進(jìn)行機(jī)組組合； 發(fā)電調(diào)度部門(mén)根據(jù)自動(dòng)化部門(mén)提供的煤耗實(shí)施數(shù)據(jù)，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整發(fā)電調(diào)度 計(jì)劃，并對(duì)其進(jìn)行安全校核，若通過(guò)安全校核，則將調(diào)整后的發(fā)電調(diào)度計(jì)劃發(fā)提供給電網(wǎng)管 理部門(mén)，由其向各發(fā)電企業(yè)下達(dá)調(diào)度計(jì)劃，否則，重新調(diào)整發(fā)電調(diào)度計(jì)劃，直至其通過(guò)安全 校核。
[0004] 發(fā)電調(diào)節(jié)的目標(biāo)為：
[0013] 式中，匕為機(jī)組i的燃料消耗函數(shù)，q為機(jī)組i的電能價(jià)格函數(shù)，Ei為機(jī)組i的生 產(chǎn)過(guò)程中污染物排放水平函數(shù)，Di為機(jī)組i的補(bǔ)償函數(shù)，A;為實(shí)際供電電量，f;為機(jī)組i的 上網(wǎng)電量。
[0014] 發(fā)電調(diào)節(jié)的對(duì)象為火力發(fā)電機(jī)組與再生能源發(fā)電機(jī)組，而可再生能源機(jī)組出力是 一個(gè)隨機(jī)變量，導(dǎo)致非可再生能源機(jī)組的出力、發(fā)電費(fèi)用及其上下旋轉(zhuǎn)備用容量也是隨機(jī) 變量。因此，以購(gòu)電成本的數(shù)學(xué)期望最小化作為目標(biāo)函數(shù)，且對(duì)具有不確定性的約束條件以 概率的形式表現(xiàn)，使其滿(mǎn)足在一定的置信水平區(qū)間即可。
[0019] 式中，T為周期小時(shí)數(shù)；N為火電機(jī)組臺(tái)數(shù)；Μ為可再生能源機(jī)組臺(tái)數(shù)：E為總購(gòu)電 成本，Ult、Klt表示機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，1表示運(yùn)行，0表示停機(jī)，Cω為火電機(jī)組i的購(gòu)電成本；cRl 為可再生能源機(jī)組i的購(gòu)電成本；為時(shí)段t時(shí)火電機(jī)組i的出力，PWlt為時(shí)段t時(shí)再生 能源機(jī)組i的出力，Lt為時(shí)段t時(shí)的系統(tǒng)網(wǎng)損，PDt為時(shí)段t的負(fù)荷需求，為時(shí)段t時(shí)火電機(jī)組i的出力的上下限，rrupZZui為時(shí)段t時(shí)連續(xù)運(yùn)行、停機(jī)的時(shí)間，Ti'Ti?7 為機(jī)組i最小開(kāi)、停機(jī)時(shí)間，SRu、SRd為時(shí)段t時(shí)系統(tǒng)的上、下旋轉(zhuǎn)備用要求，S 為時(shí)段 t時(shí)火電機(jī)組i的有功出力下降和上升速率，P為置信區(qū)間函數(shù)，θρΘ2、Θ3為置信水平， 其中購(gòu)電成本〇^和CRl由固定成本和運(yùn)行成本組成，即
[0020] CGi =C!+βPGi [0021 ]CRi=C2+δPwi
[0022] 式中，Q、C2分別為火電機(jī)組和再生能源機(jī)組的固定成本，β、δ分別為火電機(jī)組 和再生能源機(jī)組的單位運(yùn)行成本，Ρω、PWl分別為火電機(jī)組和再生能源機(jī)組的總的出力。
[0023] 電力監(jiān)管部門(mén)根據(jù)當(dāng)?shù)厝曦?fù)荷及用電量的預(yù)測(cè)情況，按照一定的原則合理確定 各類(lèi)別發(fā)電企業(yè)的年利用率低限標(biāo)準(zhǔn)（年度基本電量），以保障其正常運(yùn)行。其中，核電、風(fēng) 電、水電等再生能源按其最大能力安排發(fā)電；在安排好以上機(jī)組的年度利用率標(biāo)準(zhǔn)后，剩余 的電量由傳統(tǒng)火電機(jī)組平均分配，其年利用率低限標(biāo)準(zhǔn)為：
[0024] 0；=cih〇
[0025] 式中A為機(jī)組i的年利用率低限標(biāo)準(zhǔn)；ci為機(jī)組i的額定容量；h。為火電平均年 發(fā)電小時(shí)數(shù)；
[0026] 其中
[0028] 式中：D為預(yù)測(cè)得到的全年總發(fā)電量#為機(jī)組j的年利用率低限標(biāo)準(zhǔn)；I。為所有 非傳統(tǒng)火電機(jī)組集合：Ck為機(jī)組k的額定容量；Is為所有傳統(tǒng)火電機(jī)組集合。
[0029] 按照全年負(fù)荷及用電量預(yù)測(cè)情況，在年度測(cè)算的利用率低限標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，預(yù)先測(cè) 算年內(nèi)各分月的利用率低限標(biāo)準(zhǔn)，按照相同的比例，對(duì)所有火電發(fā)電企業(yè)進(jìn)行調(diào)整，且調(diào)整 后的利用率低限標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的總上網(wǎng)電量與實(shí)際總上網(wǎng)電量相等。
[0030] cTfc^Xd+a)
[0032] 式中：d'i為機(jī)組i調(diào)整后的月度利用率低限標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)上網(wǎng)電量；di為機(jī)組i調(diào) 整前的月度利用率低限標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)上網(wǎng)電量；a為調(diào)整比例；式為機(jī)組i月度實(shí)際上網(wǎng)電量； 、為所有火電機(jī)組的集合。所有多發(fā)電機(jī)組的多發(fā)電量之和等于所有少發(fā)電機(jī)組的少發(fā)電 量之和。
[0033] 發(fā)電調(diào)度的實(shí)施將能耗高的機(jī)組的發(fā)電權(quán)自動(dòng)轉(zhuǎn)讓給了能耗低的發(fā)電機(jī)組，少發(fā) 電機(jī)組i的發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓量為：
[0034] Qfd'-d:
[0035] 式中舟為機(jī)組i該月的發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓量：d'i為機(jī)組i調(diào)整后的該月利用率低限 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的上網(wǎng)電量；<為機(jī)組i該月實(shí)際上網(wǎng)電量。
[0036] 少發(fā)電機(jī)組少發(fā)的電量補(bǔ)償量為：
[0038] 式中屯為機(jī)組i每度電的補(bǔ)償價(jià)格；Pld為機(jī)組i的單位容量投資；Ρη為機(jī)組i 脫硫除塵改造單位容量投資；Cl為機(jī)組i的額定容量；Si為機(jī)組i期末凈殘值；Ni為機(jī)組i 的折舊年限；h。為機(jī)組年平均發(fā)電利用小時(shí)數(shù)；Ku為機(jī)組i維修費(fèi)、管理費(fèi)等固定運(yùn)行費(fèi)用 占投資的比例：Kl2為機(jī)組i的利潤(rùn)率。
[0039] 以機(jī)組的電量?jī)r(jià)格差與成交電量乘積之和最大化為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)為：

[0043] 式中，i為少發(fā)電機(jī)組的的數(shù)量，取值范圍為1-n，j為多發(fā)點(diǎn)機(jī)組的數(shù)量，取值為 1-m，為少發(fā)電機(jī)組的電價(jià)，為多發(fā)電機(jī)組的電價(jià)，為少發(fā)電機(jī)組i和多發(fā)電機(jī)組 j的交易量，QSl為第i個(gè)少發(fā)電機(jī)組的售電量，QB]為第j個(gè)多發(fā)電機(jī)組的購(gòu)買(mǎi)量。
[0044] 其中，電價(jià)的計(jì)算方法為：
[0045] pc= c7(io3xcaxt)
[0046] 式中：Ρε為電價(jià)，Ce為需回收的總?cè)萘抠M(fèi)用；Ca為可用容量；t為機(jī)組的年可用小 時(shí)數(shù)。
[0047] 本發(fā)明通過(guò)設(shè)定發(fā)電調(diào)節(jié)的目標(biāo)，并通過(guò)可再生能源發(fā)電機(jī)組與火力發(fā)電機(jī)組條 件約束進(jìn)行發(fā)電量分配，在充分利用可再生能源發(fā)電機(jī)的清潔能源發(fā)電后，調(diào)節(jié)火力發(fā)電 機(jī)的發(fā)電量分配，對(duì)于能耗較大的機(jī)組，進(jìn)行發(fā)電權(quán)的轉(zhuǎn)移，并對(duì)少發(fā)電機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償，從 而優(yōu)化發(fā)電配置，提高電力系統(tǒng)發(fā)電的效率與調(diào)度，優(yōu)先使用清潔能源，減少電力系統(tǒng)發(fā)電 環(huán)節(jié)的污染。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1是本發(fā)明的電網(wǎng)發(fā)電調(diào)節(jié)方法的火力發(fā)電與再生能源發(fā)電調(diào)節(jié)
【具體實(shí)施方式】
[0049] 本發(fā)明提出一種電網(wǎng)發(fā)電調(diào)節(jié)方法，其中電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)根據(jù)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和發(fā)電 機(jī)組的實(shí)際發(fā)電能力、綜合考慮電網(wǎng)安全約束、機(jī)組啟停、設(shè)備調(diào)試及檢修、網(wǎng)損等各種因 素，制定機(jī)組組合方案；結(jié)合水情、風(fēng)能和太陽(yáng)能資源情況，以?xún)?yōu)先調(diào)度清潔能源的原則，考 慮網(wǎng)損修正，制定發(fā)電優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃，并對(duì)其進(jìn)行安全校核，若通過(guò)安全校核，則將其產(chǎn)生 的發(fā)電計(jì)劃曲線(xiàn)提供給發(fā)電調(diào)度部門(mén)，否則重新進(jìn)行機(jī)組組合；發(fā)電調(diào)度部門(mén)根據(jù)自動(dòng)化 部門(mén)提供的煤耗實(shí)施數(shù)據(jù)，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整發(fā)電調(diào)度計(jì)劃，并對(duì)其進(jìn)行安全校 核，若通過(guò)安全校核，則將調(diào)整后的發(fā)電調(diào)度計(jì)劃發(fā)提供給電網(wǎng)管理部門(mén)，由其向各發(fā)電企 業(yè)下達(dá)調(diào)度計(jì)劃，否則，重新調(diào)整發(fā)電調(diào)度計(jì)劃，直至其通過(guò)安全校核。
[0050] 發(fā)電調(diào)節(jié)的目標(biāo)為：
[0051] 總能耗最低：
[0053] 總購(gòu)電價(jià)格最低：
[0059] 式中，&為機(jī)組i的燃料消耗函數(shù)，q為機(jī)組i的電能價(jià)格函數(shù)，Ei為機(jī)組i的生 產(chǎn)過(guò)程中污染物排放水平函數(shù)，Di為機(jī)組i的補(bǔ)償函數(shù)，A;為實(shí)際供電電量，f;為機(jī)組i的 上網(wǎng)電量。
[0060] 如圖1所示，發(fā)電調(diào)節(jié)的對(duì)象為火力發(fā)電機(jī)組與再生能源發(fā)電機(jī)組，而可再生能 源機(jī)組出力是一個(gè)隨機(jī)變量，導(dǎo)致非可再生能源機(jī)組的出力、發(fā)電費(fèi)用及其上下旋轉(zhuǎn)備用 容量也是隨機(jī)變量。因此，以購(gòu)電成本的數(shù)學(xué)期望最小化作為目標(biāo)函數(shù)，且對(duì)具有不確定性 的約束條件以概率的形式表現(xiàn)，使其滿(mǎn)足在一定的置信水平區(qū)間即可。
[0065] 式中，T為周期小時(shí)數(shù)；N為火電機(jī)組臺(tái)數(shù)；Μ為可再生能源機(jī)組臺(tái)數(shù)：E為總購(gòu)電 成本，Ult、Klt表示機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，1表示運(yùn)行，0表示停機(jī)，Cω為火電機(jī)組i的購(gòu)電成本；CRl 為可再生能源機(jī)組i的購(gòu)電成本；為時(shí)段t時(shí)火電機(jī)組i的出力，PWlt為時(shí)段t時(shí)再生 能源機(jī)組i的出力，Lt為時(shí)段t時(shí)的系統(tǒng)網(wǎng)損，PDt為時(shí)段t的負(fù)荷需求，igf、/fn為時(shí)段t時(shí)火電機(jī)組i的出力的上下限，rrupZZui為時(shí)段t時(shí)連續(xù)運(yùn)行、停機(jī)的時(shí)間，T 為機(jī)組i最小開(kāi)、停機(jī)時(shí)間，SRu、SRd為時(shí)段t時(shí)系統(tǒng)的上、下旋轉(zhuǎn)備用要求