CN110165711A - 考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，主要步骤为：1)建立火电深度调峰的运行弹性空间模型；2)建立水电机组的限制运行区运行弹性空间模型；3)建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型；4)基于考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型，完成电力网络的风水火联合调度。本发明扩大了机组出力的可行域，扩展了电网的安全运行范围，提高了电网接纳水电、风电的能力。

Description

考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法

技术领域

本发明涉及电力系统经济调度领域，具体是考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展，电力负荷不断提高；同时，国家能源正在向清洁、低碳转型，风、光等新能源机组的装机容量也在逐年攀升。电力负荷和电网注入不确定性的增加给电网的安全、经济运行带来了新的挑战。目前，建立考虑不确定的电网优化模型、投建储能设备、采用多能源互补、需求侧响应等方式提高电网的安全性与经济性，在一定程度上缓解电网负荷和电网注入不确定增加的情况。然而若能根据电网设备的运行约束本质，挖掘电网运行的弹性运行空间，扩大电网的运行可行域，则可在不增加电网投资成本的前提下，短期内解决电网负荷的增长以及新能源的不确定性的问题，提高电网的经济性、促进新能源的消纳。

在电网优化问题中，发电环节可挖掘的弹性空间主要包含火电的深度调峰和水电的限制运行区两个方面。其中，火电深度调峰方面，目前已有文献定性、定量的讨论了火电机组深度调峰投油助燃的经济成本，分析了机组调峰对系统经济运行的价值，但关于现有考虑深度调峰的文献多将考虑机组深度调峰的运行优化模型建立为非凸的混合整数非线性规划问题，无法由商业求解器高效、鲁棒求解；水电限制运行区方面，现有的方法建模较为粗略，并未考虑限制运行区的短时稳定特性；并且，现有方法未全面计及火电深度调峰和水电限制运行区短时稳定特性等发电运行弹性空间，分析其经济效益及对新能源消纳的影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，主要包括以下步骤：

1)建立火电深度调峰的运行弹性模型。

建立火电深度调峰的运行弹性模型的主要步骤如下：

1.1)火电机组深度调峰的成本函数C_h(P_h)如下所示：

式中，w_n表示火电机组正常运行的成本函数；w_d1表示火电机组设备老化和煤耗增加时不投油状态下火电机组运行成本函数；w_d2表示火电机组设备老化和煤耗增加时，投油状态下火电机组运行成本函数；α、β为火电机组不投油状态和投油状态对机组损耗的折算成本函数；P_h为火电机组的出力；C_h表示火电机组的发电成本；a_h、 b_h和c_h表示火电机组的煤耗系数；P_h ^min为火电机组的最小出力；P_h ^max为火电机组的最大出力；P_h ^d1为不投油状态下火电机组深度调峰时火电机组出力；P_h ^d2为投油状态下火电机组深度调峰时火电机组出力；

1.2)建立火电机组深度调峰的成本函数的约束，主要分为以下四种情况：

I)火电机组停运时，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

-z_hM≤C_h≤z_hM。 (2)

火电机组停运时，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

-z_hM≤P_h≤z_hM。 (3)

式中，M表示一个比较大的常数，取值为1×10⁶，用于松弛约束。

z_h表示火电机组的启停状态。

II)火电机组正常运行，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_n(P_h)+(1-z_n)M≥C_h≥w_n(P_h)-(1-z_n)M。 (4)

式中，z_n表示火电机组处于正常运行状态。

火电机组正常运行，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^min-(1-z_n)M≤P_h≤P_h ^max+(1-z_n)M。 (5)

III)火电机组不投油状态下深度调峰时机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_d1(P_h)-(1-z_d1)M≤C_h≤w_d1(P_h)+(1-z_d1)M。 (6)

式中，z_d1表示火电机组处于无需投油深度调峰状态。

火电机组不投油状态下深度调峰时机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^d1-(1-z_d1)M≤P_h≤P_h ^min+(1-z_d1)M。 (7)

IV)火电机组投油状态下深度调峰时机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_d2(P_h)-(1-z_d2)M≤C_h≤w_d2(P_h)+(1-z_d2)M。 (8)

式中，z_d2表示投油的火电机组处于投油深度调峰状态。

火电机组投油状态下深度调峰时机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^d2-(1-z_d2)M≤P_h≤P_h ^d1+(1-z_d2)M。 (9)

2)建立水电机组的限制运行区运行弹性模型。

建立水电限制区运行弹性模型的主要步骤如下：

2.1)水电机组的容量约束如下所示：

式中，m表示水电机组的运行区域个数；P_s ^max，i和P_s ^min，i分别表示水电机组第i个运行区域的出力上限和下限。整数变量z_g2表示水电机组的启停状态；整数变量z_e1和z_e2分别表示水电机组处于稳定运行区和限制运行区；整数变量z_s表示水电机组的启停状态；

2.2)水电机组的成本函数如下所示：

式中，C_s为水电机组的发电成本。w_c表示水资源使用费用。P_s表示水电机组的出力。w_d表示弃水惩罚费用。R_s为水电机组的总弃水电量。a_s、b_s和c_s表示水电机组的水资源消耗系数。λ表示弃水系数。

2.3)基于限制区损耗惩罚，建立水电机组出力约束，分别如公式 12至公式16所示：

P_s≥a₁V_s+b₁Q_s+c₁-(1-z_e1)M。 (12)

式中，V_s表示水库容量。Q_s表示水电机组发电流量。a₁、b₁、c₁为水能转换关系系数。

P_s≤a₁V_s+b₁Q_s+c₁+(1-z_e1)M。 (13)

P_s≥a₁V_s+μb₁Q_s+c₁-(1-z_e2)M。 (14)

式中，μ为损耗惩罚因子。

P_s≤a₁V_s+μb₁Q_s+c₁+(1-z_e2)M。 (15)

-z_sM≤P_s≤z_sM。 (16)

2.4)基于限制运行区，建立持续时间约束，即：

式中，T_limit为水电机组限制运行区可允许时间限制。为水电机组在时刻t在限制运行区已运行的时间。

3)建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型。

建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型的主要步骤如下：

3.1)建立目标函数F，即：

式中，F为总运行成本。N_h和N_s分别为火电机组个数和水电机组个数。C_hi,t和C_si,t分别为t时段火电机组i的煤耗成本和水电机组 i的发电成本。C_hi,t,U和C_hi,t,D分别为火电机组i的启动成本与关停成本。C_w,t为风电机组在t时段的弃风惩罚成本。T为周期。

风电机组在t时段的弃风惩罚成本如下所示：

式中，λ_w为弃风惩罚因子。为t时段风电机组预测出力。P_w,t为风电机组实际出力。

3.2)建立约束条件。

负荷平衡约束如下所示：

式中，P_D,t为t时段电力网络的总用电负荷；P_hi,t和P_si,t分别为t 时段火电机组i的出力和水电机组i的出力；

线路有功潮流约束：

式中：f_l为线路潮流传输功率，f_l,max、f_l,min为线路潮流传输容量上下限，P_i,t为发电机组的出力，u_w为节点-发电机关联变量，G_l-i为节点i对线路l的转移分布因子，D_i,t为电网中节点i在t时刻的节点负荷预测值，N_j为节点总数。

机组出力上下限约束如下所示：

z_i,tP_i ^min≤P_i,t≤z_i,tP_i ^max。 (22)

式中，z_i,t为机组i在时刻t的启停状态变量。P_i ^max和P_i ^min分别为机组i的最大出力和最小出力。

火电机组最小启停时间约束如下所示：

式中，分别为火电机组i在t时刻的持续开机、关停时间。 T_hi,U、T_hi,D分别为火电机组i的最小开机、关停时间。

火电机组启停费用约束如下所示：

式中，K_i和J_i分别为火电机组i的单次开机、关停费用。

火电机组爬坡约束如下所示：

z_hi,t-1P_hi,t-1-λ_idown≤P_hi,t≤z_hi,t-1P_hi,t-1+λ_iup。 (25)

式中，λ_iup为火电机组i的向上爬坡率。λ_idown为火电机组i的向下爬坡率。

水电站水库容量上下限约束如下所示：

V_min,i≤V_i≤V_max,i。 (26)

式中：V_i为水电机组i的水库。V_max,i、V_min,i为水电机组i的水库库容容量上下限。

发电流量上下限约束如下所示：

z_si,tQ_min,i≤Q_i≤z_si,tQ_max,i。 (27)

式中，Q_i为水电机组i的发电流量。Q_max,i、Q_min,i分别为水电机组 i的发电流量上下限。

水量平衡方程如下所示：

式中，V_i,t为时刻t水电机组i的水库库容。V_i,first、V_i,final为水电机组i的初始库容和最终库容。C_i,t为水电机组i的天然来水量。R_i,t为时刻t水电机组i的弃水量。

4)基于考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型，完成电力网络的风水火联合调度。

本发明的技术效果是毋庸置疑的。本发明将考虑机组深度调峰的运行优化模型建立为凸的混合整数非线性规划问题，提高了电力网络调度的高效性。本发明扩大了机组出力的可行域，扩展了电网的安全运行范围，提高了电网接纳水电、风电的能力。

附图说明

图1为IEEE30节点标准测试系统图；

图2为典型日负荷曲；

图3为风电预测曲线图；

图4为调度策略M1-M4风电出力曲线；

图5为火电机组深度调峰的成本图；

图6为水电机组区域划分示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1至图6，考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，主要包括以下步骤：

1)获取电力网络的基础数据，建立火电深度调峰的运行弹性模型。

建立火电深度调峰的运行弹性模型的主要步骤如下：

1.1)火电机组深度调峰的成本函数C_h(P_h)如下所示：

式中，w_n表示火电机组正常运行的成本函数；w_d1表示火电机组设备老化和煤耗增加时不投油状态下火电机组运行成本函数；w_d2表示火电机组设备老化和煤耗增加时，投油状态下火电机组运行成本函数；α、β为火电机组不投油状态和投油状态对机组损耗的折算成本函数；P_h为火电机组的出力；C_h表示火电机组的发电成本；a_h、 b_h和c_h表示火电机组的煤耗系数；P_h ^min为火电机组的最小出力；P_h ^max为火电机组的最大出力；P_h ^d1为不投油状态下火电机组深度调峰时火电机组出力；P_h ^d2为投油状态下火电机组深度调峰时火电机组出力；

1.2)不失一般性，假设w_d1和w_d2均为线性函数，即分段线性的数目L＝1。

此时，需要引入整数变量z_h表示火电机组的启停状态，引入整数变量z_n、z_d1和z_d2分别表示机组处于正常出力区间，第一段无需投油深度调峰出力区间，和第二段投油深度调峰出力区间，其中 z_h＝z_n+z_d1+z_d2。建立火电机组深度调峰的成本函数的约束，主要分为以下四种情况：

I)火电机组停运时，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

-z_hM≤C_h≤z_hM。 (2)

火电机组停运时，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

-z_hM≤P_h≤z_hM。 (3)

式中，M表示一个比较大的常数，用于松弛约束，可以取1×10⁶，或者更大的数。z_h表示火电机组的启停状态。

II)火电机组正常运行，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_n(P_h)+(1-z_n)M≥C_h≥w_n(P_h)-(1-z_n)M。 (4)

式中，z_n表示火电机组处于正常运行状态。

火电机组正常运行，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^min-(1-z_n)M≤P_h≤P_h ^max+(1-z_n)M。 (5)

III)火电机组不投油状态下深度调峰时机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_d1(P_h)-(1-z_d1)M≤C_h≤w_d1(P_h)+(1-z_d1)M。 (6)

式中，z_d1表示火电机组处于无需投油深度调峰状态。

火电机组不投油状态下深度调峰时机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^d1-(1-z_d1)M≤P_h≤P_h ^min+(1-z_d1)M。 (7)

IV)火电机组投油状态下深度调峰时机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_d2(P_h)-(1-z_d2)M≤C_h≤w_d2(P_h)+(1-z_d2)M。 (8)

式中，z_d2表示投油的火电机组处于投油深度调峰状态。

火电机组投油状态下深度调峰时机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^d2-(1-z_d2)M≤P_h≤P_h ^d1+(1-z_d2)M。 (9)

2)考虑机组可短时运行在限制运行区内，及时调整至稳定运行区域，并计及机组运行至限制运行区的损耗。该方法扩大了水电机组的出力空间，拓宽了电网的运行可行域，同样为电网运行提供“弹性”。

建立水电限制区运行弹性模型的主要步骤如下：

2.1)水电机组的容量约束如下所示：

式中，m表示水电机组的运行区域个数；P_s ^max，i和P_s ^min，i分别表示水电机组第i个运行区域的出力上限和下限。整数变量z_g2表示水电机组的启停状态；整数变量z_e1和z_e2分别表示水电机组处于稳定运行区和限制运行区；整数变量z_s表示水电机组的启停状态；

2.2)水电机组的成本函数如下所示：

式中，C_s为水电机组的发电成本。w_c表示水资源使用费用。P_s表示水电机组的出力。w_d表示弃水惩罚费用。R_s为水电机组的总弃水电量。a_s、b_s和c_s表示水电机组的水资源消耗系数。λ表示弃水系数。

2.3)基于限制区损耗惩罚，建立水电机组出力约束，分别如公式 12至公式16所示：

P_s≥a₁V_s+b₁Q_s+c₁-(1-z_e1)M。 (12)

式中，V_s表示水库库容。Q_s表示水电机组发电流量。a₁、b₁、c₁为水能转换关系系数。

P_s≤a₁V_s+b₁Q_s+c₁+(1-z_e1)M。 (13)

P_s≥a₁V_s+μb₁Q_s+c₁-(1-z_e2)M。 (14)

式中，μ为损耗惩罚因子。

P_s≤a₁V_s+μb₁Q_s+c₁+(1-z_e2)M。 (15)

-z_sM≤P_s≤z_sM。 (16)

2.4)基于限制运行区，建立持续时间约束，即：

式中，T_limit为水电机组限制运行区可允许时间限制。为水电机组在时刻t在限制运行区已运行的时间。

3)建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型。

建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型的主要步骤如下：

3.1)建立目标函数F，即：

式中，F为总运行成本。N_h和N_s分别为火电机组个数和水电机组个数。C_hi,t和C_si,t分别为t时段火电机组i的煤耗成本和水电机组 i的发电成本。C_hi,t,U和C_hi,t,D分别为火电机组i的启动成本与关停成本。C_w,t为风电机组在t时段的弃风惩罚成本。T为周期。

风电机组在t时段的弃风惩罚成本如下所示：

式中，λ_w为弃风惩罚因子。为t时段风电机组预测出力。P_w,t为风电机组实际出力。

3.2)建立约束条件。

负荷平衡约束如下所示：

式中，P_D,t为t时段电力网络的总用电负荷；P_hi,t和P_si,t分别为t 时段火电机组i的出力和水电机组i的出力；

线路有功潮流约束：

式中：f_l为线路潮流传输功率，f_l,max、f_l,min为线路潮流传输容量上下限，P_i,t为发电机组的出力，u_w为节点-发电机关联变量，G_l-i为节点i对线路l的转移分布因子，D_i,t为电网中节点i在t时刻的节点负荷预测值，N_j为节点总数。

机组出力上下限约束如下所示：

z_i,tP_i ^min≤P_i,t≤z_i,tP_i ^max。 (22)

式中，z_i,t为机组i在时刻t的启停状态变量。P_i ^max和P_i ^min分别为机组i的最大出力和最小出力。

火电机组最小启停时间约束如下所示：

式中，分别为火电机组i在t时刻的持续开机、关停时间。 T_hi,U、T_hi,D分别为火电机组i的最小开机、关停时间。

火电机组启停费用约束如下所示：

式中，K_i和J_i分别为火电机组i的单次开机、关停费用。

火电机组爬坡约束如下所示：

z_hi,t-1P_hi,t-1-λ_idown≤P_hi,t≤z_hi,t-1P_hi,t-1+λ_iup。 (25)

式中，λ_iup为火电机组i的向上爬坡率。λ_idown为火电机组i的向下爬坡率。

水电站水库容量上下限约束如下所示：

V_min,i≤V_i≤V_max,i。 (26)

式中：V_i为水电机组i的水库。V_max,i、V_min,i为水电机组i的水库库容容量上下限。

发电流量上下限约束如下所示：

z_si,tQ_min,i≤Q_i≤z_si,tQ_max,i。 (27)

式中，Q_i为水电机组i的发电流量。Q_max,i、Q_min,i分别为水电机组i的发电流量上下限。

水量平衡方程如下所示：

式中，V_i,t为时刻t水电机组i的水库库容。V_i,first、V_i,final为水电机组i的初始库容和最终库容。C_i,t为水电机组i的天然来水量。R_i,t为时刻t水电机组i的弃水量。

4)基于考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型，完成电力网络的风水火联合调度。

实施例2：

一种验证考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法的主要步骤如下：

1)建立IEEE30节点标准测试系统。

2)同比较模型

为验证本发明所提考虑发电弹性运行空间的风水火联合调度优化方法的有效性，评估考虑发电运行弹性空间后调度的经济效益和风电消纳情况，采用如下4种模型进行比较：

M1：常规风水火联合调度方案，不考虑火电深度调峰和水电限制运行区运行弹性；

M2：仅考虑火电深度调峰运行弹性的风水火联合调度方案，调峰深度为

M3：仅考虑水电限制运行区运行弹性的风水火联合调度方案；设水电限制运行区为水电限制运行区短时稳定时间为1h，水电限制运行区损耗惩罚因子μ＝0.8。

M4：同时考虑火电深度调峰和水电限制运行区两方面发电运行弹性的风水火联合调度方案；

3)仿真分析

如图1-3所示，给出了IEEE 30节点测试系统、典型日负荷曲线和风电预测曲线。

首先对考虑发电运行弹性的经济效益进行分析。4种调度策略的总运行费用分别为1.477×10⁵$、1.406×10⁵$、1.409×10⁵$、 1.355×10⁵$。可以看出，M2、M3、M4相对于M1总运行费用分别降低了4.8％、4.6％、8.3％。仿真结果表明，当考虑发电运行弹性空间后，总运行费用都有一定程度的降低，在同时考虑火电深度调峰和水电限制运行区发电运行弹性空间时，运行费用降低进一步降低。

进一步分析考虑发电运行弹性空间的各调度策略的风电、水电消纳效益。图4为各调度策略风电的实际出力情况，可以看出当考虑了发电运行弹性空间后，在弃风时段的弃风量有着明显的减少，表2 列出了各调度策略的风电、水电消纳指标，当考虑发电运行弹性空间后，M2、M3、M4相对于M1全调度时段弃风比例分别降低了 6.71％、3.98％、8.65％，弃水比例分别降低了3.08％、2.38％、3.36％，相对于M1弃风、弃水比例都有一定程度上降低；在同时考虑火电深度调峰和水电限制运行区发电运行弹性空间时，弃风、弃水比例进一步降低。仿真结果表明考虑发电运行弹性空间后，扩大了机组出力的可行域，扩展了电网的安全运行范围，提高了电网接纳水电、风电的能力。

表1 4种调度策略的风电、水电消纳结果对比分析

Claims (4)

1.考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)建立所述火电深度调峰的运行弹性空间模型；

2)建立水电机组的限制运行区运行弹性空间模型。

3)建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型；

4)基于考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型，完成电力网络的风水火联合调度。

2.根据权利要求1所述的考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，其特征在于，建立火电深度调峰的运行弹性模型的主要步骤如下：

1)火电机组深度调峰的成本函数C_h(P_h)如下所示：

式中，w_n表示火电机组正常运行的成本函数；w_d1表示火电机组设备老化和煤耗增加时不投油状态下火电机组运行成本函数；w_d2表示火电机组设备老化和煤耗增加时，投油状态下火电机组运行成本函数；α、β为火电机组不投油状态和投油状态对机组损耗的折算成本函数；P_h为火电机组的出力；C_h表示火电机组的发电成本；a_h、b_h和c_h表示火电机组的煤耗系数；为火电机组的最小出力；为火电机组的最大出力；为不投油状态下火电机组深度调峰时火电机组出力；为投油状态下火电机组深度调峰时火电机组出力；

2)建立火电机组深度调峰的成本函数的约束，主要分为以下四种情况：

I)火电机组停运时，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

-z_hM≤C_h≤z_hM (2)

火电机组停运时，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

-z_hM≤P_h≤z_hM； (3)

式中，M表示一个比较大的常数，用于松弛约束；z_h表示火电机组的启停状态；

II)火电机组正常运行，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_n(P_h)+(1-z_n)M≥C_h≥w_n(P_h)-(1-z_n)M； (4)

式中，z_n表示火电机组处于正常运行状态；

火电机组正常运行，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

III)火电机组不投油状态下深度调峰时机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_d1(P_h)-(1-z_d1)M≤C_h≤w_d1(P_h)+(1-z_d1)M； (6)

式中，z_d1表示火电机组处于无需投油深度调峰状态。

火电机组不投油状态下深度调峰时机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^d1-(1-z_d1)M≤P_h≤P_h ^min+(1-z_d1)M； (7)

IV)火电机组投油状态下深度调峰时机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

w_d2(P_h)-(1-z_d2)M≤C_h≤w_d2(P_h)+(1-z_d2)M； (8)

式中，z_d2表示火电机组处于投油深度调峰状态；

火电机组投油状态下深度调峰时机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

P_h ^d2-(1-z_d2)M≤P_h≤P_h ^d1+(1-z_d2)M。 (9)

3.根据权利要求1所述的考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，其特征在于，建立水电限制区运行弹性模型的主要步骤如下：

1)水电机组的容量约束如下所示：

式中，m表示水电机组的运行区域个数；P_s ^max,i和P_s ^min,i分别表示水电机组第i个运行区域的出力上限和下限。整数变量z_g2表示水电机组的启停状态；整数变量z_e1和z_e2分别表示水电机组处于稳定运行区和限制运行区；整数变量z_s表示水电机组的启停状态；

2)水电机组的成本函数如下所示：

式中，C_s为水电机组的发电成本；w_c表示水资源使用费用；P_s表示水电机组的出力；w_d表示弃水惩罚费用；R_s为水电机组的总弃水电量；a_s、b_s和c_s表示水电机组的水资源消耗系数；λ表示弃水系数；

2)基于限制区损耗惩罚，建立水电机组出力约束，分别如公式12至公式16所示：

P_s≥a₁V_s+b₁Q_s+c₁-(1-z_e1)M； (12)

式中，V_s表示水库容量；Q_s表示水电机组发电流量；a₁、b₁、c₁为水能转换关系系数；

P_s≤a₁V_s+b₁Q_s+c₁+(1-z_e1)M； (13)

P_s≥a₁V_s+μb₁Q_s+c₁-(1-z_e2)M； (14)

式中，μ为损耗惩罚因子；

P_s≤a₁V_s+μb₁Q_s+c₁+(1-z_e2)M； (15)

-z_sM≤P_s≤z_sM； (16)

3)基于限制运行区，建立持续时间约束，即：

式中，T_limit为水电机组限制运行区可允许时间限制；为水电机组在时刻t在限制运行区已运行的时间。

4.根据权利要求1所述的考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，其特征在于，建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型的主要步骤如下：

1)建立目标函数F，即：

式中，F为总运行成本；N_h和N_s分别为火电机组个数和水电机组个数；C_hi,t和C_si,t分别为t时段火电机组i的煤耗成本和水电机组i的发电成本；C_hi,t,U和C_hi,t,D分别为火电机组i的启动成本与关停成本；C_w,t为风电机组在t时段的弃风惩罚成本；T为周期；

风电机组在t时段的弃风惩罚成本如下所示：

式中，λ_w为弃风惩罚因子；为t时段风电机组预测出力；P_w,t为风电机组实际出力；

2)建立约束条件；

负荷平衡约束如下所示：

式中，P_D,t为t时段电力网络的总用电负荷；P_hi,t和P_si,t分别为t时段火电机组i的出力和水电机组i的出力；

线路有功潮流约束：

式中：f_l为线路潮流传输功率，f_l,max、f_l,min为线路潮流传输容量上下限，P_i,t为发电机组的出力，u_w为节点-发电机关联变量，G_l-i为节点i对线路l的转移分布因子，D_i,t为电网中节点i在t时刻的节点负荷预测值，N_j为节点总数。

机组出力上下限约束如下所示：

z_i,tP_i ^min≤P_i,t≤z_i,tP_i ^max； (22)

式中，z_i,t为机组i在时刻t的启停状态变量；P_i ^max和P_i ^min分别为机组i的最大出力和最小出力；

火电机组最小启停时间约束如下所示：

式中，分别为火电机组i在t时刻的持续开机、关停时间；T_hi,U、T_hi,D分别为火电机组i的最小开机、关停时间；

火电机组启停费用约束如下所示：

式中，K_i和J_i分别为火电机组i的单次开机、关停费用；

火电机组爬坡约束如下所示：

z_hi,t-1P_hi,t-1-λ_idown≤P_hi,t≤z_hi,t-1P_hi,t-1+λ_iup； (25)

式中，λ_iup为火电机组i的向上爬坡率；λ_idown为火电机组i的向下爬坡率；

水电站水库容量上下限约束如下所示：

V_min,i≤V_i≤V_max,i； (26)

式中：V_i为水电机组i的水库；V_max,i、V_min,i为水电机组i的水库库容容量上下限；

发电流量上下限约束如下所示：

z_si,tQ_min,i≤Q_i≤z_si,tQ_max,i； (27)

式中，Q_i为水电机组i的发电流量；Q_max,i、Q_min,i分别为水电机组i的发电流量上下限；

水量平衡方程如下所示：

式中，V_i,t为时刻t水电机组i的水库库容；V_i,first、V_i,final为水电机组i的初始库容和最终库容；C_i,t为水电机组i的天然来水量；R_i,t为时刻t水电机组i的弃水量。