CN109038622B - 抽水蓄能电站的调峰方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽水蓄能电站的调峰方法、装置及存储介质。所述方法包括步骤：S1、获取负荷高峰曲线和抽蓄电站的待发电能量；S2、获得第一交点和第二交点，第一交点和所第二交点分别为第一台机组的发电启动时间和最后一台机组的发电停止时间；S3、计算单台机组在所述第一台机组的发电启动时间至所述最后一台机组的发电停止时间的时间段的发电能量，计算第一剩余待发电能量；将第一剩余待发电能量作为新的待发电能量；重复S2‑S3获得所有机组的发电启动时间和发电停止时间，完成调峰。实现了抽水蓄能电站精准调峰的效果。此外还包括实现上述方法的装置，及一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及电力调度生产运行技术领域，特别是涉及一种抽水蓄能电站的调峰方法、装置及存储介质。
背景技术
抽水蓄能电站，在高峰时发电调峰，提供电网在平衡困难时期的高价值电能。
根据对实际电网运行数据的分析挖掘，发现目前抽水蓄能电站的启停机的时间安排对于高峰负荷的削峰(调峰)效果并非理想，高峰负荷时期的消纳空间有待优化。电网负荷最高点时刻(此时往往是正备用最紧张的时段)，抽水蓄能电站仅剩最后一两台机组处于发电状态，如果此时负荷持续攀升，很有可能面临因供电能力不足而造成有序用电的情况。目前关注的是抽蓄电站的最大调峰电力是多少而对于它在一段时间内的调峰精准度和产生的效益方面缺未被改善。
发明内容
为了解决上述负荷高峰时段抽水蓄能电站调峰不精准的技术问题，本发明提出一种抽水蓄能电站的调峰方法、装置及存储介质。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种抽水蓄能电站的调峰方法，抽水蓄能电站包括多台机组，按照所述机组的发电启动时间进行排序，所述方法包括以下步骤：
S1、获取负荷高峰曲线和所述抽水蓄能电站的待发电能量；
S2、由水平线与所述负荷高峰曲线构成等于所述待发电能量的面积，获得第一交点和第二交点，所述第一交点和所述第二交点分别为第一台机组的发电启动时间和最后一台机组的发电停止时间；
S3、计算单台机组在所述第一台机组的发电启动时间至所述最后一台机组的发电停止时间的时间段的发电能量，并结合所述待发电能量计算第一剩余待发电能量；将所述第一剩余待发电能量作为新的待发电能量，依次类推，重复步骤S2-S3直至获得所有机组的发电启动时间和发电停止时间，完成调峰。
优选地，在步骤S3之后，还包括调整多台所述机组的发电启动时间。
进一步地，调整多台所述机组的发电启动时间包括以下步骤：
T1、根据最后一台机组的发电启动时间和第一台机组的发电停止时间计算该时间段的单台机组的发电能量，并结合最后一台机组的发电启动时间、第一台机组的发电停止时间、所述水平线和所述负荷高峰曲线构成的面积计算最终剩余待发电能量；
T2、将所述最终剩余待发电能量分摊至多台所述机组，获得各个所述机组的调整后的发电启动时间。
优选地，所述负荷高峰曲线包括次日负荷高峰预测曲线或净负荷高峰曲线。净负荷高峰曲线至原始负荷高峰曲线减去其他已知的发电资源。
优选地，所述发电启动时间和所述发电停止时间的计算公式如下：
其中，S表示第一剩余待发电能量；tm表示第m台机组的发电启动时间，Tn表示倒数第n台机组的发电停止时间，m≥1，n≥1；P1表示负荷高峰曲线在第m 台机组的发电启动时间或倒数第n台机组的发电停止时间对应的功率值；l(t)表示所述负荷高峰曲线。
进一步地，所述第一剩余待发电能量计公式如下：
其中，S抽蓄表示待发电能量，S表示第一剩余待发电能量；tm+1表示第m+1台机组的发电启动时间，Tn-1表示倒数第n-1台机组的发电停止时间；P表示单台发电表示单台机组发电的功率值；l(t)表示负荷高峰曲线t时刻对应的功率值。
本发明还包括一种用于抽水蓄能电站的调峰装置，包括显示器、处理器以及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
此外，本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：负荷高峰曲线和抽蓄电站的待发电能量已知，由负荷高峰曲线和水平线构成等于待发电能量的面积即可得到水平线与负荷高峰曲线的两个交点，分别为第一交点与第二交点，因为第一交点为最早的发电启动时间，第二交点为最晚的发电停止时间，故这两点分别是第一台机组的发电启动时间和最后一台机组的发电停止时间，之后计算在这段时间内，单台机组能够完成的发电能量，并结合待发电能量可计算出第一剩余待发电能量，第一剩余待发电能量还需要由多台其他已知数量的机组去完成，故可将所述第一剩余待发电能量作为新的待发电能量，依次类推，重复步骤S2-S3，每次获得一台机组的发电启动时间和对应的另一台机组的发电停止时间，直至获得所有机组的发电启动时间和发电停止时间，从而将抽水蓄能电站的发电曲线最大程度上拟合了负荷高峰曲线，实现了抽水蓄能电站的精准调峰。
附图说明
图1是本发明实施例1中抽水蓄能电站调峰的方法流程图。
图2是本发明实施例2中次日负荷高峰预测曲线图。
图3是本发明实施例2中抽蓄电站原计划发电曲线图。
图4是本发明实施例2中获取第一台机组发电启动时间和最后一台机组发电停止时间示意图。
图5是本发明实施例2中获取第二台机组发电启动时间和倒数第二台机组发电停止时间示意图。
图6是本发明实施例2中获取第三台机组发电启动时间和倒数第三台机组发电停止时间示意图。
图7是本发明实施例2中优化前后的调峰负荷高峰曲线的对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
结合图1，本实施例提出一种抽水蓄能电站调峰的方法，抽水蓄能电站包括多台机组，按照所述机组的发电启动时间进行排序，所述方法包括以下步骤：
S1、获取负荷高峰曲线和抽水蓄能电站的待发电能量。其中，所述负荷高峰曲线包括次日负荷高峰预测曲线或净负荷高峰曲线。
S2、由水平线与所述负荷高峰曲线构成等于所述待发电能量的面积，获得第一交点和第二交点，所述第一交点和所述第二交点分别为第一台机组的发电启动时间和最后一台机组的发电停止时间。
S3、计算单台机组在所述第一台机组的发电启动时间至所述最后一台机组的发电停止时间的时间段的发电能量，并结合所述待发电能量计算第一剩余待发电能量；将所述第一剩余待发电能量作为新的待发电能量，依次类推，重复步骤 S2-S3直至获得所有机组的发电启动时间和发电停止时间，完成调峰。
S4、调整多台所述机组的发电启动时间。
进一步地，调整多台所述机组的发电启动时间包括以下步骤：
T1、根据最后一台机组的发电启动时间和第一台机组的发电停止时间计算该时间段的一台机组的发电能量，并结合最后一台机组的发电启动时间、第一台机组的发电停止时间、水平线和所述负荷高峰曲线构成的面积计算最终剩余待发电能量；
T2、将所述最终剩余待发电能量分摊至多台所述机组，获得各个所述机组的调整后的发电启动时间。
基于上述实施例，本实施例中的所述发电启动时间和所述发电停止时间的计算公式如下：
其中，S表示第一剩余待发电能量；tm表示第m台机组的发电启动时间，Tn表示倒数第n台机组的发电停止时间，m≥1,n≥1；P1表示负荷高峰曲线在第m 台机组的发电启动时间或倒数第n台机组的发电停止时间对应的功率值；l(t)表示所述负荷高峰曲线。
进一步地，所述第一剩余待发电能量计公式如下：
其中，S发电表示待发电能量，S表示第一剩余待发电能量；tm+1表示第m+1 台机组的发电启动时间，Tn-1表示倒数第n-1台机组的发电停止时间；P单台发电表示单台机组发电的功率值。
本实施例还包括一种用于抽水蓄能电站调峰的装置，包括显示器、处理器以及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
此外，本实施例还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
为了进一步说明上述实施例中的抽水蓄能电站调峰的方法，下面结合更具体的案例进行说明：
实施例2
本实施例提出一种抽水蓄能电站调峰的方法，抽蓄电站(抽水蓄能电站)包括三台负责发电的机组，该方法包括以下步骤：
1、获取图2所示次日负荷高峰预测曲线和由图3所得抽水蓄能电站待发电能量379469兆瓦*分钟。需要说明的是，图2所示次日负荷高峰预测曲线图的横坐标表示时间，纵坐标表示功率，单位为兆瓦(MW)；图3所示抽水蓄能电站待发电能量安排曲线图中横坐标表示时间，纵坐标表示功率，单位为兆瓦(MW)，正值表示发电功率；单台机组的发电功率为300MW。
在负荷高峰时段抽蓄电站的发电面积即为待发电能量。令f(t)为t时刻的发电蓄能出力，那么待发电能量可用f(t)在发电时段的积分S发电来计算。
2、获取第一交点和第二交点：将抽蓄的待发电能量比作一杯水倒入负荷高峰曲线高峰，水平线与负荷高峰曲线的交点就是第一台机组的发电启动时间t1 和第三台机组的发电停止时间T3，计算负荷高峰曲线与水平尺围成的面积S1。令该面积等于抽蓄的待发电能量可求得t1和T3的具体值。抽蓄电站的待发电能量在前一步中已经计算获得。l(t)为t时刻的次日负荷高峰预测曲线对应的功率值，图4中负荷高峰曲线即为l(t)绘制的曲线，为已知量。
如图4所示，水平线移动至该面积等于抽蓄的待发电能量
3、获取第二台机组的发电启动时间t2和倒数第二台机组的发电停止时间T2，本实施例中只有三台机组，故第二台机组与倒数第二台机组为同一机组，
计算负荷高峰曲线与水平线围成的面积为S2，
抽蓄剩余的能量S’等于抽蓄总待发电能量S抽蓄减去第一层发电能量。抽蓄电站每台机组的发电容量为已知，且第一层发电能量等于单台机组容量上一步求得的时间上的积分，
即可求得将剩下的能量S2＝＝179630MW*min，将S2倒入负荷高峰，如图5所示，使得水平线与负荷高峰曲线构成的面积等于S2,可得交点，即为第二台机组的发电启动时间t2和倒数第二台发电停止时间T2。
求得第二台机组发电启动时间t2为18:21和倒数第二台机组的发电停止时间T3为22:58。
4、同步骤3的方法获取第三台机组的发电启动时间t3和倒数第三台机组的发电停止时间T1。
，剩下的发电能量S3＝114287MW*min，将剩下的能量倒入负荷高峰，如图6所示，使得水平线与负荷高峰曲线构成的面积等于S3114287MW*min，水平线与负荷高峰曲线相交点就是抽蓄第三台发电的启动时间(t3)为18:32和倒数第三台的终点(T1)为21:44。
5、微调每一台机组的发电启动时间和发电停止时间，经过上述几个步骤得到的发电曲线完全拟合负荷高峰曲线，因为S3的面积实际不等于单台机组在该时间段的发电能量，还存在差额面积S差额，实际情况发电曲线与负荷高峰曲线不能完全拟合，另一方面机组启动发电需要几分钟左右的时间达到额定容量而关闭发电则非常迅速，因此需要微调启动时间。
考虑到清晨以后负荷高峰曲线快速攀升且抽抽机组关闭迅速，所以将发电终止的时间以前四步算的发电终止时间为准，将每一层发电能量沿着时间轴往前推动，保证总能量不变，完成四台抽蓄机组的匹配。此例中四台机组同时发电的功率为900兆瓦，计算出来的结果为63分钟，即每台机组的启动时间往前推63 分钟。
计算过程如下：
t差额＝S差额/各台机组同时发电的功率
＝56687MW*min/(300MW*3)＝63min。
本实施例中，优化抽蓄电站(精准调峰)后其他发电资源出力较为平稳，波动较小且发电能量聚集在负荷高峰时段，很好地发挥削峰的效果。波动小则其他资源不用反复调整出力造成的能量损耗和机械损伤。
而未优化抽蓄电站(原始调峰)其他发电资源出力在抽蓄发电启动和发电停止时段波动较为明显，造成其他发电资源的出力调整较大，且抽蓄电站的发电能量没有很好地集中在高峰时段，不如优化后的抽蓄调峰经济。
在没有增加调度运行任何额外成本的情况下，达到了抽蓄优化调峰运行的目的，仅需调整各台抽蓄的开机和关机时间即可，效果如图7所示，在高峰时段负荷被精准调整，增大了系统正备用紧张时段的系统安全，缓解了电网的供电紧张并优化了其他资源的出力曲线。
本发明提出的抽水蓄能电站调峰的方法的原理步骤如下：
1、须知晓次荷曲线以及抽水蓄能电站的可发电能量。
2、根据是否已知其他发电资源出力曲线决定是否采用负荷高峰曲线或者净负荷高峰曲线进行能量填充。
3、采用能量分层填充法计算各台机组的启停机时间。
4、根据总能量面积不变的原则微调各机组的启停机时间。
本发明提出的抽水蓄能电站调峰的方法的技术效果还包括：
(1)不需要增加调度运行的任何成本，无费用负担。
(2)制定抽蓄等储能电站的发电计划时采用该方法，可迅速完成各机组的启停机策略制定，简单高效。
(3)精准调峰后可提升在负荷高峰时期的电网的消纳空间，减少清洁能源的弃电损失，充分发挥抽蓄的效益。
(4)采用该方法还可以根据历史实际运行数据开展各类储能电站的运行后评估。可采用实际的运行负荷曲线计算抽蓄电站(或者其他储能电站)机组的启停机策略，用测算出来的启停机策略与实际的启停机策略进行比对分析效益，即可开展运行后评估。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种抽水蓄能电站的调峰方法，抽水蓄能电站包括多台机组，按照所述机组的发电启动时间进行排序，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、获取负荷高峰曲线和抽蓄电站的待发电能量；
S2、由水平线与所述负荷高峰曲线构成等于所述待发电能量的面积，获得第一交点和第二交点，所述第一交点和所述第二交点分别为第一台机组的发电启动时间和最后一台机组的发电停止时间；
S3、计算单台机组在所述第一台机组的发电启动时间至所述最后一台机组的发电停止时间的时间段的发电能量，并结合所述待发电能量计算第一剩余待发电能量；将所述第一剩余待发电能量作为新的待发电能量，依次类推，重复步骤S2-S3直至获得所有机组的发电启动时间和发电停止时间，完成调峰；
S4、调整多台所述机组的发电启动时间，调整多台所述机组的发电启动时间包括以下步骤：
T1、根据最后一台机组的发电启动时间和第一台机组的发电停止时间计算该时间段的单台机组的发电能量，并结合最后一台机组的发电启动时间、第一台机组的发电停止时间、所述水平线和所述负荷高峰曲线构成的面积计算最终剩余待发电能量；
T2、将所述最终剩余待发电能量分摊至多台所述机组，获得各个所述机组的调整后的发电启动时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负荷高峰曲线包括次日负荷高峰预测曲线或净负荷高峰曲线。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电启动时间和所述发电停止时间的计算公式如下：
其中，S表示第一剩余待发电能量；tm表示第m台机组的发电启动时间，Tn表示倒数第n台机组的发电停止时间，m≥1，n≥1；P表示负荷高峰曲线在第m台机组的发电启动时间或倒数第n台机组的发电停止时间对应的功率值；l(t)表示所述负荷高峰曲线t时刻对应的功率值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一剩余待发电能量计公式如下：
其中，S发电表示待发电能量，S表示第一剩余待发电能量；tm+1表示第m+1台机组的发电启动时间，Tn-1表示倒数第n-1台机组的发电停止时间；P单台发电表示单台机组发电的功率值。
5.一种用于抽水蓄能电站的调峰装置，包括显示器、处理器以及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～4任一项所述方法的步骤。
6.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～4任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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