CN106451569B - 一种日启停燃气机组调峰运行方法 - Google Patents
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Abstract
一种日启停燃气机组调峰运行方法,涉及电网规划和调度运行领域。我国电网负荷及其峰谷差快速增加,系统调峰压力不断加大,而且受特高压直流电力大规模馈入影响,进一步加大了电网调峰压力。本发明以计划电量作为单机控制目标,考虑出力上下限确定机组开机时长范围,并以负荷高低为启发信息,搜索确定可行的连续开机时段集合;考虑可调出力下限,采用改进切负荷策略优化确定每种开机方案的高峰出力过程,并以余荷均方差最小为准则选择最优的开机运行方案和机组发电计划。本技术方案充分释放燃气机组在高峰负荷时段的调峰空间,有效提高对电网高峰负荷的跟踪响应能力;兼顾电网调峰需求与燃气机组运行限制。
Description
技术领域
本发明涉及电网规划和调度运行领域,特别涉及一种日启停燃气机组调峰运行方法。
技术背景
近年来,我国电网负荷及其峰谷差快速增加,系统调峰压力不断加大,尤其东中部以火电为主的电网,调峰问题更为突出,而且受特高压直流电力大规模馈入影响,大量煤电机组被迫进行深度调停乃至完全调停,进一步加大了电网调峰压力。因此,如何高效发挥优质调峰电源能力已成为缓解大比重火电电网调峰困难的重要措施。
燃气机组具有能源转换效率高、污染物排放少、启停迅速、运行灵活等特点,是非常重要的优质调峰电源。近年来,为优化能源结构、减轻电网调峰压力,电网中气电装机规模不断增大。然而,由于天然气供应不足、发电成本过高等原因,燃气发电机组多以调峰调频为主,采用昼开夜停的日启停两班制运行方式,即在负荷高峰前一小时开机并快速增加出力,之后按固定出力运行,并在负荷水平大幅下降时调减出力或停机。这种运行方式可以有效削减电网峰谷差,但对负荷水平变化波动并不敏感,对局部负荷“毛刺”很难进行调节,压缩了机组的调峰空间;而且,受燃气电站日电量限制,网内燃气机组高峰时段同时开机的方式一般难以顾及晚间负荷高峰,可能导致晚间余荷水平过高,不利于安排后续电源发电计划,亟需更加合理高效的燃气机组调峰运行方法以充分发挥这类优质电源调峰水平,应对不断增加的调峰困难。
本发明依托国家自然科学基金重大计划重点支持项目(91547201)、国家自然科学基金委重大国际合作(51210014)、国家自然科学基金面上项目(51579029),以浙江电网燃气机组工程为工程背景,提出一种日启停燃气机组调峰运行方法,有效解决了燃气机组调峰运行问题,能够释放燃气机组在高峰负荷时段的调峰空间,有效提高对电网高峰负荷的跟踪响应能力。本发明成果前瞻电网未来发展,对气电装机比重大的广东、江苏、上海、浙江等电网燃气机组调峰调度具有重要的借鉴价值,为缓解我国东中部电网巨大调峰压力提供了一种有效的技术手段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种日启停燃气机组调峰运行方法,可兼顾电网调峰需求与燃气机组运行限制,充分发挥燃气机组启停迅速、运行灵活的特点,获得可行的日启停燃气机组调峰运行计划,有效缓解电网调峰压力。
一种日启停燃气机组调峰运行方法,其特征包括以下步骤:
1)计算机组出力时长范围;获取约束条件,所述的约束条件包括机组的日发电量约束、出力上下限约束,以及最小开机持续时间约束,并根据机组的日发电量约束、出力上下限约束,以及最小开机持续时间约束,计算机组当日所有可行的出力时长:
{Ti,1,Ti,2,···,Ti,n},Ti,min≤Ti,n≤Ti,max;
式中:Ti,max、Ti,min为机组i在该日的最大最小运行时间,Ti,n为机组在该日第n个可行的运行时间;
2)确定机组最优工作位置;以连续时段的平均负荷水平作为启发信息,根据开机时长集合{Ti,1,Ti,2,···,Ti,n}中的各元素与负荷曲线,搜索机组面临负荷平均值最高的Ti,n个时段,得到机组的可行连续开机时段式中,为当机组i的运行时长为Ti,n时,机组在第时段至第时段发电可以最大限度削弱电网高峰负荷,该时段即为与出力时长Ti,n对应的最优连续开机时段;
3)负荷过程截取;对于机组的可行连续开机时段集合中的元素截取机组面临负荷中相应数据;
4)切负荷计算;以步骤3)中得到的负荷过程为启发条件,以机组扣除启停阶段发电量后的计划电量作为算法控制目标,进行切负荷计算;得到计算中间结果集其中不包含机组启停阶段;
5)电量控制;对计算中间结果集中的各元素计算其偏差电量,若偏差电量大于设定值时,则调整其控制电量返回步骤4)重新进行切负荷计算,得到机组初步出力过程集合
6)启停过程修正;对于机组初步出力过程集合中的每个元素,添加机组的启停过程,并根据机组实际运行情况对启停过程进行修正,得到机组可行出力过程集合
7)机组出力过程选取;分别计算机组可行出力过程集合中各元素相应的余留负荷过程均方差,并选取均方差最小的方案作为机组的发电运行计划。
本技术方案以计划电量作为单机控制目标,考虑出力上下限确定机组开机时长范围,并以负荷高低为启发信息,搜索确定可行的连续开机时段集合;考虑可调出力下限,采用改进切负荷策略优化确定每种开机方案的高峰出力过程,并以余荷均方差最小为准则选择最优的开机运行方案和机组发电计划。兼顾电网调峰需求与燃气机组运行限制,突破了以往燃气机组高峰时段固定出力的运行方式,提高了对负荷调节的灵活性与燃气机组对电网高峰负荷的跟踪响应能力,较实际发电计划具有更好的调峰效果。可以充分释放燃气机组在高峰负荷时段的调峰空间,有效提高对电网高峰负荷的跟踪响应能力,对气电装机比重大的广东、江苏、上海、浙江等电网燃气机组调峰调度具有重要的借鉴价值。
进一步的,a)机组日发电量约束为:
式中,Pi,t为机组i在t时段的出力;Ei为机组i的日计划发电量;
b)机组出力上下限约束为:
式中为机组i在t时段的出力上限,Pi 为机组i的最小技术出力;
c)机组最小开机持续时段约束为:
式中,tgi为机组i的最小开机持续时段数;机组从启动至停机之间的时间应不小于6h。
进一步的,在步骤1)中,获取约束条件还包括:
d)机组爬坡能力约束
|Pi,t-Pi,t-1|≤Ri
式中,Ri为机组i的最大爬坡能力;
e)机组最小持续时间约束
为防止出力波动过于频繁,本技术方案使用机组最小持续时间约束对机组在一轮出力升降过程中最高或最低点需维持的最小时段进行控制。
(Pi,t-α-Pi,t-α-1)(Pi,t-Pi,t-1)≥0,α=1,2,...,tei-1
式中,tei为机组i在一轮出力升降过程中最高或最低点需持续的最小时段数。
进一步的,在步骤1)计算机组出力时长范围时,计算机组当日所有可行的出力时长不包含启停阶段;计算机组出力时长的方式为:
Ti,max=(Ei-Ei,open-Ei,close)/Max{Pi ,0.75Pi}
Ti,min≤Ti,n≤Ti,max
式中,Ei,open与Ei,close分别为机组i启动和停机阶段的的发电量;Ti,max、Ti,min为机组i在该日的最大最小运行时间;tgi为机组i的最小开机持续时段数;Ti,n为机组在该日第n个可行的运行时间;Max{Pi ,0.75Pi}为机组的运行出力下限;
进一步的,在步骤2)确定机组最优工作计划时,为使燃气机组尽量在负荷水平较高的时段开机发电,在确定机组最优工作位置时,将连续时段的平均负荷水平作为启发信息,根据开机时长Ti,n与负荷曲线,搜索机组面临负荷平均值最高的Ti,n个时段,作为机组的可行连续开机时段,见下式:
式中,为运行时间为Ti,n的情况下,机组i完成启动后开始进行调峰发电的时间,即与运行时间Ti,n对应的最优工作位置。
通过以上步骤,即可得到机组的可行连续开机时段集合,如下式所示:
式中,意为当机组i的运行时长为Ti,n时,机组在第时段至第时段发电可以最大限度削弱电网高峰负荷,该时段即为与出力时长Ti,n对应的最优连续开机时段。
进一步的,在步骤3)切负荷计算中,在采用切负荷方法前,除确定负荷需求外,还需要计算机组的控制电量,即从给定的目标电量中扣除启停阶段的发电量,见下式:
式中,Ei,open与Ei,close分别为机组i启动和停机阶段的的发电量,Ei,control为机组控制电量,Ei,cal为切负荷计算电量;
以上述电量为控制目标、截取得到的负荷过程为启发条件,进行切负荷计算,得到计算中间结果集
进一步的,在步骤5)电量控制中;对计算中间结果集中的各元素计算其日发电量Ei,cal',并与机组控制电量Ei,control进行比较;对于电量偏差大于5%的控制,需对切负荷计算电量进行修正,如下式所示,并重新进行切负荷计算,直至满足机组电量约束;
在保证机组出力过程可满足机组电量约束后,可得机组i在开机时段为的情况下对应的初步出力过程即得到机组初步出力过程集合
进一步的,在步骤6)启停过程修正中,包括以下步骤:
601)机组启停阶段出力过程模拟;根据初始出力过程,结合机组自身特性,使用下式对机组的热态启动过程与停机过程进行模拟,并与上文得到的初始出力过程进行衔接确定机组日发电出力过程;
602)开机临界情况修正;在修正机组开机阶段出力过程时,可能会出现以下临界情况:从调度期第一个时段开始至时段其所包含的时段小于机组开机所用时间Ti open,即其处理方法为:判断机组前一日末时段出力plast,若plast≠0,则采用下式确定机组在计划日内前Ti open时段的出力,尽量使机组的相邻日出力衔接过程满足爬坡约束;
式中,为机组i在个时段间的出力波动大小,计算方法见下式
若plast=0,则将机组在计划日前Ti open个时段内的出力置为0,并在该时间段内按照安排机组开机过程,以保证机组正常启动;修正示意图见图4;
603)停机临界过程修正;在修正机组停机阶段出力过程时,可能会出现以下临界情况:时段至调度期最后一个时段,余留时段小于机组停机所用时间Ti close,即其处理方法为:计算机组从切负荷结果末时段至计划日末时段共计时段内持续出力所发电量Ei,continue,如下式所述;
将该电量与机组停机过程所发电量Ei,close比较,若Ei,continue>Ei,close,则将该时间段内的出力置为0,并在该时间段内安排机组停机,保证机组正常关停;
若Ei,continue≤Ei,close,则采用下式确定机组在时段的出力;
有益效果:本技术方案兼顾电网调峰需求与燃气机组运行限制,突破了以往燃气机组高峰时段固定出力的运行方式,提高了对负荷调节的灵活性与燃气机组对电网高峰负荷的跟踪响应能力,较实际发电计划具有更好的调峰效果。可以充分释放燃气机组在高峰负荷时段的调峰空间,有效提高对电网高峰负荷的跟踪响应能力,对气电装机比重大的广东、江苏、上海、浙江等电网燃气机组调峰调度具有重要的借鉴价值。
附图说明
图1是负荷过程截取示意图;
图2是启停过程修正示意图;
图3是开机过程临界情况1处理示意图;
图4是开机过程临界情况2处理示意图;
图5是停机过程临界情况1处理示意图;
图6是停机过程临界情况2处理示意图;
图7是冬季典型日燃气机组计算出力过程与实际出力过程比较图;
图8是夏季典型日燃气机组计算出力过程与实际出力过程比较图;
图9是冬季典型日典型机组及电厂出力过程对比图;
图10是冬季典型日典型机组及电厂出力过程对比图;
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
在我国电网负荷及其峰谷差快速增加、系统调峰压力不断加大、调峰问题突出的情况下,如何充分发挥燃气机组调峰性能对缓解以火电为主电网的巨大调峰压力尤为关键。针对当前燃气发电机组运行方式对负荷水平变化波动并不敏感、对局部负荷“毛刺”调节困难的问题,本发明揭示一种日启停燃气机组调峰运行方法,该方法以计划电量作为单机控制目标,考虑出力上下限确定机组开机时长范围,并以负荷高低为启发信息,搜索确定可行的连续开机时段集合;考虑可调出力下限,采用改进切负荷策略优化确定每种开机方案的高峰出力过程,并以余荷均方差最小为准则选择最优的开机运行方案和机组发电计划。
本发明旨在根据电网日负荷需求和电站日控制电量,在已知燃气机组开停机方式的条件下,合理安排机组的日出力运行过程,以有效调节负荷波动,削减负荷峰谷差。为保证电网和电站的安全稳定,机组运行控制条件和需求如下:
(a)机组日发电量约束
式中,Pi,t为机组i在t时段的出力;Ei为机组i的日计划发电量。
(b)机组出力出力上下限约束
式中为机组i在t时段的出力上限,Pi 为机组i的最小技术出力。
(c)机组爬坡能力约束
|Pi,t-Pi,t-1|≤Ri
式中,Ri为机组i的最大爬坡能力。
(d)机组最小持续时间约束
为防止出力波动过于频繁,本技术方案使用机组最小持续时间约束对机组在一轮出力升降过程中最高或最低点需维持的最小时段进行控制。
(Pi,t-α-Pi,t-α-1)(Pi,t-Pi,t-1)≥0,α=1,2,...,tei-1
式中,tei为机组i在一轮出力升降过程中最高或最低点需持续的最小时段数。
(e)机组最小开机持续时段约束
为防止燃气机组的单次开机运行时间过短,减少机组寿命,增加电厂发电成本,本技术方案使用该约束对机组的最小运行时间进行控制。一般而言,机组从启动至停机之间的时间应不小于6h。
式中,tgi为机组i的最小开机持续时段数。
本发明使用混合启发搜索策略,根据约束(a)、(b)、(e),对机组可行连续开机时段集合进行搜索,使机组尽可能运行在高负荷时段,充分发挥机组调峰作用。该部分分两步完成,如下所述。
第一步:计算机组出力时长范围。根据机组的日发电量约束、出力上下限约束,以及最小开机持续时间约束,计算机组当日所有可行的出力时长(不包含启停阶段);如下式所示。
Ti,max=(Ei-Ei,open-Ei,close)/Max{Pi ,0.75Pi}
Ti,min≤Ti,n≤Ti,max
式中,Ei,open与Ei,close分别为机组i启动和停机阶段的的发电量;Ti,max、Ti,min为机组i在该日的最大最小运行时间;tgi为机组i的最小开机持续时段数;Ti,n为机组在该日第n个可行的运行时间;Max{Pi ,0.75Pi}为机组的运行出力下限。
第二步:确定机组最优工作计划。为使燃气机组尽量在负荷水平较高的时段开机发电,在确定机组最优工作位置时,将连续时段的平均负荷水平作为启发信息,根据开机时长Ti,n与负荷曲线,搜索机组面临负荷平均值最高的Ti,n个时段,作为机组的可行连续开机时段,见下式:
式中,为运行时间为Ti,n的情况下,机组i完成启动后开始进行调峰发电的时间,即与运行时间Ti,n对应的最优工作位置。
通过以上步骤,即可得到机组的可行连续开机时段集合,如下式所示。
式中,意为当机组i的运行时长为Ti,n时,机组在第时段至第时段发电可以最大限度削弱电网高峰负荷,该时段即为与出力时长Ti,n对应的最优连续开机时段。
本发明引入切负荷策略策略,根据约束(a)~(d),对机组出力过程进行计算,在优化机组出力的同时兼顾了机组运行出力波动约束和调峰深度等复杂控制要求。该部分主要分为两步,其过程如下:
第一步:负荷过程截取。对于机组i的可行连续开机时段集合中的元素截取机组面临负荷中相应数据,作为切负荷算法的输入条件,如图1所示。通过该步骤,可以避免其他非开机时段参与切负荷计算,确保了结果的合理性。
第二步:切负荷计算。该步骤使用切负荷算法,对燃气机组可行出力过程(不含启停阶段)进行计算。该步骤分为两个子步骤,如下所述:
(a)在采用切负荷方法前,除确定负荷需求外,还需要计算机组的控制电量,即从给定的目标电量中扣除启停阶段的发电量,见下式:
式中,Ei,open与Ei,close分别为机组i启动和停机阶段的的发电量,Ei,control为机组控制电量,Ei,cal为切负荷计算电量。
以上述电量为控制目标、截取得到的负荷过程为启发条件,进行切负荷计算,得到计算中间结果集
(b)电量控制。对计算中间结果集中的各元素计算其日发电量Ei,cal',并与机组控制电量Ei,control进行比较。对于电量偏差大于5%的控制,需对切负荷计算电量进行修正,如下式所示,并重新进行切负荷计算,直至满足机组电量约束。
在保证机组出力过程可满足机组电量约束后,可得机组i在开机时段为的情况下对应的初步出力过程即得到机组初步出力过程集合
对于机组初步出力过程集合,本发明根据约束(a)~(d),对机组机组启停过程进行修正,以得到计划日机组可行出力过程集合该部分主要分为三步,其过程如下:
第一步:机组启停阶段出力过程模拟。根据初始出力过程,结合机组自身特性,使用下式对机组的热态启动过程与停机过程进行模拟,并与上文得到的初始出力过程进行衔接确定机组日发电出力过程,如图2所示。
第二步:开机临界情况修正。在修正机组开机阶段出力过程时,可能会出现以下临界情况:从调度期第一个时段开始至时段其所包含的时段小于机组开机所用时间Ti open,即其处理方法为:判断机组前一日末时段出力plast,若plast≠0,则采用下式确定机组在计划日内前Ti open时段的出力,尽量使机组的相邻日出力衔接过程满足爬坡约束,其修正示意图见图3。
式中,为机组i在个时段间的出力波动大小,计算方法见下式
若plast=0,则将机组在计划日前Ti open个时段内的出力置为0,并在该时间段内按照安排机组开机过程,以保证机组正常启动。修正示意图见图4。
第三步:停机临界过程修正。在修正机组停机阶段出力过程时,可能会出现以下临界情况:时段至调度期最后一个时段,余留时段小于机组停机所用时间Ti close,即其处理方法为:计算机组从切负荷结果末时段至计划日末时段共计时段内持续出力所发电量Ei,continue,如下式所述。
将该电量与机组停机过程所发电量Ei,close比较,若Ei,continue>Ei,close,则将该时间段内的出力置为0,并在该时间段内按照式(16)安排机组停机,保证机组正常关停;其修正示意图见图5。
若Ei,continue≤Ei,close,则采用下式确定机组在时段的出力。其修正示意图见图6。
根据上述思想,按照下述步骤(1)-(7)即可获得可行的机组调峰运行计划:
(1)计算机组出力时长范围。根据机组的日发电量约束、出力上下限约束,以及最小开机持续时间约束,计算机组当日所有可行的出力时长(不包含启停阶段){Ti,1,Ti,2,···,Ti,n},Ti,min≤Ti,n≤Ti,max;
(2)确定机组最优工作位置。以连续时段的平均负荷水平作为启发信息,根据开机时长集合{Ti,1,Ti,2,···,Ti,n}中的各元素与负荷曲线,搜索机组面临负荷平均值最高的Ti,n个时段,得到机组的可行连续开机时段
(3)负荷过程截取。对于机组的可行连续开机时段集合中的元素截取机组面临负荷中相应数据;
(4)切负荷计算。以步骤(3)中得到的负荷过程为启发条件,以机组扣除启停阶段发电量后的计划电量作为算法控制目标,进行切负荷计算。得到计算中间结果集(不包含机组启停阶段)。
(5)电量控制。对计算中间结果集中的各元素计算其偏差电量,若偏差电量大于5%,则调整其控制电量返回步骤(4)重新进行切负荷计算,得到机组初步出力过程集合
(6)启停过程修正。对于机组初步出力过程集合中的每个元素,添加机组的启停过程,并根据机组实际运行情况对启停过程进行修正,得到机组可行出力过程集合
(7)机组出力过程选取。分别计算机组可行出力过程集合中各元素相应的余留负荷过程均方差,并选取均方差最小的方案作为机组的发电运行计划。
现以浙江省燃气机组日前计划制作为例,分别从冬、夏两季各选一个典型日,提取对应的电网负荷及机组电量、开机机组等数据作为计算输入条件,对燃气机组调峰运行计划进行求解,验证本发明所述方法在不同负荷需求下的调峰效果。图7与图8分别为冬夏典型日燃气机组计算出力过程与实际出力过程比较图。图9与图10分别为冬夏典型日典型机组及电厂出力过程对比图。表1、表2分别为冬夏典型日燃机机组调峰结果比较表。
本发明所述方法在两个典型日中均有效调节了电网高峰负荷,减小了电网峰谷差率,提高了电网的日负荷率,调峰效果较实际计划更为显著:在电网峰谷差方面,本发明所述方法在显著提升峰谷差削减比例的同时有效减小了电网余荷的峰谷差率,具有良好的调峰效果;在余荷负荷率方面,本发明所述方法使冬夏典型日剩余负荷的负荷率较原计划增加了0.6%与1.8%的同时,分别使其最小负荷率提高了1.9%和3.2%,说明燃气机组在负荷低谷时期的出力减少,侧面反映了其在高峰时段的调峰电量得到有效增加,调峰效果更好;在余荷均方差方面,本发明方法较电网实际方式的余荷标准差减少402MW(冬季)和523MW(夏季),相应减少幅度分别达到6.6%和17.5%,令电网余留负荷过程更加平稳。此外,本发明计算结果突破了以往高峰时段固定出力的运行方式,以夏季典型日为例,该日7~18时之间,本发明所得机组出力使余荷标准差减小了375MW,确实有效减少了局部负荷“毛刺”,发挥了燃气机组的负荷跟踪调节能力。
表1冬季典型日燃气机组调峰结果比较
表2夏季典型日燃气机组调峰结果比较
上述实施例是提供给本领域技术人员来实现或使用本发明,本领域技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (5)
1.一种日启停燃气机组调峰运行方法,其特征包括以下步骤:
1)计算机组出力时长范围,获取约束条件;所述约束条件包括:
a)机组日发电量约束:
式中,Pi,t为机组i在t时段的出力;Ei为机组i的日计划发电量;
b)机组出力上下限约束:
式中为机组i在t时段的出力上限,Pi为机组i的最小技术出力;
c)机组最小开机持续时段约束为:
式中,tgi为机组i的最小开机持续时段数;机组从启动至停机之间的时间不小于6h;
d)机组爬坡能力约束|Pi,t-Pi,t-1|≤Ri;
式中,Ri为机组i的最大爬坡能力;
e)机组最小持续时间约束:(Pi,t-α-Pi,t-α-1)(Pi,t-Pi,t-1)≥0,α=1,2,...,tei-1;
式中,tei为机组i在一轮出力升降过程中最高或最低点需持续的最小时段数;
并根据机组的日发电量约束、出力上下限约束,以及最小开机持续时间约束,计算机组当日所有可行的出力时长:
Ti,min≤Ti,n≤Ti,max
式中,Ei,open与Ei,close分别为机组i启动和停机阶段的发电量;Ti,max、Ti,min为机组i在该日的最大最小运行时间;tgi为机组i的最小开机持续时段数;Ti,n为机组在该日第n个可行的运行时间;为机组的运行出力下限;
2)确定机组最优工作位置;以连续时段的平均负荷水平作为启发信息,根据开机时长集合{Ti,1,Ti,2,···,Ti,n}中的各元素与负荷曲线,搜索机组面临负荷平均值最高的Ti,n个时段,得到机组的可行连续开机时段式中,为当机组i的运行时长为Ti,n时,机组在第时段至第时段发电可以最大限度削弱电网高峰负荷,该时段即为与出力时长Ti,n对应的最优连续开机时段;
3)负荷过程截取;对于机组的可行连续开机时段集合中的元素截取机组面临负荷中相应数据;
4)切负荷计算;以步骤3)中得到的负荷过程为启发条件,以机组扣除启停阶段发电量后的计划电量作为算法控制目标,进行切负荷计算;得到计算中间结果集其中不包含机组启停阶段;
5)电量控制;对计算中间结果集中的各元素计算其偏差电量,若偏差电量大于设定值时,则调整其控制电量返回步骤4)重新进行切负荷计算,得到机组初步出力过程集合
6)启停过程修正;对于机组初步出力过程集合中的每个元素,添加机组的启停过程,并根据机组实际运行情况对启停过程进行修正,得到机组可行出力过程集合
7)机组出力过程选取;分别计算机组可行出力过程集合中各元素相应的余留负荷过程均方差,并选取均方差最小的方案作为机组的发电运行计划。
2.根据权利要求1所示的一种日启停燃气机组调峰运行方法,其特征在于:在步骤2)确定机组最优工作计划时,为使燃气机组尽量在负荷水平较高的时段开机发电,在确定机组最优工作位置时,将连续时段的平均负荷水平作为启发信息,根据开机时长Ti,n与负荷曲线,搜索机组面临负荷平均值最高的Ti,n个时段,作为机组的可行连续开机时段,见下式:
式中,为运行时间为Ti,n的情况下,机组i完成启动后开始进行调峰发电的时间,即与运行时间Ti,n对应的最优工作位置;
通过以上步骤,即可得到机组的可行连续开机时段集合,如下式所示:
式中,意为当机组i的运行时长为Ti,n时,机组在第时段至第时段发电可以最大限度削弱电网高峰负荷,该时段即为与出力时长Ti,n对应的最优连续开机时段。
3.根据权利要求2所示的一种日启停燃气机组调峰运行方法,其特征在于:在步骤4)切负荷计算中,在采用切负荷方法前,除确定负荷需求外,还需要计算机组的控制电量,即从给定的目标电量中扣除启停阶段的发电量,见下式:
式中,Ei,open与Ei,close分别为机组i启动和停机阶段的发电量,Ei,control为机组控制电量,Ei,cal为切负荷计算电量;
以上述电量为控制目标、截取得到的负荷过程为启发条件,进行切负荷计算,得到计算中间结果集
4.根据权利要求3所示的一种日启停燃气机组调峰运行方法,其特征在于:
在步骤5)电量控制中;对计算中间结果集中的各元素计算其日发电量Ei,cal',并与机组控制电量Ei,control进行比较;对于电量偏差大于5%的控制,需对切负荷计算电量进行修正,如下式所示,并重新进行切负荷计算,直至满足机组电量约束;
在保证机组出力过程可满足机组电量约束后,可得机组i在开机时段为的情况下对应的初步出力过程即得到机组初步出力过程集合
5.根据权利要求4所示的一种日启停燃气机组调峰运行方法,其特征在于:在步骤6)启停过程修正中,包括以下步骤:
601)机组启停阶段出力过程模拟;根据初始出力过程,结合机组自身特性,使用下式对机组的热态启动过程与停机过程进行模拟,并与得到的初始出力过程进行衔接确定机组日发电出力过程;
602)开机临界情况修正;在修正机组开机阶段出力过程时,可能会出现以下临界情况:从调度期第一个时段开始至时段其所包含的时段小于机组开机所用时间Ti open,即其处理方法为:判断机组前一日末时段出力plast,若plast≠0,则采用下式确定机组在计划日内前Ti open时段的出力,尽量使机组的相邻日出力衔接过程满足爬坡约束;
式中,为机组i在个时段间的出力波动大小,计算方法见下式
若plast=0,则将机组在计划日前Ti open个时段内的出力置为0,并在该时间段内按照安排机组开机过程,以保证机组正常启动;
603)停机临界过程修正;在修正机组停机阶段出力过程时,可能会出现以下临界情况:时段至调度期最后一个时段,余留时段小于机组停机所用时间Ti close,即其处理方法为:计算机组从切负荷结果末时段至计划日末时段共计时段内持续出力所发电量Ei,continue,如下式所述;
将该电量与机组停机过程所发电量Ei,close比较,若Ei,continue>Ei,close,则将该时间段内的出力置为0,并在该时间段内安排机组停机,保证机组正常关停;
若Ei,continue≤Ei,close,则采用下式确定机组在时段的出力:
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