CN108090666B - 一种含aa-caes的电网电能与备用容量的协同调度方法 - Google Patents

一种含aa-caes的电网电能与备用容量的协同调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含AA‑CAES的电网电能与备用容量协同调度方法，包括：建立包含购电成本、购买备用量成本以及弃风成本的电网电能与备用容量协同调度模型的目标函数；建立包含AA‑CAES电站运行约束、AA‑CAES电站备用容量约束、系统约束、常规机组约束的电网电能与备用容量协同调度模型的约束条件，系统约束中正负备用容量约束用模糊机会约束形式表示；将常规机组约束中系统正负备用容量约束的风电机组出力误差和负荷预测误差模糊数进行清晰等价处理，并将AA‑CAES电站运行约束线性化处理，获得的电网电能与备用容量协调调度的清晰等价模型；用优化软件求解清晰等价模型获得电网运营商的最优电能和备用容量购置方案。

Description

一种含AA-CAES的电网电能与备用容量的协同调度方法
技术领域
本发明属于电力系统日前优化调度领域，更具体地，涉及一种含AA-CAES的电网电能与备用容量的协同调度方法。
背景技术
储能技术是实现风电规模化利用，提高电力系统运行经济性、安全性的关键技术，被称为能源革命的支撑技术。在诸多储能技术中，绝热压缩空气储能技术以其具有成本低、寿命长、效率高、不依赖于化石燃料、储能容量大等优点，被认为是目前最具发展潜力的大规模储能技术之一。因此，研究含先进绝热压缩空气储能(Advanced AdiabaticCompressed Air Energy Storage，AA-CAES)电站的电力系统调度策略具有重要的理论与现实意义。此外，随着电力系统备用容量市场的不断成熟与完善，备用容量不再是发电公司的无偿服务，因此，亟需开展电力系统电能-备用联合优化调度策略的研究，实现电网运营商在电能购置计划和备用容量购置计划方面的综合最优。
现阶段关于电力系统日前优化调度的研究中，尚未见同时考虑先进绝热压缩空气储能站参与日前电能市场和日前备用市场的电力系统调度策略研究，且未见关于先进绝热压缩空气储能站运行约束和备用特性的详细分析。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种含AA-CAES的电网电能与备用容量协同调度方法，其目的在于解决现有调度方法在电网电能调度和备用容量调度中由于未考虑AA-CAES电站参与运行而导致电网运行成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种含AA-CAES的电网电能与备用容量协同调度方法，包括如下步骤：
步骤1：建立包含购电成本、购买备用量成本以及弃风成本的电网电能与备用容量协同调度模型的目标函数；
步骤2：建立包含先进绝热压缩空气储能站运行约束、先进绝热压缩空气储能站备用容量约束、系统约束、常规机组运行约束的电网电能与备用容量协同调度模型的约束条件，系统约束中系统正备用容量约束和负备用容量约束的均用模糊机会约束的形式表示；
步骤3：将系统约束中系统正备用容量约束和负备用容量约束进行清晰等价处理，并将先进绝热压缩空气储能站运行约束进行线性化处理，获得电网电能与备用容量协调调度清晰等价模型；
其中，购电成本包括购买常规机组电量成本和购买先进绝热压缩空气储能站电量成本，购买备用容量成本包括从常规机组购买的正负负荷备用容量成本、从常规机组购买的事故备用容量成本、从先进绝热压缩空气储能站购买正负负荷备用容量成本以及从先进绝热压缩空气储能站购买事故备用容量成本。
优选地，根据公式
Figure BDA0001506484950000021
电网电能与备用容量协同调度模型的目标函数。
优选地，先进绝热压缩空气储能站运行约束包括：
压缩功率约束，用于表示压缩功率、流入压缩机气体流量、流入压缩机气体温度以及压缩机气体压缩比之间关系；
压缩功率上下限约束，用于约束压缩功率在允许的压缩功率范围内；
发电功率约束，用于约束发电功率、流入膨胀机气体流量、流入膨胀机气体温度以及膨胀机膨胀比之间关系；
发电功率上下限约束，用于约束发电功率在允许的发电功率范围内；
储气室气压变化率约束，用于约束储气室气压变化率、储气室进气口气温、储气室内气温、储气室体积、流入压缩机的流量、流入膨胀机的流量以及储气室壁温度之间的关系；
储气室气压上下限约束，用于表示储气室气压在允许的范围之内；
换热器吸热功率约束，用于约束换热器吸热功率、流入压缩机气流量、流入压缩机气体温度、压缩机气体压缩比以及压缩过程中载热介质温度之间的关系；
换热器放热功率约束，用于约束换热器放热功率、流入膨胀机气流量、流入膨胀机气体温度、储气室内气温、膨胀机气体膨胀比以及发电过程中载热介质温度之间的关系；
储热器储热量上下限约束，用于约束储热器储热量在允许的范围内；以及
储能电站运行工况约束，用于约束储能电站不能同时运行在压缩工况或发电工况。
优选地，根据如下公式获得先进绝热压缩空气储能站运行约束：
根据公式
Figure BDA0001506484950000031
获得压缩功率约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000032
获得压缩功率上下限约束；
根据
Figure BDA0001506484950000033
公式获得发电功率约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000034
获得发电功率上下限约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000035
获得储气室气压变化率约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000036
获得储气室气压上下限约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000037
获得换热器吸热功率约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000038
获得换热器放热功率约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000039
获得储热器储热量上下限约束；
根据公式vC,t+vG,t≤1获得储能电站运行工况约束。
优选地，当先进绝热压缩空气储能站选择保持压缩工况提供正负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000041
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向停机工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000042
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向发电工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000043
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由停机工况向发电工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000044
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站维持发电工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000045
获得正负荷备用容量约束。
优选地，当先进绝热压缩空气储能站维持发电工况提供负负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000046
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由发电工况向停机工况切换提供负负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000047
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由发电工况向压缩工况切换提供负负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000048
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由停机工况向压缩工况切换提供负负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000049
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站选择保持压缩工况提供负负荷备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000051
获得负负荷备用容量约束。
优选地，当先进绝热压缩空气储能站选择保持压缩工况提供事故备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000052
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向停机工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000053
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向发电工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000054
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由停机工况向发电工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000055
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站维持发电工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure BDA0001506484950000056
获得事故备用量约束。
优选地，根据公式
Figure BDA0001506484950000057
获得正负荷备用容量约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000058
获得负负荷备用容量约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000059
获得事故备用容量约束。
优选地，根据如下公式获得常规机组运行约束：
根据公式PGi,min≤PGi,t≤PGi,max获得常规机组出力上下限约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000061
获得常规机组爬坡和滑坡约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000062
获得常规机组最小持续开机和停运时间约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000063
获得常规机组正负荷备用约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000064
获得常规机组负负荷备用约束；
根据公式
Figure BDA0001506484950000065
获得常规机组事故备用约束。
优选地，当AA-CAES维持发电工况提供负负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES负负荷备用容量在AA-CAES维持发电工况时5min内所能提供的功率向下调节范围内；
当AA-CAES由发电工况向停机工况切换提供负负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES负负荷备用容量为AA-CAES的发电功率。
当AA-CAES由发电工况向压缩工况切换提供负负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES负负荷备用容量在AA-CAES由发电工况切换到压缩工况时5min内所能提供的功率向下调节范围内；
当AA-CAES由停机工况向压缩工况切换提供负负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES负负荷备用容量为AA-CAES由停机工况切换压缩工况时5min内所能提供的功率向下调节范围内；
当AA-CAES选择保持压缩工况提供负负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES负负荷备用容量为AA-CAES维持压缩工况时5min内所能够提供的功率向下调节范围内。
优选地，当AA-CAES选择保持压缩工况提供事故备用量时，电网运营商购买的AA-CAES事故备用容量为AA-CAES维持压缩工况时15min内所能够提供的功率向上调节范围内；
当AA-CAES由压缩工况向停机工况切换提供事故备用量时，电网运营商购买的AA-CAES事故备用容量为AA-CAES的压缩功率；
当AA-CAES由压缩工况向发电工况切换提供事故备用量时，电网运营商购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES由压缩工况切换至发电工况时15min内所能提供的功率向上调节范围内；
当AA-CAES由停机工况向发电工况切换提供事故备用量时，电网运营商购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES由停机工况切换至发电工况时15min内所能提供的功率向上调节范围内；
当AA-CAES维持发电工况切换提供事故备用量时，电网运营商购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES维持发电工况时15min内所能提供的功率向上调节范围内。
优选地，当AA-CAES选择保持压缩工况提供正负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES维持压缩工况时5min内所能够提供的功率向上调节范围内；
当AA-CAES由压缩工况向停机工况切换提供正负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES正负荷备用容量为AA-CAES压缩功率；
当AA-CAES由压缩工况向发电工况切换提供正负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES由压缩工况切换至发电工况时5min内所能提供的功率向上范围内；
当AA-CAES由停机工况向发电工况切换提供正负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES由停机工况切换至发电工况时5min内所能提供的功率向上调节范围内；
当AA-CAES维持发电工况切换提供正负荷备用量时，电网运营商购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES维持发电状态时5min内所能提供的功率向上调节范围内。
优选地，系统约束中包括备用容量约束，备用容量约束包括：
系统正负荷备用容量约束，用于表示常规机组提供的正负荷备用量、压缩空气储能电站的正负荷备用量大于因风电、负荷预测误差引起的系统功率缺额的置信度大于置信度阈值；
系统负负荷备用容量约束，用于表示常规机组提供的负负荷备用量、压缩空气储能电站的负负荷备用量大于因风电、负荷预测误差引起的系统功率缺额的置信度大于置信度阈值；以及
系统事故备用容量约束，用于表示常规机组提供的事故备用量、压缩空气储能电站的事故备用量大于任意常规机组出现故障后的功率缺额。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明提供的电力系统的调度方法，将先进绝热压缩空气储能站考虑在内，建立包含向常规机组和先进绝热压缩空气储能站购买电量成本、弃风成本、向常规机组和先进考虑常规机组购买正负负荷备用电量、事故备用电量的成本，同时建立包含先进绝热压缩空气储能站的运行约束、备用量约束、系统约束、常规机组约束，进而建立电网电能与备用容量协同调度模型，将模糊机会约束转换为其对应的清晰等价形式，并将先进绝热压缩空气储能站运行约束进行线性化处理，采用优化软件对转换后的优化调度模型进行求解，获得电网运营商电能购置计划和备用容量购置计划。
附图说明
图1为本发明提供的含AA-CAES的电力系统电能与备用容量的调度方法的流程图；
图2为本发明提供的次日系统负荷和次日风电出力数据；
图3为本发明提供的修改版IEEE 30节点系统的拓扑图；
图4为本发明提供的含AA-CAES的电力系统电能与备用容量的调度方法的原理示意图；
图5为本发明提供的AA-CAES正负荷备用调节范围示意图；
图6为本发明提供的AA-CAES负负荷备用调节范围示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明详细考虑了先进绝热压缩空气储能站的运行约束和备用约束，提出了一种含先进绝热压缩空气储能站的电力系统电能-备用联合调度模型，该模型以最小化电网运营商的购买电能成本、购买备用容量成本和弃风惩罚成本为优化目标，能够同时制定综合最优的电网运营商电能购置计划和备用容量购置计划。将模糊机会约束转换为其对应的清晰等价形式，并将先进绝热压缩空气储能站运行约束进行线性化处理，采用优化软件对转换后的优化调度模型进行求解，获得电网运营商电能购置计划和备用容量购置计划。算例表明此方法能够有效降低电网运营商的运行成本。
本发明提供的一种含绝热压缩空气储能的电网电能与备用容量协同调度方法实施例，如图1所示，包括如下步骤：
(1)选取次日系统负荷和风电出力数据如图2所示，电网拓扑图如图3所示，常规机组调度参数如表1所示，风电不确定性信息、负荷不确定性信息和弃风成本如表2所示，先进绝热压缩空气储能电站调度参数如表3所示；输电线路传输容量限制参数如表4所示。
表1常规机组调度参数
Figure BDA0001506484950000092
表2风电不确定性信息、负荷不确定性信息和弃风成本
参数名称 数值 单位
风电最大误差比例系数 0.2 —
负荷最大误差比例系数 0.05 —
弃风成本 50 $/MW
系统备用约束置信度 0.95 —
表3先进绝热压缩空气储能电站调度参数
Figure BDA0001506484950000091
Figure BDA0001506484950000101
表4输电线路传输容量限制参数
线路名称 数值 单位
线路12-13 350 MW
线路9-11 250 MW
线路9-10 350 MW
其余线路 210 —
图4为本发明提供的含AA-CAES的电力系统电能与备用容量的调度方法的原理示意图，该调度方法主要制定绝热压缩空气储能电站、常规机组以及风电场的电能购置方案和备用容量购置方案，因此本发明提供的调度方法建立的电力系统调度模型如下：
2)建立电力系统调度模型中的目标函数，目标函数共分为3项，第一项F1表示电网运营商购买电能的成本，第二项F2表示电网运营商购买备用容量的成本，第三项F3表示电网运营商在弃风时受到的惩罚成本，目标函数如下：
Figure BDA0001506484950000111
式中，T为日前调度总时段数；NG为常规机组总数。bGi和cGi为常规机组i的电量报价系数；SGi,t为常规机组i在时段t的启动成本；PGi,t为常规机组i在时段t的出力；bCAES为AA-CAES的单位电量报价系数；PCAESC,t表示时段t的压缩功率。
Figure BDA0001506484950000112
和
Figure BDA0001506484950000113
分别表示电网运营商在时段t从常规机组i购买的正负荷备用容量和负负荷备用容量；
Figure BDA0001506484950000114
为电网运营商在时段t从常规机组i购买的事故备用容量；
Figure BDA0001506484950000115
和
Figure BDA0001506484950000116
分别表示电网运营商在时段t购买的AA-CAES正负荷备用容量和负负荷备用容量；
Figure BDA0001506484950000117
表示电网运营商在时段t从AA-CAES购买的事故备用容量；αGi和αCAES分别为常规机组i和AA-CAES的正负荷备用容量购买单价；βGi和βCAES分别为常规机组i和AA-CAES的负负荷备用容量购买单价；γGi和γCAES为常规机组i和AA-CAES的事故备用容量购买单价，λw为单位弃风成本；Wt为时段t的弃风容量，时段t的弃风容量的值大于等于0且小于等于风电出力预测值。
第一项F1表示电网运营商购买常规机组输出电能的成本和购买AA-CAES输出电能的成本。第二项F2表示前两项表示电网运营商从常规机组购买的正负荷备用容量、负负荷备用容量以及事故备用容量，第二项F2表示后两项表示电网运营商从AA-CAES购买的正负荷备用容量、负负荷备用容量以及事故备用容量。第三项F3表示弃风成本。
(3)建立先进绝热压缩空气储能站的约束，包括先进绝热压缩空气储能站运行约束和先进绝热压缩空气储能站备用容量约束，先进绝热压缩空气储能站运行约束用于约束先进绝热压缩空气储能站在运行过程各参数，先进绝热压缩空气储能站备用容量约束用于约束先进绝热压缩空气储能站提供备用容量在允许的范围内。
1)先进绝热压缩空气储能站运行约束包括：压缩功率约束，压缩功率上下限约束，发电功率约束，发电功率上下限约束，储气室气压约束，储气室气压上下限约束，换热器吸热功率约束、换热器放热功率约束、储热器储热量约束以及储能电站运行工况约束，分别表示如下：
压缩功率约束，用于表示压缩功率、流入压缩机气体流量、流入压缩机气体温度以及压缩机气体压缩比之间关系。其表示式如下：
Figure BDA0001506484950000121
式中，PCAESG,t表示时段t的发电功率，ηc表示压缩过程效率；
Figure BDA0001506484950000122
表示时段t流入压缩机的流量；γ表示空气的比热比；Rg表示理想气体常数；nc表示压缩机总级数；Tc,k,in和Tc,nc,in分别表示进入第k级压缩机和末级压缩机的空气温度；βc,k和βc,nc,t分别表示第k级压缩机的额定压缩比和末级压缩机在时段t的压缩比，其与储气室气压有关。
压缩功率上下限约束，用于约束压缩功率在允许的压缩功率范围内。其表示式如下：
PCAESC,minvC,t≤PCAESC,t≤PCAESC,maxvC,t (3)
式中，PCAESC,min和PCAESC,max分别表示压缩功率下限和上限；vC,t为二进制变量，用于表示AA-CAES是否处于压缩工况，当AA-CAES处于压缩工况时，vC,t＝1，反之，vC,t＝0。
发电功率约束，用于约束发电功率、流入膨胀机气体流量、流入膨胀机气体温度以及膨胀机膨胀比之间关系。其表示式如下：
Figure BDA0001506484950000123
式中，
Figure BDA0001506484950000124
表示时段t流入膨胀机的流量；Tg,j,in,t表示t时段进入第j级膨胀机的空气温度，其与储气室气温相关；ng表示膨胀机级数；βg,j表示第j级膨胀机额定膨胀比。
发电功率上下限约束，用于约束压缩功率在允许的压缩功率范围内。其表达式如下：
PCAESG,minvG,t≤PCAESG,t≤PCAESG,maxvG,t (5)
式中，PCAESG,min和PCAESG,max分别表示发电功率下限和上限；vG,t为二进制变量，用于表示AA-CAES是否处于发电工况，当AA-CAES处于发电工况时，vG,t＝1，反之，vG,t＝0。
储气室气压变化率约束，用于约束储气室气压变化率、储气室进气口气温、储气室内气温、储气室体积、流入压缩机的流量、流入膨胀机的流量以及储气室壁温度之间的关系，其表示如下：
Figure BDA0001506484950000131
式中，
Figure BDA0001506484950000132
表示储气室在时段t的气压变化率；Tst,in和Tst,t分别表示储气室进气口气温和储气室内气温；Vst表示储气室体积；
Figure BDA0001506484950000133
和
Figure BDA0001506484950000134
分别表示自然对流传热系数和强迫对流传热系数；Twall表示储气室壁的温度。
储气室气压上下限约束，用于表示储气室气压在允许的范围之内：
Figure BDA0001506484950000135
式中，pst,t表示储气室在时段t的气压；Δt表示单位调度时长；pst,0表示储气室初始气压，其等于上一个调度周期结束时的储气室气压；pst,min和pst,max分别表示储气室气压下限和上限。
换热器吸热功率约束，用于约束换热器吸热功率、流入压缩机气流量、流入压缩机气体温度、压缩机气体压缩比以及压缩过程中载热介质温度之间的关系：
Figure BDA0001506484950000136
式中，PQc,t表示换热器在时段t的吸热功率；cp,air表示空气的等压比热容；ε表示换热器能效系数；Tcold表示压缩过程中载热介质的温度。
换热器放热功率约束，用于约束换热器放热功率、流入膨胀机气流量、流入膨胀机气体温度、储气室内气温、膨胀机气体膨胀比以及发电过程中载热介质温度之间的关系：
Figure BDA0001506484950000137
式中，PQg,t表示换热器在时段t的放热功率；Thot表示发电过程中载热介质的温度，ηg表示发电过程效率。
储热器储热量上下限约束，用于约束储热器储热量在允许的范围内，其表达式为：
Figure BDA0001506484950000141
式中，QHS,t表示储热器在时段t的储热量；QHS,max表示储热室储热量上限；QHS,0表示储热器的初始储热量，其等于上一个调度周期结束时的储热器储热量。
储能电站运行工况约束，用于约束储能电站只能在发电和储能两种状态切换，其表达式为：
vC,t+vG,t≤1 (11)
2)先进绝热压缩空气储能站备用容量约束包括：正负荷备用约束、负负荷备用约束和事故备用约束。
①储能电站正负荷备用约束：
图5为本发明提供的AA-CAES正负荷备用调节范围示意图，当AA-CAES处于压缩工况时，AA-CAES可以在提供正负荷备用时可以选择保持压缩工况、停机或切换到发电工况。
当AA-CAES保持压缩工况时，正负荷备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000142
式(12)时段t购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES保持压缩状态的所能提供向上功率调节范围内。
当AA-CAES由压缩工况向停机工况切换时，正负荷备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000143
式(13)表示AA-CAES选择由压缩工况切换到停机，电网运营商在时段t购买的AA-CAES正负荷备用容量为AA-CAES在时段t的压缩功率。
当AA-CAES由压缩工况向发电工况切换时，正负荷备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000144
其中，Δt5表示负荷备用响应时间，即5min；
Figure BDA0001506484950000151
表示压缩工况向下爬坡速率；
Figure BDA0001506484950000152
表示发电工况向上爬坡速率；ΔtG,on表示先进绝热压缩空气储能站从停机工况到最小发电功率的时间；ΔtC,off表示先进绝热压缩空气储能站从最小压缩功率到停机工况的时间；
Figure BDA0001506484950000153
表示受气压下限约束影响的AA-CAES最大发电功率；
Figure BDA0001506484950000154
表示受储热量下限约束影响的AA-CAES最大发电功率。
式(14)表示在时段t购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES由压缩工况切换至发电状态的所能提供的向上功率调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的动态特性、气压约束以及储热量约束影响的情况。
当AA-CAES处于停机工况时，AA-CAES在提供正负荷备用时需要切换到发电工况，该情况下储能电站正负荷备用约束如下：
Figure BDA0001506484950000155
式(15)表示在时段t购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES由停机切换至发电状态的所能提供功率向上调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的动态特性、气压约束以及储热量约束影响。
当AA-CAES处于发电工况时，储能电站在提供正负荷备用时需要维持在发电工况，该情况下储能电站正负荷备用约束如下：
Figure BDA0001506484950000156
式(16)表示在时段t购买的AA-CAES正负荷备用容量在AA-CAES保持发电状态的所能提供向上功率调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的气压约束以及储热量约束影响。
②储能电站负负荷备用约束：
当AA-CAES处于发电工况时，储能电站可以在提供负负荷备用时可以选择保持发电工况、停机或切换到压缩工况。
当AA-CAES维持在发电状态时，负负荷备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000157
式(17)表示在时段t购买的AA-CAES负负荷备用容量在AA-CAES保持发电状态的所能提供的向下功率调节范围内。
当AA-CAES由发电状态向停机状态切换时，负负荷备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000161
式(18)表示在时段t购买的AA-CAES负负荷备用容量为AA-CAES电站在t时段的发电功率。
当AA-CAES由发电状态向压缩状态切换时，负负荷备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000162
其中，
Figure BDA0001506484950000163
发电工况向下爬坡速率；
Figure BDA0001506484950000164
表示压缩工况向上爬坡速率；ΔtG,off表示AA-CAES从最小发电功率到停机工况的时间；ΔtC,on表示AA-CAES从停机工况到最小发电功率的时间；
Figure BDA0001506484950000165
表示受气压上限约束影响的AA-CAES最大压缩功率；
Figure BDA0001506484950000166
表示受储热量上限约束影响的AA-CAES最大压缩功率。
式(19)表示在时段t购买的AA-CAES负负荷备用容量在AA-CAES由发电状态向压缩状态切换时所能提供向下功率范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的动态特性、气压约束以及储热量约束影响。
当AA-CAES处于停机工况时，储能电站在提供负负荷备用时需要切换到压缩工况，该情况下储能电站负负荷备用约束如下：
Figure BDA0001506484950000167
式(20)表示在时段t购买的AA-CAES负负荷备用容量在由停机状态向压缩状态切换的所能提供向下功率调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的动态特性、气压约束以及储热量约束影响。
当AA-CAES处于压缩工况时，储能电站在提供负负荷备用时需要维持在压缩工况，该情况下储能电站负负荷备用约束如下：
Figure BDA0001506484950000168
式(21)表示在时段t购买的AA-CAES负负荷备用容量在维持压缩状态切换的所能提供的向下功率调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的气压约束以及储热量约束影响。
③储能电站事故备用约束：
当绝热压缩空气储能电站处于压缩工况时，储能电站可以在提供事故备用时可以选择保持压缩工况、停机或切换到发电工况；
当AA-CAES维持在压缩状态时，储能电站事故备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000171
式(22)表示在时段t购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES维持压缩状态的所能提供的向上功率调节范围内。
当AA-CAES在压缩状态向停机状态切换时，储能电站事故备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000172
式(23)表示在时段t购买的AA-CAES事故备用容量为AA-CAES电站在t时段的压缩功率。
当AA-CAES在压缩状态向发电状态切换时，储能电站事故备用约束分别如下：
Figure BDA0001506484950000173
式(23)表示在时段t购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES由压缩状态到发电状态切换的所能提供的向上功率范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的气压约束以及储热量约束影响。
当绝热压缩空气储能电站处于停机工况时，储能电站在提供事故备用时需要切换到发电工况，该情况下储能电站事故备用约束如下：
Figure BDA0001506484950000174
式(25)表示在时段t购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES由停机状态到发电状态切换的所能提供的向上功率调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的气压约束以及储热量约束影响。
当绝热压缩空气储能电站处于发电工况时，储能电站在提供事故备用时需要维持在发电工况，该情况下储能电站事故备用约束如下：
Figure BDA0001506484950000175
式(26)表示在时段t购买的AA-CAES事故备用容量在AA-CAES维持发电状态切换的所能提供的向上功率调节范围内，上述公式考虑了AA-CAES电站的气压约束以及储热量约束影响。。
(4)建立系统约束，包括：系统功率平衡约束、线路极限传输容量约束和备用容量约束；
1)系统功率平衡约束，用于表示常规机组出力、风电出力、先进绝热压缩空气储能电站发电出力、弃风量、负荷量以及先进绝热压缩空气储能电站压缩功率之间的关系，其表达式如下所示：
Figure BDA0001506484950000181
式中，PW,t和PL,t分别表示时段t的风电出力预测值和负荷预测值。
2)线路极限传输容量约束，用于约束线路传输功率在允许的范围内，其表达式如下所示：
-Pline,l,max≤Pline,l,t≤Pline,l,max (28)
式中，Pline,l,t表示线路l在时段t的传输功率；Pline,l,max表示线路l在时段t的极限传输功率。
3)备用容量约束包括：系统正负荷备用容量约束、系统负负荷备用容量约束和系统事故备用容量约束。
①系统正负荷备用容量约束，用于表示常规机组提供的正负荷备用量、压缩空气储能电站的正负荷备用量大于因负荷、风电预测误差引起的系统功率缺额的置信度大于置信度阈值：
Figure BDA0001506484950000182
式中，Cr{}表示模糊置信度算子；θ表示置信度；
Figure BDA0001506484950000183
和
Figure BDA0001506484950000184
分别表示负荷和风电出力预测误差，它们均采用三角模糊数表示；
Figure BDA0001506484950000185
表示电网运营商从所有常规机组购买的正负荷备用容量下限。
式(29)中，
Figure BDA0001506484950000186
和
Figure BDA0001506484950000187
的三元组表示形式为：
Figure BDA0001506484950000191
式中，kL表示负荷预测最大误差比例；kW表示风电出力预测最大误差比例。
当AA-CAES处于压缩工况下，且在提供正负荷备用时切换到发电工况，此时
Figure BDA0001506484950000192
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000193
当AA-CAES处于压缩工况下，且在提供正负荷备用时切换到停机工况，此时
Figure BDA0001506484950000194
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000195
当AA-CAES处于停机工况下，且在提供正负荷备用时切换到发电工况，此时
Figure BDA0001506484950000196
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000197
当AA-CAES处于压缩工况下，且在提供正负荷备用时保持压缩工况，或当AA-CAES处于发电工况下时(且保持发电工况时)，
Figure BDA0001506484950000198
②系统负负荷备用容量约束，用于表示常规机组提供的负负荷备用量、压缩空气储能电站的负负荷备用量大于因负荷、风电预测误差引起的系统功率缺额的置信度大于置信度阈值：
Figure BDA0001506484950000199
式中，
Figure BDA00015064849500001910
表示电网运营商从所有常规机组购买的负负荷备用容量下限。
当AA-CAES处于发电工况下，且在提供正负荷备用时切换到压缩工况，此时
Figure BDA00015064849500001911
的表达式如下：
Figure BDA00015064849500001912
当AA-CAES处于发电工况下，且在提供正负荷备用时切换到停机工况，此时
Figure BDA00015064849500001913
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000201
当AA-CAES处于停机工况下，且在提供正负荷备用时切换到压缩工况，此时
Figure BDA0001506484950000202
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000203
当AA-CAES处于发电工况下，且在提供正负荷备用时保持发电工况，或当AA-CAES处于压缩工况下时，
Figure BDA0001506484950000204
③系统事故备用容量约束，用于表示常规机组提供的事故备用量、压缩空气储能电站的事故备用量大于任意常规机组出现故障后的功率缺额：
Figure BDA0001506484950000205
式中，n表示故障机组的编号，n从1取到NG；
Figure BDA0001506484950000206
表示常规机组的事故备用购买容量下限。
当AA-CAES处于压缩工况下，且在提供事故备用时切换到发电工况，此时
Figure BDA0001506484950000207
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000208
当AA-CAES处于压缩工况下，且在提供事故时切换到停机工况，此时
Figure BDA00015064849500002013
的表达式如下：
Figure BDA0001506484950000209
当AA-CAES处于停机工况下，且在提供事故备用时切换到发电工况，此时
Figure BDA00015064849500002010
的表达式如下：
Figure BDA00015064849500002011
当AA-CAES处于压缩工况下，且在提供正负荷备用时保持压缩工况，或当AA-CAES处于发电工况下时，
Figure BDA00015064849500002012
(5)建立常规机组运行约束，包括：常规机组出力上下限约束、常规机组爬坡/滑坡约束、常规机组最小持续开机/停运时间约束、常规机组正负荷备用约束、常规机组负负荷备用约束和常规机组事故备用约束。
1)常规机组出力上下限约束，用于约束常规机组出力在允许的范围内：
PGi,min≤PGi,t≤PGi,max (42)
式中，PGi,min表示常规机组i的最小出力；PGi,max表示常规机组i的最大出力。
2)常规机组爬坡和滑坡约束，用于约束常规机组爬坡速率和滑坡速率在允许的范围内：
Figure BDA0001506484950000211
式中，Ri,up为常规机组i的爬坡率；Ri,down为常规机组i的滑坡率；Δt表达单位调度时长。
3)常规机组最小持续开机和停运时间约束，用于约束常规机组最小持续开机和停运在允许范围值内。
Figure BDA0001506484950000212
式中，
Figure BDA0001506484950000219
为常规机组i的持续开机时间；
Figure BDA0001506484950000213
为常规机组i的最小持续运行时间；
Figure BDA0001506484950000214
为常规机组i的持续停机时间；
Figure BDA0001506484950000215
为常规机组i的最小持续停机时间。
4)常规机组正负荷备用约束，用于约束常规机组正负荷备用量在常规机组所能提供的5min向上功率调节范围内：
Figure BDA0001506484950000216
5)常规机组负负荷备用约束，用于约束常规机组负负荷备用量在常规机组所能提供的5min向下功率调节范围内：
Figure BDA0001506484950000217
6)常规机组事故备用约束，用于约束常规机组事故备用量在常规机组所能提供的15min向上功率调节范围内：
Figure BDA0001506484950000218
式中，Δt15表示事故备用响应时间，即15min。
(6)将调度模型中的模糊机会约束转换为其对应的清晰等价形式，并采用优化软件对转换后的调度模型进行求解，获得电网运营商的电能购置方案和备用容量购置方案。
1)将调度模型中的模糊机会约束转换为其对应的清晰等价形式，转换为清晰等价形式的系统正负荷备用约束和系统负负荷备用约束分别表示如下：
转换后的系统正负荷备用约束：
Figure BDA0001506484950000221
转换后的系统负负荷备用约束：
Figure BDA0001506484950000222
2)将绝热压缩空气储能运行约束线性化；线性化主要分两步：
步骤1：将末级压缩机的压缩比采用恒定的额定压缩比代替；将储气室气温Tst,t采用恒定的储气室初始气温代替。
步骤2：将储气室气压变化率约束进行分段线性化。本文算例中，储气室气压变化率约束被分为1段，分段线性化后的储气室气压变化率约束：
Figure BDA0001506484950000223
转换后的模型可以采用优化软件进行求解：如：CPLEX、yalmip、Gurobi等。本算例中采用CPLEX进行求解。
算例设置了2种场景来分析所提出方法的有效性。场景1：仅考虑常规机组参与调度；场景2：考虑常规机组和绝热压缩空气储能参与调度。2种场景下的系统优化结果如表5所示。
表5不同场景下的系统优化结果
Figure BDA0001506484950000224
Figure BDA0001506484950000231
由表5可以看出，考虑AA-CAES参与运行后，电网运营商的购电成本降低了35727元，电网运营商的备用容量购买成本降低了7330元，电网运营商因弃风造成的惩罚成本降低了69584元，电网运营商的总支出成本降低了112641元，约16.04％。
由算例可以看出，采用本发明实施例提出的优化调度方法，能够有效提升常规机组的运行经济性，提升电网运营商的运行经济性，降低系统弃风电量，对电力系统的优化运行具有积极意义。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含AA-CAES的电网电能与备用容量的协同调度方法，其特征在于，包括：
步骤1：建立包含购电成本、购买备用量成本以及弃风成本的电网电能与备用容量协同调度模型的目标函数；
步骤2：建立包含先进绝热压缩空气储能站运行约束、先进绝热压缩空气储能站备用容量约束、系统约束、常规机组运行约束的电网电能与备用容量协同调度模型的约束条件，系统约束中系统正备用容量约束和负备用容量约束的均用模糊机会约束的形式表示；
先进绝热压缩空气储能站运行约束包括：
压缩功率约束，用于表示压缩功率、流入压缩机气体流量、流入压缩机气体温度以及压缩机气体压缩比之间关系；
压缩功率上下限约束，用于约束压缩功率在允许的压缩功率范围内；
发电功率约束，用于约束发电功率、流入膨胀机气体流量、流入膨胀机气体温度以及膨胀机膨胀比之间关系；
发电功率上下限约束，用于约束发电功率在允许的发电功率范围内；
储气室气压变化率约束，用于约束储气室气压变化率、储气室进气口气温、储气室内气温、储气室体积、流入压缩机的流量、流入膨胀机的流量以及储气室壁温度之间的关系；
储气室气压上下限约束，用于表示储气室气压在允许的范围之内；
换热器吸热功率约束，用于约束换热器吸热功率、流入压缩机气流量、流入压缩机气体温度、压缩机气体压缩比以及压缩过程中载热介质温度之间的关系；
换热器放热功率约束，用于约束换热器放热功率、流入膨胀机气流量、流入膨胀机气体温度、储气室内气温、膨胀机气体膨胀比以及发电过程中载热介质温度之间的关系；
储热器储热量上下限约束，用于约束储热器储热量在允许的范围内；以及
储能电站运行工况约束，用于约束储能电站不能同时运行在压缩工况或发电工况；
步骤3：将系统约束中系统正备用容量约束和负备用容量约束进行清晰等价处理，并将先进绝热压缩空气储能站运行约束进行线性化处理，获得电网电能与备用容量协调调度清晰等价模型；
其中，购电成本包括购买常规机组电量成本和购买先进绝热压缩空气储能站电量成本，购买备用容量成本包括从常规机组购买的正负负荷备用容量成本、从常规机组购买的事故备用容量成本、从先进绝热压缩空气储能站购买正负负荷备用容量成本以及从先进绝热压缩空气储能站购买事故备用容量成本。
2.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，根据公式
Figure FDA0002458341550000021
建立电网电能与备用容量协同调度模型的目标函数；
式中，T为日前调度总时段数；NG为常规机组总数；bGi和cGi为常规机组i的电量报价系数；SGi,t为常规机组i在时段t的启动成本；PGi,t为常规机组i在时段t的出力；bCAES为先进绝热压缩空气储能站的单位电量报价系数；PCAESG,t表示时段t的发电功率；
Figure FDA0002458341550000022
和
Figure FDA0002458341550000023
分别表示电网运营商在时段t从常规机组i购买的正负荷备用容量和负负荷备用容量；
Figure FDA0002458341550000024
为电网运营商在时段t从常规机组i购买的事故备用容量；
Figure FDA0002458341550000025
和
Figure FDA0002458341550000026
分别表示电网运营商在时段t购买的先进绝热压缩空气储能站正负荷备用容量和负负荷备用容量；
Figure FDA0002458341550000027
表示电网运营商在时段t从先进绝热压缩空气储能站购买的事故备用容量；αGi和αCAES分别为常规机组i和先进绝热压缩空气储能站的正负荷备用容量购买单价；βGi和βCAES分别为常规机组i和先进绝热压缩空气储能站的负负荷备用容量购买单价；γGi和γCAES为常规机组i和先进绝热压缩空气储能站的事故备用容量购买单价，λw为单位弃风成本；Wt为时段t的弃风容量。
3.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，根据如下公式获得先进绝热压缩空气储能站运行约束：
根据公式
Figure FDA0002458341550000031
获得压缩功率约束；
根据公式PCAESC,minvC,t≤PCAESC,t≤PCAESC,maxvC,t获得压缩功率上下限约束；
根据
Figure FDA0002458341550000032
公式获得发电功率约束；
根据公式PCAESG,minvG,t≤PCAESG,t≤PCAESG,maxvG,t获得发电功率上下限约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000033
获得储气室气压变化率约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000034
获得储气室气压上下限约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000035
获得换热器吸热功率约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000036
获得换热器放热功率约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000037
获得储热器储热量上下限约束；
根据公式vC,t+vG,t≤1获得储能电站运行工况约束；
式中，PCAESC,t表示时段t的压缩功率，ηc表示压缩过程效率；
Figure FDA0002458341550000038
表示时段t流入压缩机的流量；γ表示空气的比热比；Rg表示理想气体常数；nc表示压缩机总级数；Tc,k,in和
Figure FDA0002458341550000039
分别表示进入第k级压缩机和末级压缩机的空气温度；βc,k和
Figure FDA00024583415500000310
分别表示第k级压缩机的额定压缩比和末级压缩机在时段t的压缩比，PCAESC,min和PCAESC,max分别表示压缩功率下限和上限；vC,t为表示先进绝热压缩空气储能站是否处于压缩工况，
Figure FDA00024583415500000311
表示时段t流入膨胀机的流量；Tg,j,in,t表示t时段进入第j级膨胀机的空气温度，其与储气室气温相关；ng表示膨胀机级数；βg,j表示第j级膨胀机额定膨胀比，PCAESG,min和PCAESG,max分别表示发电功率下限和上限；vG,t表示先进绝热压缩空气储能站是否处于发电工况；
Figure FDA0002458341550000041
表示储气室在时段t的气压变化率；Tst,in和Tst,t分别表示储气室进气口气温和储气室内气温；Vst表示储气室体积；
Figure FDA0002458341550000042
和
Figure FDA0002458341550000043
分别表示自然对流传热系数和强迫对流传热系数；Twall表示储气室壁的温度，pst,t表示储气室在时段t的气压；Δt表示单位调度时长；pst,0表示储气室初始气压，pst,min和pst,max分别表示储气室气压下限和上限，PQc,t表示换热器在时段t的吸热功率；cp,air表示空气的等压比热容；ε表示换热器能效系数；Tcold表示压缩过程中载热介质的温度，PQg,t表示换热器在时段t的放热功率；Thot表示发电过程中载热介质的温度，ηg表示发电过程效率；QHS,t表示储热器在时段t的储热量；QHS,max表示储热室储热量上限；QHS,0表示储热器的初始储热量，ηg为先进绝热压缩空气储能站电站发电过程效率。
4.如权利要求1至3任一项所述的调度方法，其特征在于，当先进绝热压缩空气储能站选择保持压缩工况提供正负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000044
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向停机工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000045
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向发电工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000046
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由停机工况向发电工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000047
获得正负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站维持发电工况切换提供正负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000051
获得正负荷备用容量约束；
其中，Δt5表示负荷备用响应时间；
Figure FDA0002458341550000052
表示压缩工况向下爬坡速率；
Figure FDA0002458341550000053
表示发电工况向上爬坡速率；ΔtG,on表示先进绝热压缩空气储能站从停机工况到最小发电功率的时间；ΔtC,off表示先进绝热压缩空气储能站从最小压缩功率到停机工况的时间；
Figure FDA0002458341550000054
表示受气压下限约束影响的先进绝热压缩空气储能站最大发电功率；
Figure FDA0002458341550000055
表示受储热量下限约束影响的先进绝热压缩空气储能站最大发电功率。
5.如权利要求1至3任一项所述的调度方法，其特征在于，当先进绝热压缩空气储能站维持发电工况提供负负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000056
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由发电工况向停机工况切换提供负负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000057
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由发电工况向压缩工况切换提供负负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000058
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由停机工况向压缩工况切换提供负负荷备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000059
获得负负荷备用容量约束；
当先进绝热压缩空气储能站选择保持压缩工况提供负负荷备用量时，根据公式
Figure FDA00024583415500000510
获得负负荷备用容量约束；
其中，
Figure FDA00024583415500000511
发电工况向下爬坡速率；
Figure FDA00024583415500000512
表示压缩工况向上爬坡速率；ΔtG,off表示先进绝热压缩空气储能站从最小发电功率到停机工况的时间；ΔtC,on表示先进绝热压缩空气储能站从停机工况到最小发电功率的时间；
Figure FDA00024583415500000513
表示受气压上限约束影响的先进绝热压缩空气储能站最大压缩功率；
Figure FDA0002458341550000061
表示受储热量上限约束影响的先进绝热压缩空气储能站最大压缩功率。
6.如权利要求1至3任一项所述的调度方法，其特征在于，当先进绝热压缩空气储能站选择保持压缩工况提供事故备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000062
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向停机工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000063
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由压缩工况向发电工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000064
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站由停机工况向发电工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000065
获得事故备用量约束；
当先进绝热压缩空气储能站维持发电工况切换提供事故备用量时，根据公式
Figure FDA0002458341550000066
获得事故备用量约束。
7.如权利要求1至3任一项所述的调度方法，其特征在于，根据公式
Figure FDA0002458341550000067
获得正负荷备用容量约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000068
获得负负荷备用容量约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000069
获得事故备用容量约束；
式中，Cr{}表示模糊置信度算子；θ表示置信度；
Figure FDA00024583415500000610
和
Figure FDA00024583415500000611
分别表示负荷和风电出力预测误差；
Figure FDA0002458341550000071
表示电网运营商从所有常规机组购买的正负荷备用容量下限，
Figure FDA0002458341550000072
表示电网运营商从所有常规机组购买的负负荷备用容量下限，n表示故障机组的编号；
Figure FDA0002458341550000073
表示常规机组的事故备用购买容量下限。
8.如权利要求1至3任一项所述的调度方法，其特征在于，根据如下公式获得常规机组运行约束：
根据公式PGi,min≤PGi,t≤PGi,max获得常规机组出力上下限约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000074
获得常规机组爬坡和滑坡约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000075
获得常规机组最小持续开机和停运时间约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000076
获得常规机组正负荷备用约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000077
获得常规机组负负荷备用约束；
根据公式
Figure FDA0002458341550000078
获得常规机组事故备用约束；
式中，PGi,min表示常规机组i的最小出力；PGi,max表示常规机组i的最大出力，Ri,up为常规机组i的爬坡率；Ri,down为常规机组i的滑坡率；Δt表达单位调度时长，
Figure FDA0002458341550000079
为常规机组i的持续开机时间；
Figure FDA00024583415500000710
为常规机组i的最小持续运行时间；
Figure FDA00024583415500000711
为常规机组i的持续停机时间；
Figure FDA00024583415500000712
为常规机组i的最小持续停机时间，Δt15表示事故备用响应时间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109583012B (zh) * 2018-10-18 2023-03-24 国网安徽省电力有限公司 先进绝热压缩空气储能与风电协同运行调度方法与装置
CN110084465B (zh) * 2019-03-11 2022-03-18 杭州电子科技大学 基于储能的风力发电系统成本/供电可靠性评估方法
CN111313418A (zh) * 2020-04-01 2020-06-19 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种压缩空气储能的电力系统及其调度方法
CN111654020A (zh) * 2020-05-21 2020-09-11 中国南方电网有限责任公司 一种日前电力现货市场出清方法、系统、装置及存储介质
CN113067353B (zh) * 2021-03-05 2022-09-20 华中科技大学 一种考虑csp电站耦合aa-caes电站的系统优化调度方法
CN113595105B (zh) * 2021-07-28 2023-08-04 华中科技大学 一种利用绝热压缩空气储能实现电网调频的方法和系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104901323B (zh) * 2014-03-07 2018-10-16 国网上海市电力公司 一种具有rcaes的电力系统中机组组合的方法
WO2015138602A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Castor Varnell M Rail barrel direct energy transferor piezoelectricity (rbdetp)
CN104092241B (zh) * 2014-07-14 2016-04-20 国家电网公司 一种考虑备用需求的风电消纳能力分析方法
CN105305419B (zh) * 2015-10-12 2017-07-25 山东大学 一种含有压缩空气储能的独立微网容量优化配置方法
CN105244921B (zh) * 2015-10-31 2017-12-05 山西大学 含风火水光气的电力系统调度中的备用容量优化分配方法
CN107026462B (zh) * 2017-06-20 2018-05-04 华北电力大学（保定） 用于风电计划功率跟踪的储能设备控制策略制定方法

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