含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)，具體是一種含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào) 度中的備用容量優(yōu)化分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在含風力發(fā)電、火力發(fā)電、水力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電（以下簡稱風火水光氣） 等多能源的電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度中，由于風力發(fā)電具有隨機性和反調(diào)峰性，大規(guī)模的風電并 網(wǎng)不僅增加了電力系統(tǒng)的調(diào)峰難度，而且加劇了系統(tǒng)凈負荷的波動。因此，為了有效應(yīng)對風 電并網(wǎng)引發(fā)的系統(tǒng)負荷波動，需要對現(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)進行改進，以保證電 力系統(tǒng)的安全可靠運行?，F(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)主要通過配置備用來應(yīng)對風電并 網(wǎng)引發(fā)的系統(tǒng)負荷波動，變化周期在IOs到數(shù)分鐘的負荷波動不平衡量是由AGC機組提供 的調(diào)節(jié)備用來平抑。然而實踐表明，現(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)由于自身原理所限，一 方面無法對大規(guī)模風電并網(wǎng)后引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求進行量化分析，另一方面無法對如何在 AGC機組之間分配調(diào)節(jié)備用容量進行優(yōu)化分析，由此導(dǎo)致其無法兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠 性，從而導(dǎo)致調(diào)度結(jié)果保守或冒進。基于此，有必要發(fā)明一種全新的日前發(fā)電調(diào)度計劃決策 技術(shù)，以解決現(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)存在的上述問題。
[0003] 由于光功率（日前）預(yù)測平均絕對誤差（15. 7% )較風電功率（日前）預(yù)測平均 絕對誤差（14% -20% )小，光伏發(fā)電機組裝機容量（0· 2338億千瓦）遠小于風力發(fā)電裝機 裝機容量（1. 2486億千瓦），因此，本發(fā)明僅考慮風力發(fā)電對系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用需求的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)無法對大規(guī)模風電并網(wǎng)后引發(fā) 的調(diào)節(jié)備用需求進行量化分析、無法對如何在AGC機組之間分配調(diào)節(jié)備用容量進行優(yōu)化分 析的問題，提供了一種含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分配方法。
[0005] 本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量 優(yōu)化分配方法，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：
[0006] 1)計算風電并網(wǎng)后引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求；具體包括如下步驟：
[0007] I. 1)計算風電功率預(yù)測誤差引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求；
[0008] 1. 2)計算風電功率波動引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求；
[0009] 1. 3)計算風電并網(wǎng)后引發(fā)的調(diào)節(jié)備用總需求；
[0010] 2)基于風電并網(wǎng)后引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求，構(gòu)建調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化分配模型；具體 包括如下步驟：
[0011] 2. 1)構(gòu)建調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化分配模型的目標函數(shù)；
[0012] 所述目標函數(shù)的目標包括：電力系統(tǒng)的煤耗成本最小、調(diào)節(jié)備用容量的購入成本 最小；
[0013] 2. 2)構(gòu)建調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化分配模型的約束條件；
[0014] 所述約束條件包括:AGC機組的約束、所有機組的公共約束；
[0015] 所述AGC機組的約束包括：調(diào)節(jié)備用總需求的約束、調(diào)節(jié)范圍的約束、調(diào)節(jié)速率的 約束、上下出力的約束；
[0016] 所述所有機組的公共約束包括：功率平衡的約束、機組出力的約束、旋轉(zhuǎn)備用容量 的約束、系統(tǒng)調(diào)峰速率的約束、網(wǎng)絡(luò)安全的約束、水電站庫容的約束、水電站最大和最小下 泄流量的約束。
[0017] 與現(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)相比，本發(fā)明所述的含風火水光氣的電力系統(tǒng) 調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分配方法一方面通過計算風電并網(wǎng)后引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求，實現(xiàn)了 對大規(guī)模風電并網(wǎng)后引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求進行量化分析，另一方面通過構(gòu)建調(diào)節(jié)備用容量 優(yōu)化分配模型，實現(xiàn)了對如何在AGC機組之間分配調(diào)節(jié)備用容量進行優(yōu)化分析，由此有效 兼顧了系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性，從而使得調(diào)度結(jié)果變得平衡。
[0018] 通過下述試驗，可以充分驗證本發(fā)明所述的含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備 用容量優(yōu)化分配方法的適用性和有效性：
[0019] -、算例數(shù)據(jù)：某區(qū)域電網(wǎng)風機裝機容量為3000MW，光伏發(fā)電裝機容量80MW，共有 30臺燃煤機組，16臺水電機組，4個燃氣電站，全部開機，其機組的特性參數(shù)以及AGC機組 調(diào)節(jié)備用報價如表1所示：編號1-30為燃煤發(fā)電機組，31-46為水電機組，47-50為燃氣發(fā) 電機組。其中31-34號機組為抽水蓄能發(fā)電機組。風電日前預(yù)測出力如圖1所示，光伏發(fā) 電預(yù)測出力如圖2所示，系統(tǒng)凈負荷情況如圖3所示。算例中選取負荷備用系數(shù)為0. 05、 單臺最大裝機容量為660MW。系統(tǒng)研究的周期為1天，每一個時段為15min，共96個時段， 八1~ 5取5min。本發(fā)明所述的含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分配方法將 該區(qū)域電網(wǎng)的燃煤發(fā)電機組的AGC機組組分為三類：A類為600麗及以上的火電機組，B類 為300Mff-50(Mff的火電機組，C類為200麗機組，如表2所示。
[0020] 表1機組特性參數(shù)
[0021]
[0022] 表2各類型機組裝機情況以及開始時段發(fā)電功率情況
[0024] 二、結(jié)果分析：根據(jù)上述提出的模型以及上述風電出力數(shù)據(jù)，利用java編程求解 出風電引發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求。圖4為置信度為68. 27%的96點風電引發(fā)的總調(diào)節(jié)備用需 求。圖5、圖6分別以曲線圖和面積圖的形式給出各類型機組的向上調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié) 果。為對比分析調(diào)節(jié)備用需求容量對優(yōu)化結(jié)果的影響，將調(diào)節(jié)備用需求容量調(diào)整為原來的 1. 2倍，各類型機組調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié)果如圖7、圖8所示。由圖5、圖6、圖7、圖8對比 分析可知：當系統(tǒng)的調(diào)節(jié)備用需求容量增加而系統(tǒng)的備用需求速率不變時，大容量燃煤發(fā) 電機組（A類機組和B類機組）提供的調(diào)節(jié)備用容量有所增加，小容量的燃煤發(fā)電機組提供 的調(diào)節(jié)備用容量有所減小。將調(diào)節(jié)備用需求速率增加為原來的10倍，來分析調(diào)節(jié)備用需求 速率對優(yōu)化結(jié)果的影響，優(yōu)化結(jié)果如圖9、圖10所示。由圖5、圖6、圖9、圖10對比分析可 知：當系統(tǒng)的調(diào)節(jié)備用需求速率增加而調(diào)節(jié)備用容量需求不變時，由于燃氣發(fā)電機組和水 電機組的調(diào)節(jié)速率遠高于燃煤發(fā)電機組，燃氣發(fā)電機組和水電機組提供的調(diào)節(jié)備用容量明 顯增大。本發(fā)明所述的含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分配方法不僅兼顧 了調(diào)節(jié)備用容量需求和速率需求，而且可以區(qū)分燃氣發(fā)電機組、水電機組、燃煤發(fā)電機組大 容量低調(diào)節(jié)速率和小容量高調(diào)節(jié)速率機組的調(diào)節(jié)特性，有效的協(xié)調(diào)優(yōu)化分配了調(diào)節(jié)備用容 量，使得不同特性電源的調(diào)節(jié)優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮。
[0025] 三、優(yōu)化前后指標對比分析：1)發(fā)電機組出力對比分析：圖11、圖12、圖13分別給 出水電機組、A類燃煤機組（600MW及以上的燃煤機組）、C類燃煤機組（200MW的燃煤機組） 優(yōu)化前后的平均負荷率對比分析曲線。優(yōu)化前的曲線為實際運行的結(jié)果，優(yōu)化后的曲線為 本發(fā)明所述的含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分配方法優(yōu)化計算結(jié)果。從 圖中可以看出，優(yōu)化后，在負荷低谷和高峰時段，調(diào)節(jié)速率較慢的A類燃煤機組的可調(diào)裕量 明顯減小，而水電機組和調(diào)節(jié)速率較快的燃煤機組的可調(diào)裕量明顯增加，當負荷功率發(fā)生 波動時，有足夠的容量可被系統(tǒng)調(diào)用，從而使系統(tǒng)能夠保持可快速調(diào)節(jié)能力。2)系統(tǒng)煤耗量 對比分析：圖14給出了優(yōu)化系統(tǒng)各時段的總煤耗量曲線，從圖中可以看出，優(yōu)化后系統(tǒng)中 各時段的總煤耗量明顯減小。說明發(fā)電機組的出力和調(diào)節(jié)備用容量得到優(yōu)化后，系統(tǒng)一次 能源的消耗也明顯降低，本發(fā)明所述的含風火水光氣的電力系統(tǒng)調(diào)度中的備用容量優(yōu)化分 配方法符合節(jié)能調(diào)度原則。
[0026] 本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有日前發(fā)電調(diào)度計劃決策技術(shù)無法對大規(guī)模風電并網(wǎng)后引 發(fā)的調(diào)節(jié)備用需求進行量化分析、無法對如何在AGC機組之間分配調(diào)節(jié)備用容量進行優(yōu)化 分析的問題，適用于含風火水光氣等多能源的電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度。
【附圖說明】
[0027] 圖1是風電日前預(yù)測出力圖。
[0028] 圖2是光伏發(fā)電預(yù)測出力圖。
[0029] 圖3是凈負荷曲線圖。
[0030] 圖4是風電引發(fā)的總備用需求圖。
[0031] 圖5是調(diào)節(jié)備用谷s；優(yōu)化結(jié)果面積圖。
[0032] 圖6是調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié)果比例圖。
[0033] 圖7是調(diào)節(jié)備用容量為原來1. 2倍時的調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié)果面積圖。
[0034] 圖8是調(diào)節(jié)備用容量為原來1. 2倍時的調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié)果比例圖。
[0035] 圖9是調(diào)節(jié)備用需求速率為原來10倍時的調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié)果面積圖。
[0036] 圖10是調(diào)節(jié)備用需求速率為原來10倍時的調(diào)節(jié)備用容量優(yōu)化結(jié)果比例圖。
[0037] 圖11是水電機組平均負荷率優(yōu)化前后對比圖。
[0038] 圖12是A類燃煤機組平均負荷率優(yōu)化前后對比圖。
[0039] 圖13是C類燃煤機組平均負荷率優(yōu)化前后對比圖。
[0040] 圖14是優(yōu)化前后系統(tǒng)總煤耗量對比圖。
【具體實