一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)及其優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)及其優(yōu)化調(diào)度方法，在風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)精度的基礎(chǔ)上，將未超過(guò)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值的下限部分直接接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)，并承擔(dān)區(qū)域電網(wǎng)的基荷部分。然后繪制除去直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率的凈負(fù)荷曲線。在負(fù)荷低谷時(shí)段，將超過(guò)預(yù)測(cè)值下限值的不穩(wěn)定的風(fēng)電功率用來(lái)抽水蓄能，安排在凈負(fù)荷高峰時(shí)段發(fā)電，精確計(jì)算抽蓄電站每個(gè)時(shí)段啟停狀況及輸出功率值。此方案大大減少了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的威脅，充分發(fā)揮了抽水蓄能電站的調(diào)峰填谷功能，減少了棄風(fēng)。
【專利說(shuō)明】
一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)及其優(yōu)化 調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域，具體為一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與 風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)及電力調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)，風(fēng)電輸出功率的不確定性及反調(diào)峰特性對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù) 面影響也日益凸顯，并已成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。抽水蓄能電站具有啟動(dòng)迅速、爬坡速度 快、運(yùn)行可靠靈活的優(yōu)點(diǎn)。其快速轉(zhuǎn)換的靈活性能有效彌補(bǔ)風(fēng)電輸出功率的隨機(jī)性;利用抽 水蓄能電站的"低儲(chǔ)高發(fā)"特性來(lái)解決風(fēng)電輸出功率的反調(diào)峰性，達(dá)到調(diào)峰填谷的目的；進(jìn) 而降低了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的影響，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 針對(duì)風(fēng)電的反調(diào)峰性，本發(fā)明充分發(fā)揮抽水蓄能電站的運(yùn)行特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際經(jīng) 驗(yàn)，將約束條件應(yīng)用到制定抽蓄機(jī)組的運(yùn)行規(guī)則中來(lái)，運(yùn)用啟發(fā)式專家規(guī)則制定抽蓄機(jī)組 的最優(yōu)啟停、出力計(jì)劃，以發(fā)揮抽蓄機(jī)組的最佳調(diào)峰、經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 目前關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)與抽水蓄能電站聯(lián)合系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的方法大多是從平滑功率輸 出和經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面進(jìn)行研究，很少對(duì)風(fēng)蓄聯(lián)合運(yùn)行的環(huán)境效益進(jìn)行研究，本發(fā)明將聯(lián) 合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、風(fēng)電利用率、風(fēng)電輸出平滑度都考慮到優(yōu)化運(yùn)行當(dāng)中。將風(fēng)電場(chǎng)輸出功 率利用率作為目標(biāo)函數(shù)之一，即以增加電網(wǎng)綠色能源滲透率為目標(biāo)函數(shù)，達(dá)到減少常規(guī)機(jī) 組的輸出功率，節(jié)約煤炭資源、減少有害氣體的排放這一目的。
[0005] 在風(fēng)電與抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)行中，將一部分風(fēng)電并網(wǎng)，另一部分抽水蓄能，如何 分配風(fēng)電功率，目前研究主要以風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的特定比例為上限，以限制風(fēng)電場(chǎng)直接并 網(wǎng)的功率，未超出上限的部分直接接入電網(wǎng)，將超出上限部分或用于抽水蓄能或棄風(fēng)。這樣 在風(fēng)電輸出功率較高的時(shí)段易造成棄風(fēng)浪費(fèi)，在風(fēng)電輸出功率較低的時(shí)段，風(fēng)電直接并網(wǎng)， 對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成威脅。本發(fā)明根據(jù)風(fēng)電預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)精度(20%)繪制風(fēng)電預(yù)測(cè)值的上限 曲線(預(yù)測(cè)值的1.2倍)和下限曲線(預(yù)測(cè)值的0.8倍），風(fēng)電實(shí)際輸出功率在此區(qū)間內(nèi)的置信 水平極高。將未超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的穩(wěn)定的部分直接并入電網(wǎng)供應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的基荷 部分。超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的不穩(wěn)定的風(fēng)電功率用于抽水蓄能。既減少了棄風(fēng)，也降低了 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)及對(duì) 電力進(jìn)行調(diào)度的方法，它能解決風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)其他常規(guī)機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用容量及爬 坡能力造成限制的問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] 一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，它包風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、水力發(fā) 電系統(tǒng)、抽水栗、控制系統(tǒng)，水力發(fā)電系統(tǒng)包括上游水庫(kù)、下游水庫(kù)、水輪機(jī)組和發(fā)電機(jī)組； 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)輸電線A經(jīng)可控開(kāi)關(guān)接入控制系統(tǒng)，再經(jīng)輸電線C和輸電線B分別接入主 電網(wǎng)和抽水栗;水力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)輸電線D接入控制系統(tǒng)再經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)；抽水栗通 過(guò)輸電線E接入主電網(wǎng)。
[0009] -種用上述抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行電力調(diào)度的方法，它包括以下步 驟：
[0010] 1)根據(jù)每個(gè)時(shí)段風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)值的下限值，確定風(fēng)電場(chǎng)直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率 以及越限功率；
[0011] 2)根據(jù)步驟1求出的各個(gè)時(shí)段的越限風(fēng)電以及除去直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率后的凈負(fù) 荷，安排抽蓄機(jī)組在凈負(fù)荷低谷時(shí)段利用越限風(fēng)電抽水；
[0012] 3)安排抽水蓄能電站在凈負(fù)荷高峰時(shí)段發(fā)電；
[0013] 4)判斷是否存在合適的時(shí)段供抽水栗抽水蓄能；
[0014] 5)安排抽水蓄能電站在除凈負(fù)荷高峰時(shí)段之外的凈負(fù)荷最高的時(shí)段繼續(xù)滿載發(fā) 電，并繼續(xù)計(jì)算發(fā)電量Eg，直至Eg = nEp;
[0015] 6)判斷凈負(fù)荷最低的時(shí)段，抽水蓄能電站的庫(kù)存能量是否夠抽蓄機(jī)組以最小功率 發(fā)電；
[0016] 7)得到每個(gè)時(shí)段抽水蓄能機(jī)組的啟停出力狀況。
[0017] 在步驟1)中，將各個(gè)時(shí)段未超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的穩(wěn)定的部分直接并入電網(wǎng)供 應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的基荷部分。
[0018] 在步驟1)中，目前大部分風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法的精度在15%至25%之間，本發(fā)明預(yù) 測(cè)精度取3 = 20 %。
[0019] 在步驟1)中，將各個(gè)時(shí)段未超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的穩(wěn)定的部分i3Pwtcltall直接并 入電網(wǎng)供應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的基荷部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)輸電線A經(jīng)可控開(kāi)關(guān)接入控制系統(tǒng)， 風(fēng)電功率在預(yù)測(cè)值下限以內(nèi)的部分0P wtcltall經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)，并承擔(dān)電網(wǎng)的基荷的運(yùn) 行。
[0020] 在步驟2)中，各個(gè)時(shí)段的越限風(fēng)電為（lUtc^nPu表示第i時(shí)段的電網(wǎng)負(fù)荷，除 去直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率后的凈負(fù)荷為Pli-PPwtotali。安排抽水蓄能機(jī)組在負(fù)荷低谷時(shí)段抽 水，控制系統(tǒng)將超出并網(wǎng)上限的風(fēng)電功率部分（lDPwtc^u經(jīng)輸電線B連接抽水栗用電系 統(tǒng)，電網(wǎng)經(jīng)輸電線E及可控開(kāi)關(guān)連接抽水栗用電系統(tǒng)，用來(lái)抽水蓄能，其中，控制系統(tǒng)計(jì)算抽 水消耗的電能Ep，上水庫(kù)所儲(chǔ)存的機(jī)械能為ηρΕρ。
[0021] 在步驟3)中，依次從凈負(fù)荷最高時(shí)段開(kāi)始安排抽水蓄能電站滿載發(fā)電，抽水蓄能 發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線D接入控制系統(tǒng)，計(jì)算發(fā)電量Eg，再經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)，判斷Eg是否小于 ηρΕρ。若小于，則進(jìn)行步驟5)，否則進(jìn)行步驟4)。
[0022] 在步驟4)中，控制系統(tǒng)要控制抽水栗抽水，保證抽水蓄能電站的庫(kù)存能量不超過(guò) 其最大值，并計(jì)算此時(shí)間段抽水栗抽水所消耗的電能Epl，直至n(Ep+Epl)=Eg，，然后執(zhí)行 步驟5)如果此時(shí)間段沒(méi)有足夠多的越限風(fēng)電，則從凈負(fù)荷高峰期中的負(fù)荷最低時(shí)段開(kāi)始減 少抽水蓄能電站的發(fā)電功率，直至Eg = nEp，轉(zhuǎn)至步驟6)。
[0023] 在步驟6)中，若庫(kù)存能量足夠，則抽水蓄能電站以Ei/At發(fā)電；若庫(kù)存能量不足， 則改變?cè)趦糌?fù)荷僅高于i的時(shí)段j的抽蓄電站的發(fā)電功率，重新分配兩個(gè)時(shí)段的發(fā)電功率， 第i時(shí)段以最小功率Pmin g發(fā)電，第j時(shí)段以(Ej-Pmin gAt)/At發(fā)電。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明在使用時(shí)，除了能夠根據(jù)不同時(shí)段負(fù)荷的高低和抽水蓄能電站的庫(kù)存能量 和庫(kù)谷能Μ，靈活地控制發(fā)電機(jī)、抽水栗的啟停狀況和輸出功率，減少風(fēng)電對(duì)主電網(wǎng)穩(wěn)定性 的影響，減少棄風(fēng)，增加電網(wǎng)綠色能源滲透率，增加風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收益之外。抽水蓄 能機(jī)組還能發(fā)揮最大的調(diào)峰填谷功能，使風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)出力更趨于平緩，使負(fù)荷與風(fēng)蓄聯(lián) 合系統(tǒng)出力之差更趨于平穩(wěn)，大大減少了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)火電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用容量及爬坡能力 的約束的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1本發(fā)明中面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為實(shí)施例中電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)典型日的各個(gè)時(shí)段的輸出功率預(yù)測(cè)值；
[0028]圖3為實(shí)施例中電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)值以及凈負(fù)荷預(yù)測(cè)值。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 如附圖1所示，一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，它包風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組1、水力發(fā)電系統(tǒng)、抽水栗3、控制系統(tǒng)4,水力發(fā)電系統(tǒng)包括上游水庫(kù)2、下游水庫(kù)6、水輪 機(jī)組和發(fā)電機(jī)組7;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組7通過(guò)輸電線Α經(jīng)可控開(kāi)關(guān)接入控制系統(tǒng)4,再經(jīng)輸電線C和 輸電線B分別接入主電網(wǎng)5和抽水栗3;水力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)輸電線D接入控制系統(tǒng)4再經(jīng)輸電線C 接入主電網(wǎng)；抽水栗3通過(guò)輸電線E接入主電網(wǎng)5,以防風(fēng)電場(chǎng)用于抽水的功率不足時(shí)，利用 電網(wǎng)電能抽水。
[0030] 本發(fā)明的具體操作步驟如下：
[0031] 1)從電網(wǎng)調(diào)度中心獲得次日區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值，從各個(gè)電站獲得以下計(jì)算參 數(shù)：
[0032] 區(qū)域電網(wǎng)在次日24個(gè)時(shí)段的負(fù)荷預(yù)測(cè)值，風(fēng)電場(chǎng)24個(gè)時(shí)段輸出功率預(yù)測(cè)值 pwtcltall，抽水蓄能機(jī)組最大發(fā)電功率iT，最小發(fā)電功率if1，額定抽水功率6"，水庫(kù)1天的 初始蓄能E〇,最大蓄能e mx。水輪機(jī)發(fā)電效率nh，水栗抽水效率％。第i個(gè)時(shí)段風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià) 笟，第i個(gè)時(shí)段電價(jià)Si，抽水蓄能機(jī)組的啟停成本分別為S q、St;
[0033] 2)設(shè)定優(yōu)化變量為:風(fēng)電場(chǎng)的棄風(fēng)電能Ew,q，抽蓄機(jī)組的發(fā)電功率Py
[0034] 3)確定優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)：
[0035]以風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益最大、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率利用率最大為目標(biāo)函數(shù)，如式 (1),(2):
[0038]式（1)-(2)中，F(xiàn)W代表一天中第i時(shí)段的接入電網(wǎng)的風(fēng)電功率，1?表示第i時(shí)段抽蓄 機(jī)組的發(fā)電功率，S,為第i時(shí)段的電價(jià)，PUt表示第i時(shí)段用電網(wǎng)電能抽水的功率，圮、4分別 代表第i時(shí)段抽蓄機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)的次數(shù)，S q、St分別為抽蓄機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)一次的成本，Δ t表不一個(gè)時(shí)段，F(xiàn)表不風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)的總收益，Pwtotali為第i時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)輸出功率，F(xiàn)q,p為用 于抽水的棄風(fēng)功率，η為抽水蓄能機(jī)組的綜合效率。
[0039] 4)確定優(yōu)化模型的約束條件：
[0040] 約束條件包括風(fēng)電場(chǎng)出力約束、抽水蓄能機(jī)組出力約束、抽水蓄能電站庫(kù)容約束、 風(fēng)電功率總量約束，功率平衡約束分別如下：
[0041 ] ①風(fēng)電場(chǎng)出力約束如式(3)
[0042] 0<Κ<β^ (3)
[0043] 式(3)中，Pw為風(fēng)電場(chǎng)的直接并網(wǎng)的輸出功率，Pwtc^u為風(fēng)電場(chǎng)第i時(shí)段的風(fēng)電輸 出功率預(yù)測(cè)值，β為風(fēng)電接入電網(wǎng)的上限系數(shù)，為0.8。
[0044] ②抽蓄機(jī)組出力約束如式(4)-(6)
[0048] 式(4)中，if為抽蓄機(jī)組的最小出力，f為抽水蓄能電站的額定發(fā)電功率，EiS 第i時(shí)段抽水蓄能電站的庫(kù)容；
[0049] 式(5)中，將抽蓄機(jī)組水栗功率視為定值，·?Γ表示抽蓄機(jī)組的抽水額定功率；
[0050] 式(6)表示，同一時(shí)段時(shí)段水輪機(jī)和水栗不可能同時(shí)工作。
[00511③抽水蓄能電站庫(kù)容約束：
[0052] Emin^Ei^Emax (7)
[0054] 式(7)-(8)中，E_、Emax分別表示抽蓄電站的最小、最大蓄能;PP(i-l)、P g(i_l)分別 表示時(shí)段i-Ι抽蓄機(jī)組水栗的抽水功率和水輪機(jī)的發(fā)電功率;別為第i和第i-Ι時(shí) 段抽蓄電站的庫(kù)容。
[0055] ④風(fēng)電功率總量約束：
[0058] 式(9)-(10)中，Pwtcltall為第i時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)總的輸出功率，4為第i時(shí)段用于抽水的 越限風(fēng)電功率，F(xiàn) q.為第i時(shí)段的棄風(fēng)功率，且棄風(fēng)功率大于零。
[0059] 5)求解優(yōu)化運(yùn)行模型：
[0060] 利用啟發(fā)式規(guī)則結(jié)合優(yōu)化算法及計(jì)算軟件求解上述優(yōu)化模型，得到每個(gè)時(shí)段抽水 蓄能機(jī)組的啟停狀況以及輸出功率，用以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。
[0061] -種用所述抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行電力調(diào)度的方法，它遵循上述理論 基礎(chǔ)，包括以下步驟：
[0062] 步驟一:根據(jù)每個(gè)時(shí)段風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)值的下限值，確定風(fēng)電場(chǎng)直接并網(wǎng)的風(fēng) 電功率以及越限功率；
[0063]如圖2所示，目前大部分風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法的精度在15%至25%之間，本發(fā)明預(yù)測(cè) 精度取δ = 20%，根據(jù)國(guó)內(nèi)目前的預(yù)測(cè)精度取δ = 20%(表示風(fēng)電實(shí)際輸出功率在預(yù)測(cè)值的 上下20%內(nèi)波動(dòng)）。將各個(gè)時(shí)段未超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的穩(wěn)定的部分i3Pwtcltall直接并入電 網(wǎng)供應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的基荷部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)輸電線A經(jīng)可控開(kāi)關(guān)接入控制系統(tǒng)，風(fēng)電 功率在預(yù)測(cè)值下限以內(nèi)的部分0 Pwtcltall經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)，并承擔(dān)電網(wǎng)的基荷的運(yùn)行。 這樣既大大減少了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的影響，也充分利用了風(fēng)電功率，并且減少 了承擔(dān)電網(wǎng)基荷運(yùn)行的火電機(jī)組等常規(guī)機(jī)組的輸出功率，進(jìn)而增加了電網(wǎng)的綠色能源滲透 率。
[0064] 步驟二:根據(jù)步驟一求出的各個(gè)時(shí)段的越限風(fēng)電以及除去直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率后 的凈負(fù)荷，安排抽蓄機(jī)組在凈負(fù)荷低谷時(shí)段利用越限風(fēng)電抽水；
[0065] 各個(gè)時(shí)段的越限風(fēng)電為表示第i時(shí)段的電網(wǎng)負(fù)荷，除去直接并網(wǎng) 的風(fēng)電功率后的凈負(fù)荷為Pu-0Pwtcltali。安排抽水蓄能機(jī)組在負(fù)荷低谷時(shí)段抽水。如圖1所 示，控制系統(tǒng)將超出并網(wǎng)上限的風(fēng)電功率部分（lDPwtc^u經(jīng)輸電線B連接抽水栗用電系 統(tǒng)，電網(wǎng)經(jīng)輸電線E及可控開(kāi)關(guān)連接抽水栗用電系統(tǒng)，用來(lái)抽水蓄能。其中，控制系統(tǒng)并計(jì)算 抽水消耗的電能匕，上水庫(kù)所儲(chǔ)存的機(jī)械能為 ％ΕΡ。這樣充分發(fā)揮了抽水蓄能電站的調(diào)峰填 谷功能，使負(fù)荷與風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)出力之差更趨于平穩(wěn)，大大減少了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)火電機(jī)組等 常規(guī)機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用容量及爬坡能力的要求。
[0066] 步驟三:安排抽水蓄能電站在凈負(fù)荷高峰時(shí)段發(fā)電；
[0067] 依次從凈負(fù)荷最高時(shí)段開(kāi)始安排抽水蓄能電站滿載發(fā)電，如圖1和圖3所示，發(fā)電 機(jī)經(jīng)輸電線D接入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)計(jì)算發(fā)電量E g，再經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)，判斷Eg是否 小于％EP。若小于，則進(jìn)行步驟五，否則進(jìn)行步驟四。
[0068] 步驟四：判斷是否存在合適的時(shí)段供抽水栗抽水蓄能，并采取相應(yīng)的對(duì)策；
[0069] -般一天當(dāng)中，大部分區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)有兩個(gè)負(fù)荷高峰期，兩個(gè)負(fù)荷高峰期之間有若 干個(gè)時(shí)段處于非負(fù)荷高峰期，以某區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷曲線為例，如圖3所示。若此時(shí)間段有足 夠多的越限風(fēng)電功率，則安排抽水蓄能機(jī)組在此時(shí)間段抽水蓄能。同時(shí)，上水庫(kù)將庫(kù)存能量 反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)要控制抽水栗抽水，保證抽水蓄能電站的庫(kù)存能量不超過(guò)其最 大值，并計(jì)算此時(shí)間段抽水栗抽水所消耗的電能Epl，直至n(Ep+Epl)=Eg。如果此時(shí)間段沒(méi) 有足夠多的越限風(fēng)電，則從凈負(fù)荷高峰期中的負(fù)荷最低時(shí)段開(kāi)始減少抽水蓄能電站的發(fā)電 功率，直至Eg = nEp。轉(zhuǎn)至步驟六。
[0070] 在此時(shí)間段，若要使用電網(wǎng)電能抽水，必須滿足以下條件：
式中，尤為負(fù)荷高峰時(shí)段第k時(shí)段的風(fēng)電上網(wǎng) 電價(jià)，考慮到機(jī)組啟停過(guò)程中水輪機(jī)的抽水栗的機(jī)械磨損及調(diào)度費(fèi)用，取γ =0.9。該公式 表達(dá)的意思是:某時(shí)段，當(dāng)越限風(fēng)電功率小于抽水栗額定功率時(shí)，電網(wǎng)補(bǔ)充功率差額，是抽 水栗能夠以額定功率抽水，系統(tǒng)向電網(wǎng)購(gòu)買的電能的價(jià)格再加上抽水栗啟停各一次的成本 之和，要小于系統(tǒng)利用該時(shí)段電能儲(chǔ)存的勢(shì)能在負(fù)荷高峰時(shí)段發(fā)電產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益乘以 0.9。步驟三和步驟四四不僅充分發(fā)揮了抽蓄電站的調(diào)峰填谷功能，而且能夠精確計(jì)算抽蓄 電站的庫(kù)存能量，靈活的反映出各個(gè)時(shí)段抽水蓄能電站應(yīng)輸出的功率值，能夠提供某時(shí)間 段適不適合抽水蓄能的有效判據(jù)。
[0071] 步驟五:安排抽水蓄能電站在除凈負(fù)荷高峰時(shí)段之外的凈負(fù)荷最高的時(shí)段繼續(xù)滿 載發(fā)電，并繼續(xù)計(jì)算發(fā)電量Eg，直至Eg = nEP;
[0072] 步驟六:判斷凈負(fù)荷最低的時(shí)段，抽水蓄能電站的庫(kù)存能量是否滿足抽蓄機(jī)組以 最小功率發(fā)電；
[0073] 若庫(kù)存能量足夠，則抽水蓄能電站以Ei/Δ t發(fā)電；若庫(kù)存能量不足，則改變?cè)趦糌?fù) 荷僅高于第i時(shí)段的第j時(shí)段的抽蓄電站的發(fā)電功率，重新分配兩個(gè)時(shí)段抽蓄電站發(fā)電功 率，其中，第i時(shí)段以最小功率if發(fā)電，第j時(shí)段以/At發(fā)電。
[0074] 步驟七:得到每個(gè)時(shí)段抽水蓄能機(jī)組的啟停出力狀況。
[0075] 可在此基礎(chǔ)上繪制出負(fù)荷值與風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)輸出功率之差值曲線，進(jìn)而安排區(qū)域 電網(wǎng)內(nèi)火電機(jī)組等常規(guī)機(jī)組的組合及出力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于：它包風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組（1)、水力發(fā)電系統(tǒng)、抽水栗(3)、控制系統(tǒng)(4)，水力發(fā)電系統(tǒng)包括上游水庫(kù)(2)、下游水庫(kù) (6)、水輪機(jī)組和發(fā)電機(jī)組（7);風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（7)通過(guò)輸電線A經(jīng)可控開(kāi)關(guān)接入控制系統(tǒng) (4)，再經(jīng)輸電線C和輸電線B分別接入主電網(wǎng)（5)和抽水栗(3);水力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)輸電線D接 入控制系統(tǒng)(4)再經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)；抽水栗(3)通過(guò)輸電線E接入主電網(wǎng)（5)。2. -種用權(quán)利要求1中所述抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行電力調(diào)度的方法，其特 征在于包括以下步驟： 1) 根據(jù)每個(gè)時(shí)段風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)值的下限值，確定風(fēng)電場(chǎng)直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率以及 越限功率； 2) 根據(jù)步驟1求出的各個(gè)時(shí)段的越限風(fēng)電以及除去直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率后的凈負(fù)荷， 安排抽蓄機(jī)組在凈負(fù)荷低谷時(shí)段利用越限風(fēng)電抽水； 3) 安排抽水蓄能電站在凈負(fù)荷高峰時(shí)段發(fā)電； 4) 判斷是否存在合適的時(shí)段供抽水栗抽水蓄能； 5) 安排抽水蓄能電站在除凈負(fù)荷高峰時(shí)段之外的凈負(fù)荷最高的時(shí)段繼續(xù)滿載發(fā)電，并 繼續(xù)計(jì)算發(fā)電量Eg，直至Eg = nEp; 6) 判斷凈負(fù)荷最低的時(shí)段，抽水蓄能電站的庫(kù)存能量是否夠抽蓄機(jī)組以最小功率發(fā) 電； 7) 得到每個(gè)時(shí)段抽水蓄能機(jī)組的啟停出力狀況。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征 在于:在步驟1)中，將各個(gè)時(shí)段未超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的穩(wěn)定的部分直接并入電網(wǎng)供應(yīng) 區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的基荷部分。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特 征在于:在步驟1)中，預(yù)測(cè)精度取δ = 20 %。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征 在于:在步驟1)中，將各個(gè)時(shí)段未超過(guò)風(fēng)電輸出功率下限的穩(wěn)定的部分直接并入電 網(wǎng)供應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的基荷部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)輸電線A經(jīng)可控開(kāi)關(guān)接入控制系統(tǒng)，風(fēng)電 功率在預(yù)測(cè)值下限以內(nèi)的部分0 Pwtcltall經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)，并承擔(dān)電網(wǎng)的基荷的運(yùn)行。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征 在于:在步驟2)中，各個(gè)時(shí)段的越限風(fēng)電為（l-mPwtc^mPu表示第i時(shí)段的電網(wǎng)負(fù)荷，除去 直接并網(wǎng)的風(fēng)電功率后的凈負(fù)荷為Pu-HVc^ii。安排抽水蓄能機(jī)組在負(fù)荷低谷時(shí)段抽水， 控制系統(tǒng)將超出并網(wǎng)上限的風(fēng)電功率部分（lDPwtc^u經(jīng)輸電線B連接抽水栗用電系統(tǒng)，電 網(wǎng)經(jīng)輸電線E及可控開(kāi)關(guān)連接抽水栗用電系統(tǒng)，用來(lái)抽水蓄能，其中，控制系統(tǒng)計(jì)算抽水消 耗的電能Ep，上水庫(kù)所儲(chǔ)存的機(jī)械能為ηρΕρ。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征 在于:在步驟3)中，依次從凈負(fù)荷最高時(shí)段開(kāi)始安排抽水蓄能電站滿載發(fā)電，抽水蓄能發(fā)電 機(jī)經(jīng)輸電線D接入控制系統(tǒng)，計(jì)算發(fā)電量Eg，再經(jīng)輸電線C接入主電網(wǎng)，判斷Eg是否小于τι pEp。若小于，則進(jìn)行步驟5)，否則進(jìn)行步驟4)。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征 在于:在步驟4)中，控制系統(tǒng)要控制抽水栗抽水，保證抽水蓄能電站的庫(kù)存能量不超過(guò)其最 大值，并計(jì)算此時(shí)間段抽水栗抽水所消耗的電能Epl，直至n(Ep+Epl)=Eg，，然后執(zhí)行步驟 5)如果此時(shí)間段沒(méi)有足夠多的越限風(fēng)電，則從凈負(fù)荷高峰期中的負(fù)荷最低時(shí)段開(kāi)始減少抽 水蓄能電站的發(fā)電功率，直至Eg = nEp，轉(zhuǎn)至步驟6)。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向電網(wǎng)調(diào)峰的抽水蓄能電站與風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征 在于:在步驟6)中，若庫(kù)存能量足夠，則抽水蓄能電站以Ei/At發(fā)電;若庫(kù)存能量不足，則改 變?cè)趦糌?fù)荷僅高于i的時(shí)段j的抽蓄電站的發(fā)電功率，重新分配兩個(gè)時(shí)段的發(fā)電功率，第i時(shí) 段以最小功率Pming發(fā)電，第j時(shí)段以(Ej-Pmin g Δ t)/ Δ t發(fā)電。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK106026184SQ201610616745
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月31日
【發(fā)明人】王凌云, 王凌峰, 呂文靜, 季超超
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)