CN112183839A - 一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法 - Google Patents

一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112183839A
CN112183839A CN202011001661.8A CN202011001661A CN112183839A CN 112183839 A CN112183839 A CN 112183839A CN 202011001661 A CN202011001661 A CN 202011001661A CN 112183839 A CN112183839 A CN 112183839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
max
hydropower
power generation
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011001661.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112183839B (zh
Inventor
谢俊
郑懿敏
潘学萍
郑源
周兴龙
吴鑫茹
张丽琴
刘明涛
包长玉
张秋艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN202011001661.8A priority Critical patent/CN112183839B/zh
Publication of CN112183839A publication Critical patent/CN112183839A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112183839B publication Critical patent/CN112183839B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315Needs-based resource requirements planning or analysis
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/90Details of database functions independent of the retrieved data types
    • G06F16/901Indexing; Data structures therefor; Storage structures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,属于可再生能源技术领域,本发明建立了含梯级水电的风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数,接着建立考虑了旋转备用和检修优化的约束条件,最后解出含梯级水电的风光水互补发电系统中长期优化调度的最优解集。本发明利用风光水的互补特性提高了可再生能源的利用率;建立了备用约束,针对风光的间歇性、波动性问题,通过水电机组提供正负旋转备用;建立了检修优化约束,减少了发电系统不必要的能源浪费,提高含梯级水电的风光水互补发电系统消纳新能源的水平。

Description

一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法
技术领域
本发明属于可再生能源技术领域,具体涉及一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法。
背景技术
中长期发电系统优化调度是在保障电力系统运行安全性、可靠性和经济性的前提下,以年为调度周期,以月为调度单元,合理安排各类能源发电,对各类电厂的发电计划进行优化,使全系统的资源得到充分利用。
随着我国越来越多的梯级水电站投入运行,如何更充分合理地利用水能资源成为了研究的热点,然而研究多集中于梯级水电的中长期调度问题,忽略了梯级水电与新能源之间的互补性;或者关注了水火联合中长期优化调度问题,但火电不可避免地导致了环境污染。利用风能、太阳能等新能源发电,不仅能减少环境污染,节约火电燃料成本,水电良好的调节性能还可以补偿风能、太阳能的间歇性、波动性。
然而大多研究集中于风光水互补发电的短期优化调度研究,中长期调度问题尚未受到关注。此外,现有研究多基于给定检修计划发电,但不合理的检修计划将会造成不必要的能源浪费。
因此需要亟待研究含梯级水电的风光水互补发电系统的中长期优化调度模型,且在调度模型中考虑机组检修计划优化。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,以减少能源浪费,促进可再生能源并网发电。
技术方案:为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,包括如下步骤:
第一步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数;
第二步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的约束条件;
第三步:解出含梯级水电的风光水互补发电系统中长期优化调度的最优解集。
进一步地,所述的第一步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数为:
Figure BDA0002694544470000021
Figure BDA0002694544470000022
Figure BDA0002694544470000023
其中,t和NT分别为调度期(年)内各时段(月/周)的索引和集合,EAt表示系统在t时段弃风、弃光、弃水的总量,h和NH分别为水电站的索引和集合,ESh表示在调度期末水电站h的蓄能,Vh,T为水电站h在调度期末时段T的库容,Vh ini为水电站h的初始库容,r和Eh分别为水电站h下游水电站的索引和集合,θh为水电站h的水电转换系数,w和NW分别为风电场的索引和集合,v和NV分别为光伏发电站的索引和集合,GWw,t和GVv,t分别为t时段风电场w和光伏发电站v的发电量,
Figure BDA0002694544470000024
Figure BDA0002694544470000025
分别为风电场w和光伏发电站v在t时段的最大发电量,QIh,t为水电站h的弃水流量,Δt为时间长度。
进一步地,所述的第二步包括如下步骤:
1)建立风电出力约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000026
GWw,t=PWw,t·Δt (5)
Figure BDA0002694544470000027
Figure BDA0002694544470000028
Figure BDA0002694544470000029
其中,GW w,t为风电场w在t时段的最小发电量,PWw,t为风电场w在t时段的出力,
Figure BDA00026945444700000210
Figure BDA00026945444700000211
分别为风电场w在t时段的预测出力上下限,μw,t和σw,t分别为风电场w在t时段预测出力概率分布的均值和标准差;过大的风电出力区间不仅会降低经济性,甚至会使调度问题无法解决,因此,为了避免发生以上情况,式(7)-式(8)设置风电出力区间为[μw,t-1.96σw,tw,t+1.96σw,t]以确保至少95%的风电输出被利用;
2)建立光电出力约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000031
GVv,t=PVv,t·Δt (10)
Figure BDA0002694544470000032
Figure BDA0002694544470000033
Figure BDA0002694544470000034
其中,GV v,t为光伏发电站v在t时段的最小发电量,PVv,t为光伏发电站v在t时段的出力,
Figure BDA0002694544470000035
Figure BDA0002694544470000036
分别是光伏发电站v在t时段的预测出力上下限,μv,t和σv,t分别为光伏发电站v在t时段预测出力概率分布的均值和标准差;为了确保至少95%的光伏输出被利用,式(12)-式(13)设[μv,t-1.96σv,tv,t+1.96σv,t]为光电出力区间;
3)建立水电出力约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000037
GHh,t=PHh,t·Δt (15)
PHh,t=ηh·qHh,t·hh,t (16)
PHh,min≤PHh,t≤PHh,max (17)
其中,GHh,t为水电站h在t时段的发电量,
Figure BDA0002694544470000038
GH h分别为水电站h的发电量上下限,PHh,t为水电站h在t时段的出力,ηh为水电站h的发电常系数,qHh,t为水电站h在t时段的发电耗水流量,hh,t为水电站h在t时段的水头,PHh,max和PHh,min分别为水电站h在t时段的出力上下限。
进一步地,所述的第二步还包括如下步骤:
4)建立水量平衡约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000041
qHh,min≤qHh,t≤qHh,max (19)
Qouth,min≤qHh,t+QIh,t≤Qouth,max (20)
其中,Vh,t为水电站h在t时段的库容,nqh,t为水电站h在t时段的自然来水流量,j和Uh为水电站h上游水电站索引和集合,Λh为水电站h水流延迟时间,qHh,max和qHh,min分别为水电站h的发电耗水流量上下限,Qouth,max和Qouth,min分别为水电站h的出水量上下限;
5)建立库容约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000042
Figure BDA0002694544470000043
Vh,min≤Vh,t≤Vh,max (23)
其中,
Figure BDA0002694544470000044
为水电站h为了确保下个调度期能够正常运行的调度期末最小库容,Vh,max和Vh,min不是库容的物理上下限,而是考虑灌溉、航运等因素的各时段的最大和最小库容;
6)建立系统电量平衡约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000045
其中,d和ND分别为系统负荷的索引和集合,GLd,t为t时段的负荷d所需发电量;
7)建立系统电力平衡约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000051
Figure BDA0002694544470000052
其中,PLd,t为t时段的负荷d的电力需求,USh,t和DSh,t分别为水电站h在t时段所提供的向上、向下旋转备用;
8)建立输电容量约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000053
Figure BDA0002694544470000054
其中,TLl为输电线l的输电容量,D为输电线联络矩阵,若风电场w/光伏发电站v/水电站h、负荷d与输电线l相连,则对应元素取值为1,反之为0;
9)建立系统旋转备用约束,数学表达式如下:
USh,max=τuPHh,max (29)
DSh,max=τdPHh,max (30)
USh,t≤min{USh,max,PHh,max-PHh,t} (31)
DSh,t≤min{DSh,max,PHh,t-PHh,min} (32)
Figure BDA0002694544470000055
Figure BDA0002694544470000056
其中,τu、τd分别为向上、向下旋转备用系数,λ±为风电出力预测误差对向上、向下旋转备用的需求系数,μ±为光电出力预测误差对向上、向下旋转备用的需求系数;
10)建立风/光/水机组检修约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000057
Figure BDA0002694544470000061
Figure BDA0002694544470000062
Figure BDA0002694544470000064
Figure BDA0002694544470000063
PWw,t≤PWw,max-us,t·PJw·rels,w (40)
PVv.t≤PVv,max-us,t·PJv·rels,v (41)
PHh.t≤PHh,max-us,t·PJh·rels,h (42)
其中,s和NS分别为检修项目的索引和集合,us,t表示检修项目状态,当处于检修状态时,取值为1,反之为0;xs,t表示开始检修状态,当开始检修时,取值为1,反之为0;LTs为检修项目s的持续时间,Js,min和Js,max分别表示检修项目s的最早、最晚开始检修时间,SRs表示同一时段内进行的检修项目数目上限,PWw,max和PVv,max分别为风电场w和光伏发电站v的装机容量,PJw、PJv和PJh分别表示检修项目对风电场w、光伏发电站v和水电站h发电能力的影响,rels,w、rels,v、rels,h分别表示检修项目s与风电场w、光伏发电站v和水电站h的相关性,相关则取值为1,反之为0。
进一步地,所述的第三步,包括以下步骤:
1)风光水互补发电系统优化调度模型线性化;
2)采用混合整数线性规划方法求取最优解集。
有益效果:与现有技术相比,本发明的一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,利用风光水的互补特性,利用风光水的互补特性提高了可再生能源的利用率;建立了备用约束,针对风光的间歇性、波动性问题,通过水电机组提供正负旋转备用;建立了检修优化约束,减少了发电系统不必要的能源浪费,提高含梯级水电的风光水互补发电系统消纳新能源的水平。
附图说明
图1为风光水互补发电系统结构图;
图2为纯水电系统中各级水电站出力示意图;
图3为风光水互补发电系统中各级水电站出力示意图;
图4为不考虑旋转备用的系统备用需求和备用容量图;
图5为考虑旋转备用的系统备用需求和备用容量图;
图6为给定检修计划示意图;
图7为优化后的检修计划示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,包括以下步骤:
第一步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数;
第二步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的约束条件;
第三步:解出含梯级水电的风光水互补发电系统中长期优化调度的最优解集。
该实例对一个风电场、一个光伏发电站和由四个水电站组成的梯级水电站群构成的风光水互补发电系统进行分析。时间跨度为1年,步长为1个月。系统结构如图1所示。
首先建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数:
Figure BDA0002694544470000071
Figure BDA0002694544470000072
Figure BDA0002694544470000073
其中,t和NT分别为调度期(年)内各时段(月)的索引和集合,EAt表示系统在t时段弃风、弃光、弃水的总量,h和NH分别为水电站的索引和集合,ESh表示在调度期末水电站h的蓄能,Vh,T为水电站h在调度期末时段T的库容,
Figure BDA0002694544470000074
为水电站h的初始库容,r和Eh分别为水电站h下游水电站的索引和集合,θh为水电站h的水电转换系数,w和NW分别为风电场的索引和集合,v和NV分别为光伏发电站的索引和集合,GWw,t和GVv,t分别为t时段风电场w和光伏发电站v的发电量,
Figure BDA0002694544470000081
Figure BDA0002694544470000082
为风电场w和光伏发电站v在t时段的最大发电量,QIh,t为水电站h的弃水流量,Δt为时间长度。
接着建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的约束条件,包括:
1)建立风电出力约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000083
GWw,t=PWw,t·Δt (47)
Figure BDA0002694544470000084
Figure BDA0002694544470000085
Figure BDA0002694544470000086
其中,GW w,t为风电场w在t时段的最小发电量,PWw,t为风电场w在t时段的出力,
Figure BDA0002694544470000087
Figure BDA0002694544470000088
分别为风电场w在t时段的预测出力上下限,μw,t和σw,t分别为风电场w在t时段预测出力概率分布的均值和标准差。风电出力参数如表1所示:
表1风电出力参数
Figure BDA0002694544470000089
2)建立光电出力约束,数学表达式如下:
Figure BDA00026945444700000810
GVv,t=PVv,t·Δt (52)
Figure BDA00026945444700000811
Figure BDA0002694544470000091
Figure BDA0002694544470000092
其中,GV v,t为光伏发电站v在t时段的最小发电量,PVv,t为光伏发电站v在t时段的出力,
Figure BDA0002694544470000093
Figure BDA0002694544470000094
分别是光伏发电站v在t时段的预测出力上下限,μv,t和σv,t分别为光伏发电站v在t时段预测出力概率分布的均值和标准差。光电出力参数如表2所示:
表2光电出力参数
Figure BDA0002694544470000095
3)建立水电出力约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000096
GHh,t=PHh,t·Δt (57)
PHh,t=ηh·qHh,t·hh,t (58)
PHh,min≤PHh,t≤PHh,max (59)
其中,GHh,t为水电站h在t时段的发电量,
Figure BDA0002694544470000097
GH h分别为水电站h的发电量上下限,PHh,t为水电站h在t时段的出力,ηh为水电站h的发电常系数,qHh,t为水电站h在t时段的发电耗水流量,hh,t为水电站h在t时段的水头,PHh,max和PHh,min分别为水电站h在t时段的出力上下限。梯级水电参数如表3所示:
表3梯级水电参数
Figure BDA0002694544470000101
4)建立水量平衡约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000102
qHh,min≤qHh,t≤qHh,max (61)
Qouth,min≤qHh,t+QIh,t≤Qouth,max (62)
其中,Vh,t为水电站h在t时段的库容,nqh,t为水电站h在t时段的自然来水流量,j和Uh为水电站h上游水电站索引和集合,Λh为水电站h水流延迟时间,qHh,max和qHh,min分别为水电站h的发电耗水流量上下限,Qouth,max和Qouth,min分别为水电站h的出水量上下限。
5)建立库容约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000103
Figure BDA0002694544470000104
Vh,min≤Vh,t≤Vh,max (65)
其中,
Figure BDA0002694544470000111
为水电站h为了确保下个调度期能够正常运行的调度期末最小库容,Vh,max和Vh,min不是库容的物理上下限,而是考虑灌溉、航运等因素的各时段的最大和最小库容。
6)建立系统电量平衡约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000112
其中,d和ND分别为系统负荷的索引和集合,GLd,t为t时段的负荷d所需发电量。
7)建立系统电力平衡约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000113
Figure BDA0002694544470000114
其中,PLd,t为t时段的负荷d的电力需求,USh,t和DSh,t分别为水电站h在t时段所提供的向上、向下旋转备用。
8)建立输电容量约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000115
Figure BDA0002694544470000116
其中,TLl为输电线l的输电容量,D为输电线联络矩阵,若风电场w/光伏发电站v/水电站h、负荷d与输电线l相连,则对应元素取值为1,反之为0。输电线路参数如表4所示:
表4输电线路参数
Figure BDA0002694544470000117
Figure BDA0002694544470000121
9)建立系统旋转备用约束,数学表达式如下:
USh,max=τuPHh,max (71)
DSh,max=τdPHh,max (72)
USh,t≤min{USh,max,PHh,max-PHh,t} (73)
DSh,t≤min{DSh,max,PHh,t-PHh,min} (74)
Figure BDA0002694544470000122
Figure BDA0002694544470000123
其中,τu、τd分别为向上、向下旋转备用系数,λ±为风电出力预测误差对向上、向下旋转备用的需求系数,设为0.2,μ±为光电出力预测误差对向上、向下旋转备用的需求系数,设为0.2。
10)建立风/光/水机组检修约束,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000124
Figure BDA0002694544470000125
Figure BDA0002694544470000126
Figure BDA0002694544470000128
Figure BDA0002694544470000127
PWw,t≤PWw,max-us,t·PJw·rels,w (82)
PVv.t≤PVv,max-us,t·PJv·rels,v (83)
PHh.t≤PHh,max-us,t·PJh·rels,h (84)
其中,s和NS分别为检修项目的索引和集合,us,t表示检修项目状态,当处于检修状态时,取值为1,反之为0。xs,t表示开始检修状态,当开始检修时,取值为1,反之为0。LTs为检修项目s的持续时间,Js,min和Js,max分别表示检修项目s的最早、最晚开始检修时间,SRs表示同一时段内进行的检修项目数目上限,PWw,max和PVv,max分别为风电场w和光伏发电站v的装机容量,PJw、PJv和PJh分别表示检修项目对风电场w、光伏发电站v和水电站h发电能力的影响,rels,w、rels,v、rels,h分别表示检修项目s与风电场w、光伏发电站v和水电站h的相关性,相关则取值为1,反之为0。检修项目参数如表5所示:
表5检修项目参数
检修项目编号 1 2 3 4 5 6
关联机组 H1 H2 H3 H4 W1、W2 V1、V2
持续时间/月 3 2 2 3 2 2
最早开始时间/月 1 1 1 1 1 1
最晚开始时间/月 9 9 9 9 9 9
影响出力/MW 38 9 18 20 14 10
最后解出优化调度最优解集,包括以下步骤:
1)风光水互补发电系统优化调度模型线性化,数学表达式如下:
水电出力为发电用水量和蓄水量的非线性二元函数,得到方程式:
P=η·qH·(h0+μ·V) (43)
将qH和v分成形如[qk,qk+1]和[vl,vl+1]的多个子区间,其中k=1...m-1,l=1...n-1,该实例中原函数被划分为9*9的网格,网格中的每个点对应于Pk,l=η·qk·[h0+μ·Vl]。每个网格被分成左上角和右下角两个三角形,
Figure BDA0002694544470000131
和ζk,l是表示三角形位置的索引,将水电出力函数分段线性化,数学表达式如下:
Figure BDA0002694544470000141
2)采用混合整数线性规划方法求取最优解集,该实例中采用CPLEX12.6求解器求解。
按照上述方法对含梯级水电的风光水互补发电系统进行优化调度。风电和光电未并网,采用纯梯级水电以满足系统负荷时,梯级水电站群中各级水电站的出力曲线如图2所示。风电和光电并网后,风光水互补发电系统中各级水电站的出力曲线如图3所示。风电和光电并网后,各级水电站的出力相较于图2中的水电出力有明显的减少,风电和光电为水电承担了部分发电任务,水电总出力降低,位于上游的水电站1的蓄能系数最大,减少发电耗水,增加水电蓄能。
丰水期和枯水期旋转备用的备用容量与备用需求如图4所示,其中图4(a)为丰水期考虑备用后的备用容量与备用需求,图4(b)为丰水期不考虑考虑备用后的备用容量与备用需求。而考虑了旋转备用的备用容量与备用需求如图5所示,其中图5(a)为枯水期考虑备用后的备用容量与备用需求,图5(b)为枯水期不考虑考虑备用后的备用容量与备用需求。
不考虑旋转备用的系统在多个时段缺乏足够的备用能力,无法满足备用需求,而考虑由水电为系统提供旋转备用后,系统提供备用容量均满足了备用需求。
风光水互补发电系统的给定检修计划如图6所示,中长期检修优化后的检修计划如图7所示。优化后的检修项目位于负荷较低、来水较少的时段,检修时段集中,减少了检修对水电运行的影响,水电蓄能增加,减少了资源浪费。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数;
第二步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的约束条件;
第三步:解出含梯级水电的风光水互补发电系统中长期优化调度的最优解集。
2.根据权利要求1所述的含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,其特征在于,所述的第一步:建立含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度的目标函数为:
Figure FDA0002694544460000011
Figure FDA0002694544460000012
Figure FDA0002694544460000013
其中,t和NT分别为调度期(年)内各时段(月/周)的索引和集合,EAt表示系统在t时段弃风、弃光、弃水的总量,h和NH分别为水电站的索引和集合,ESh表示在调度期末水电站h的蓄能,Vh,T为水电站h在调度期末时段T的库容,
Figure FDA0002694544460000014
为水电站h的初始库容,r和Eh分别为水电站h下游水电站的索引和集合,θh为水电站h的水电转换系数,w和NW分别为风电场的索引和集合,v和NV分别为光伏发电站的索引和集合,GWw,t和GVv,t分别为t时段风电场w和光伏发电站v的发电量,
Figure FDA0002694544460000015
Figure FDA0002694544460000016
分别为风电场w和光伏发电站v在t时段的最大发电量,QIh,t为水电站h的弃水流量,Δt为时间长度。
3.根据权利要求1所述的含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,其特征在于,所述的第二步包括如下步骤:
1)建立风电出力约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000017
GWw,t=PWw,t·Δt (5)
Figure FDA0002694544460000021
Figure FDA0002694544460000022
Figure FDA0002694544460000023
其中,GW w,t为风电场w在t时段的最小发电量,PWw,t为风电场w在t时段的出力,
Figure FDA0002694544460000024
Figure FDA0002694544460000025
分别为风电场w在t时段的预测出力上下限,μw,t和σw,t分别为风电场w在t时段预测出力概率分布的均值和标准差;其中,式(7)-式(8)设置风电出力区间为[μw,t-1.96σw,tw,t+1.96σw,t];
2)建立光电出力约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000026
GVv,t=PVv,t·Δt (10)
Figure FDA0002694544460000027
Figure FDA0002694544460000028
Figure FDA0002694544460000029
其中,GV v,t为光伏发电站v在t时段的最小发电量,PVv,t为光伏发电站v在t时段的出力,
Figure FDA00026945444600000210
Figure FDA00026945444600000211
分别是光伏发电站v在t时段的预测出力上下限,μv,t和σv,t分别为光伏发电站v在t时段预测出力概率分布的均值和标准差;式(12)-式(13)设[μv,t-1.96σv,tv,t+1.96σv,t]为光电出力区间;
3)建立水电出力约束,数学表达式如下:
Figure FDA00026945444600000212
GHh,t=PHh,t·Δt (15)
PHh,t=ηh·qHh,t·hh,t (16)
PHh,min≤PHh,t≤PHh,max (17)
其中,GHh,t为水电站h在t时段的发电量,
Figure FDA0002694544460000031
GH h分别为水电站h的发电量上下限,PHh,t为水电站h在t时段的出力,ηh为水电站h的发电常系数,qHh,t为水电站h在t时段的发电耗水流量,hh,t为水电站h在t时段的水头,PHh,max和PHh,min分别为水电站h在t时段的出力上下限。
4.根据权利要求3所述的含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,其特征在于,所述的第二步还包括如下步骤:
4)建立水量平衡约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000032
qHh,min≤qHh,t≤qHh,max (19)
Qouth,min≤qHh,t+QIh,t≤Qouth,max (20)
其中,Vh,t为水电站h在t时段的库容,nqh,t为水电站h在t时段的自然来水流量,j和Uh为水电站h上游水电站索引和集合,Λh为水电站h水流延迟时间,qHh,max和qHh,min分别为水电站h的发电耗水流量上下限,Qouth,max和Qouth,min分别为水电站h的出水量上下限;
5)建立库容约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000033
Figure FDA0002694544460000034
Vh,min≤Vh,t≤Vh,max (23)
其中,
Figure FDA0002694544460000035
为水电站h为了确保下个调度期能够正常运行的调度期末最小库容,Vh,max和Vh,min不是库容的物理上下限,而是考虑灌溉、航运等因素的各时段的最大和最小库容;
6)建立系统电量平衡约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000041
其中,d和ND分别为系统负荷的索引和集合,GLd,t为t时段的负荷d所需发电量;
7)建立系统电力平衡约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000042
Figure FDA0002694544460000043
其中,PLd,t为t时段的负荷d的电力需求,USh,t和DSh,t分别为水电站h在t时段所提供的向上、向下旋转备用;
8)建立输电容量约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000044
Figure FDA0002694544460000045
其中,TLl为输电线l的输电容量,D为输电线联络矩阵,若风电场w/光伏发电站v/水电站h、负荷d与输电线l相连,则对应元素取值为1,反之为0;
9)建立系统旋转备用约束,数学表达式如下:
USh,max=τuPHh,max (29)
DSh,max=τdPHh,max (30)
USh,t≤min{USh,max,PHh,max-PHh,t} (31)
DSh,t≤min{DSh,max,PHh,t-PHh,min} (32)
Figure FDA0002694544460000046
Figure FDA0002694544460000047
其中,τu、τd分别为向上、向下旋转备用系数,λ±为风电出力预测误差对向上、向下旋转备用的需求系数,μ±为光电出力预测误差对向上、向下旋转备用的需求系数;
10)建立风/光/水机组检修约束,数学表达式如下:
Figure FDA0002694544460000051
Figure FDA0002694544460000052
Figure FDA0002694544460000053
Figure FDA0002694544460000054
Figure FDA0002694544460000055
PWw,t≤PWw,max-us,t·PJw·rels,w (40)
PVv.t≤PVv,max-us,t·PJv·rels,v (41)
PHh.t≤PHh,max-us,t·PJh·rels,h (42)
其中,s和NS分别为检修项目的索引和集合,us,t表示检修项目状态,当处于检修状态时,取值为1,反之为0;xs,t表示开始检修状态,当开始检修时,取值为1,反之为0;LTs为检修项目s的持续时间,Js,min和Js,max分别表示检修项目s的最早、最晚开始检修时间,SRs表示同一时段内进行的检修项目数目上限,PWw,max和PVv,max分别为风电场w和光伏发电站v的装机容量,PJw、PJv和PJh分别表示检修项目对风电场w、光伏发电站v和水电站h发电能力的影响,rels,w、rels,v、rels,h分别表示检修项目s与风电场w、光伏发电站v和水电站h的相关性,相关则取值为1,反之为0。
5.根据权利要求1所述的含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法,其特征在于,所述的第三步,包括以下步骤:
1)风光水互补发电系统优化调度模型线性化;
2)采用混合整数线性规划方法求取最优解集。
CN202011001661.8A 2020-09-22 2020-09-22 一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法 Active CN112183839B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011001661.8A CN112183839B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011001661.8A CN112183839B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112183839A true CN112183839A (zh) 2021-01-05
CN112183839B CN112183839B (zh) 2022-08-30

Family

ID=73956807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011001661.8A Active CN112183839B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112183839B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363976A (zh) * 2021-06-18 2021-09-07 河海大学 一种基于场景图的风光水互补发电系统中期优化调度方法
CN115765044A (zh) * 2022-11-26 2023-03-07 水利部水利水电规划设计总院 风光水电系统联合运行及风险分析方法和系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102778874A (zh) * 2012-07-12 2012-11-14 贵州乌江水电开发有限责任公司 梯级水电站群联合优化调控系统
US20170039659A1 (en) * 2014-04-11 2017-02-09 Wuhan University Daily electricity generation plan making method of cascade hydraulic power plant group
CN109886473A (zh) * 2019-01-24 2019-06-14 河海大学 一种考虑下游生态的流域风光水系统多目标优化调度方法
CN111342486A (zh) * 2020-02-24 2020-06-26 河海大学 一种含梯级水电的风光水互补发电系统的优化调度方法
CN111428904A (zh) * 2020-01-19 2020-07-17 河海大学 一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102778874A (zh) * 2012-07-12 2012-11-14 贵州乌江水电开发有限责任公司 梯级水电站群联合优化调控系统
US20170039659A1 (en) * 2014-04-11 2017-02-09 Wuhan University Daily electricity generation plan making method of cascade hydraulic power plant group
CN109886473A (zh) * 2019-01-24 2019-06-14 河海大学 一种考虑下游生态的流域风光水系统多目标优化调度方法
CN111428904A (zh) * 2020-01-19 2020-07-17 河海大学 一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法
CN111342486A (zh) * 2020-02-24 2020-06-26 河海大学 一种含梯级水电的风光水互补发电系统的优化调度方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363976A (zh) * 2021-06-18 2021-09-07 河海大学 一种基于场景图的风光水互补发电系统中期优化调度方法
CN113363976B (zh) * 2021-06-18 2023-09-08 河海大学 一种基于场景图的风光水互补发电系统中期优化调度方法
CN115765044A (zh) * 2022-11-26 2023-03-07 水利部水利水电规划设计总院 风光水电系统联合运行及风险分析方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112183839B (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106786799B (zh) 一种直流联络线功率阶梯化发电计划优化方法
CN107276122B (zh) 适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法
CN108133104B (zh) 一种长期跨流域多梯级水电优化运行模拟方法
CN116667395B (zh) 基于梯级水电改造的水风光蓄互补泵站容量配置方法
CN109586284B (zh) 考虑弃能约束的送端电力系统随机生产模拟方法及应用
CN113036788B (zh) 一种支撑电力系统新能源消纳的储能配置及成本分析方法
CN112183839B (zh) 一种含梯级水电风光水互补发电系统中长期优化调度方法
CN110994606B (zh) 一种基于复杂适应系统理论的多能源电源容量配置方法
CN111428904B (zh) 一种含梯级水电的风光水互补发电系统短期优化调度方法
CN110661301B (zh) 一种水光蓄多能互补发电系统的容量配置优化方法
CN104578183A (zh) 提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方法
CN115081700A (zh) 基于综合储能技术的数据中心多能协同优化方法及系统
CN113541195B (zh) 一种未来电力系统中高比例可再生能源的消纳方法
CN113937796A (zh) 一种含风、光、储、蓄联合系统多时间尺度优化方法
CN111969591B (zh) 一种光蓄能水电站互补的离网式混合能源系统优化方法
CN110571868B (zh) 微电网的优化配置方法
CN110165699B (zh) 基于个体优化及系统多能互补的光热电站优化配置方法
CN112653137A (zh) 计及碳交易的光热电站与风电系统、低碳调度方法及系统
CN117649119A (zh) 基于vcg理论的清洁能源碳减排价值评估方法
CN116805192A (zh) 考虑最优弃能率的综合能源系统双层规划优化方法及应用
CN115600838A (zh) 一种水电站调节能力评价方法、设备和介质
CN112767189B (zh) 一种计及风电并网下电网灵活性评估方法
CN113034174A (zh) 用户侧的共享储能电站优化配置方法和系统
CN114465226A (zh) 一种电力系统多级备用获取联合优化模型的建立方法
CN110601264B (zh) 计及超大功率蓄热电锅炉消纳能力的多能源优化调度方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant