CN111985844A - 一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，包括S1、建模；S2、负荷预测；S3、数据制定；S4、数据约束，构建一种基于风力及光能耦合作用的综合能源系统日前经济调度模型，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统包括利用太阳能供应的光能模块，所述光能模块包括太阳能蓄电池和太阳能逆变器，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统还包括电力系统，再建立使所述电力系统的运行成本最小的日前电力系统经济调度线性规划数学模型，克服了不确定性条件下计算结果差和可再生能源发电出力不确定性条件下计算时间长以及可再生能源发电出力不确定性条件下计算结果不理想的缺点，简化了建模过程，大大减少了计算时间。
Description
技术领域
本发明属于综合能源系统技术领域，更具体地说，尤其涉及一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法。
背景技术
综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行，协同管理、交互响应和互补互济。在满足系统内多元化用能需求的同时，要有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统。
近年来，化石燃料日益紧缺，环境污染不断加剧，为了解决上述问题，可再生能源发电，尤其是风力和光伏发电迅速发展。尽管可再生能源发电储量巨大、干净清洁，但往往具有很强的随机性，单独并网会对电网造成很大的冲击，不利于电网的稳定运行。在电力市场环境下，风电场的市场活动具有很大的风险性，其实际发电量往往与竞标电量存在偏差，从而遭受不平衡惩罚，因而在与传统发电厂的竞争中处于劣势。然而，可再生能源发电联合传统发电及储能形式，以虚拟电厂(virtual power plant，VPP)的形式参与大电网和电力市场的运行，可有效克服上述缺点，提高可再生能源发电的利用率和整体的经济收益。
然而，由于电价和可再生能源出力的不确定性以及不平衡惩罚的存在，VPP的优化调度需要考虑不确定性的影响。目前，电力系统的规划调度中应对不确定性的数学处理方法主要有两种：(1)随机规划(2)鲁棒优化。随机规划法显式考虑不确定因素的概率分布，选择出具有代表性的方案，并基于这些方案进行优化决策。该方法提高了决策结果的适应性，但不确定因素的概率分布规律很难准确描述，且需要考虑大量的方案样本的采集，计算负担较重。鲁棒优化法将不确定性的所有可能划定在一个确定性的集合内，鲁棒优化的最优解对集合内每一元素可能造成的不良影响具有一定的抑制性，抑制程度取决于事先设定的鲁棒系数，因而，调节鲁棒系数即可决策出不同程度上抑制不确定性影响的优化调度方案。该方法无需考虑大量的随机方案，因而计算负担大为减小。
目前国内外普遍采用的日前经济调度线性模型的优化解法多通过商业数学软件进行计算，商业数学软件为通用软件，未针对经济调度模型的特殊性来提高计算效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，针对经济调度模型的特殊性而提出的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，包括如下步骤：
S1、建模：
构建一种基于风力及光能耦合作用的综合能源系统日前经济调度模型，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统包括利用太阳能供应的光能模块，所述光能模块包括太阳能蓄电池和太阳能逆变器，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统还包括电力系统，再建立使所述电力系统的运行成本最小的日前电力系统经济调度线性规划数学模型；
S2、负荷预测：
根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等因素，确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量(功率)或用电量；
S3、数据制定：
在满足安全和电能质量的前提下，制定能源和设备的合理利用量并以数据支撑，并在保证对用户可靠地供电条件下制定最低的发电成本或燃料费用；
S4、数据约束：
数学模型需同时满足系统运行约束和各设备的运行约束；所述系统约束包括系统光能模块、系统电力平衡约束和系统联络线约束，使用预测-校正内点法求解得到满足约束条件的所述基于风力及光能耦合作用的综合能源系统数学模型的结果。
优选的，设备的运行约束包括CHP运行安全和状态耦合约束、燃气内燃机运行安全和状态耦合约束、关机和状态耦合约束、初始状态与开停机耦合约束、光伏逆变器发电功率约束、储能电池充放电功率约束和储能电池电量约束等。
优选的，所述负荷预测是电力系统经济调度中的能量管理系统(EMS)的一个重要模块，由于负荷预测是根据电力负荷的过去推测它的未来数值，所以，负荷预测工作所研究的对象是不肯定事件；其中负荷预测的方法主要分为经典预测方法和现代预测方法。电力负荷预测是电力部门的重要工作之一，准确的负荷预测，可以经济合理地安排电网内部发电机组的启停，保持电网运行的安全稳定性，减少不必要的旋转储备容量，合理安排机组检修计划，保障社会的正常生产和生活，有效地降低发电成本，提高经济效益和社会效益。
优选的，所述系统联络线约束是由输电线路安装了tcsc后,再考虑系统暂态稳定约束下的输送能力,建立了tcsc潮流分析和暂态控制模型,计算条件为联络线发生三相短路,可控串补采用离散控制策略；通过对实例输电系统的分析和暂态仿真,求出了考虑暂态约束的输电线路传输功率的极限,证实了tcsc采用离散控制策略,提高满足暂稳约束的联络线传输能力。
优选的，所述数学模型生成时，典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系，但是，有时需要能够刻划特殊细节(刚性区域结构的铰链连接，对称滑动边界，周期条件，和其他特殊内节点连接等)。这些用单元不足以来表达。可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊联系，利用这些技术能进行单元做不到的自由度连接。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，采用随机规划法处理电价的不确定性，依次建模、负荷预测、数据制定和数据约束，形成基于风力及光能耦合作用的综合能源系统日前经济调度模型，克服了不确定性条件下计算结果差和可再生能源发电出力不确定性条件下计算时间长以及可再生能源发电出力不确定性条件下计算结果不理想的缺点。
本发明还取代了传统发电机组的二次发电成本曲线分段线性化，建立了基于风力及光能耦合作用的综合能源系统的数学模型，简化了建模过程，大大减少了计算时间。
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，以下结合具体实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，包括如下步骤：
S1、建模：
构建一种基于风力及光能耦合作用的综合能源系统日前经济调度模型，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统包括利用太阳能供应的光能模块，所述光能模块包括太阳能蓄电池和太阳能逆变器，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统还包括电力系统，再建立使所述电力系统的运行成本最小的日前电力系统经济调度线性规划数学模型；
S2、负荷预测：
根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等因素，确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量(功率)或用电量；
S3、数据制定：
在满足安全和电能质量的前提下，制定能源和设备的合理利用量并以数据支撑，并在保证对用户可靠地供电条件下制定最低的发电成本或燃料费用；
S4、数据约束：
数学模型需同时满足系统运行约束和各设备的运行约束；所述系统约束包括系统光能模块、系统电力平衡约束和系统联络线约束，使用预测-校正内点法求解得到满足约束条件的所述基于风力及光能耦合作用的综合能源系统数学模型的结果。
具体的，设备的运行约束包括CHP运行安全和状态耦合约束、燃气内燃机运行安全和状态耦合约束、关机和状态耦合约束、初始状态与开停机耦合约束、光伏逆变器发电功率约束、储能电池充放电功率约束和储能电池电量约束等。
具体的，所述负荷预测是电力系统经济调度中的能量管理系统(EMS)的一个重要模块，由于负荷预测是根据电力负荷的过去推测它的未来数值，所以，负荷预测工作所研究的对象是不肯定事件；其中负荷预测的方法主要分为经典预测方法和现代预测方法。电力负荷预测是电力部门的重要工作之一，准确的负荷预测，可以经济合理地安排电网内部发电机组的启停，保持电网运行的安全稳定性，减少不必要的旋转储备容量，合理安排机组检修计划，保障社会的正常生产和生活，有效地降低发电成本，提高经济效益和社会效益。
具体的，所述系统联络线约束是由输电线路安装了tcsc后,再考虑系统暂态稳定约束下的输送能力,建立了tcsc潮流分析和暂态控制模型,计算条件为联络线发生三相短路,可控串补采用离散控制策略；通过对实例输电系统的分析和暂态仿真,求出了考虑暂态约束的输电线路传输功率的极限,证实了tcsc采用离散控制策略,提高满足暂稳约束的联络线传输能力。
具体的，所述数学模型生成时，典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系，但是，有时需要能够刻划特殊细节(刚性区域结构的铰链连接，对称滑动边界，周期条件，和其他特殊内节点连接等)。这些用单元不足以来表达。可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊联系，利用这些技术能进行单元做不到的自由度连接。
综上所述：本发明提供的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，采用随机规划法处理电价的不确定性，依次建模、负荷预测、数据制定和数据约束，形成基于风力及光能耦合作用的综合能源系统日前经济调度模型，克服了不确定性条件下计算结果差和可再生能源发电出力不确定性条件下计算时间长以及可再生能源发电出力不确定性条件下计算结果不理想的缺点。
本发明还取代了传统发电机组的二次发电成本曲线分段线性化，建立了基于风力及光能耦合作用的综合能源系统的数学模型，简化了建模过程，大大减少了计算时间。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、建模：
构建一种基于风力及光能耦合作用的综合能源系统日前经济调度模型，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统包括利用太阳能供应的光能模块，所述光能模块包括太阳能蓄电池和太阳能逆变器，所述风力及光能耦合作用的综合能源系统还包括电力系统，再建立使所述电力系统的运行成本最小的日前电力系统经济调度线性规划数学模型；
S2、负荷预测：
根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等因素，确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量(功率)或用电量；
S3、数据制定：
在满足安全和电能质量的前提下，制定能源和设备的合理利用量并以数据支撑，并在保证对用户可靠地供电条件下制定最低的发电成本或燃料费用；
S4、数据约束：
数学模型需同时满足系统运行约束和各设备的运行约束；所述系统约束包括系统光能模块、系统电力平衡约束和系统联络线约束，使用预测-校正内点法求解得到满足约束条件的所述基于风力及光能耦合作用的综合能源系统数学模型的结果。
2.根据权利要求1所述的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，其特征在于：设备的运行约束包括CHP运行安全和状态耦合约束、燃气内燃机运行安全和状态耦合约束、关机和状态耦合约束、初始状态与开停机耦合约束、光伏逆变器发电功率约束、储能电池充放电功率约束和储能电池电量约束等。
3.根据权利要求1所述的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，其特征在于：所述负荷预测是电力系统经济调度中的能量管理系统(EMS)的一个重要模块，由于负荷预测是根据电力负荷的过去推测它的未来数值，所以，负荷预测工作所研究的对象是不肯定事件；其中负荷预测的方法主要分为经典预测方法和现代预测方法。电力负荷预测是电力部门的重要工作之一，准确的负荷预测，可以经济合理地安排电网内部发电机组的启停，保持电网运行的安全稳定性，减少不必要的旋转储备容量，合理安排机组检修计划，保障社会的正常生产和生活，有效地降低发电成本，提高经济效益和社会效益。
4.根据权利要求1所述的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，其特征在于：所述系统联络线约束是由输电线路安装了tcsc后,再考虑系统暂态稳定约束下的输送能力,建立了tcsc潮流分析和暂态控制模型,计算条件为联络线发生三相短路,可控串补采用离散控制策略；通过对实例输电系统的分析和暂态仿真,求出了考虑暂态约束的输电线路传输功率的极限,证实了tcsc采用离散控制策略,提高满足暂稳约束的联络线传输能力。
5.根据权利要求1所述的一种风力及光能综合能源系统日前经济调度方法，其特征在于：所述数学模型生成时，典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系，但是，有时需要能够刻划特殊细节(刚性区域结构的铰链连接，对称滑动边界，周期条件，和其他特殊内节点连接等)。这些用单元不足以来表达。可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊联系，利用这些技术能进行单元做不到的自由度连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201124 |
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