CN112736985B - 一种考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，包括：预测受端电网当日负荷曲线，将当日各时段分为用电高峰时段和用电低谷时段；将已获得的光伏预测出力过程、梯级水电出力过程相加，得到原始的水光合计出力；计算水光叠加超出输电通道的出力、输电通道剩余出力空间、梯级水电剩余出力空间、确定梯级水电的可调出力、计算梯级水电的可降出力；根据智能出力分配法，修正梯级水电出力过程，实现对光伏电和梯级水电的出力分配。本发明在保证水电出力不受损的前提下，利用水库的可调节性能，调整一日之内的水电出力过程，使电网尽可能地消纳光伏出力，同时使水光互补后的总出力过程符合受端的负荷特性，有利于电力调度方案的制定。

Description

一种考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法

技术领域

本发明涉及光伏能源系统，具体涉及一种考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法。

背景技术

当前能源结构中，大幅增加了太阳能等新能源的占比，但新能源大规模接入电网后将造成电力系统调节能力严重下降，给电力系统的安全稳定运行带来极大的挑战。同时，由于太阳能间歇性和波动性的特点，实际运行过程中弃光的现象较为严重。水电具有出力调节响应速度快和蓄能能力强等优势，因此，有必要开展水光协调利用的互补发电技术研究。

现有的风光水的有功分配方法通过优先消纳风光有功功率出力值，去达到最大化利用潜在的风能与光能的目的，通过水电有功功率出力值去补偿风光有功功率出力值，保障总的有功功率出力值满足设定的有功功率输出需求值；但此方法未考虑受端的负荷特性，并且以优先消纳风光出力为目标函数，未考虑水电利益的受损情况。另外，还有通过优化智能算法的运算效率来得到全局最优位置作为水光能源互补调度的最优方案，但这种求解方式较为复杂，也未考虑受端的负荷特性。再有通过联合梯级水电站、抽水蓄能电站、光伏电站运行来促进光伏发电的消纳利用，但其梯级水电站特指由日(无)调节能力的水电站组成的梯级水电站，实际使用较为不便，也未考虑受端的负荷特性。

以上功率分配与水光联合调度、出力过程分配相关，尚未涉及到考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法。随着电力市场的发展，研究更加科学的水光联合调度的出力分配方法有助于制定更为科学、合理的电力调度方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，在保证水电出力不受损的前提下，利用水库的可调节性能，调整一日之内的水电出力过程，使电网尽可能地消纳光伏出力，同时使水光互补后的总出力过程符合受端的负荷特性。

技术方案：本发明的考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，包括以下步骤：

S1、预测受端电网当日负荷曲线，将当日各时段分为用电高峰时段和用电低谷时段；

S2、将已获得的光伏预测出力过程、梯级水电出力过程相加，得到原始的水光合计出力；

S3、计算水光叠加超出输电通道的出力、输电通道剩余出力空间、梯级水电剩余出力空间、确定梯级水电的可调出力、计算梯级水电的可降出力；

S4、根据智能出力分配法，修正梯级水电出力过程，实现对光伏电和梯级水电的出力分配。

进一步的，步骤S1具体为：

S11、将前一日的受端电网负荷曲线预测为当日的受端电网负荷曲线；

S12、提取预测的受端电网负荷曲线中负荷最高的前12个时段作为用电高峰时段；

S13、提取预测的受端电网负荷曲线中负荷最低的前12个时段作为用电低谷时段。

进一步的，步骤S2中所述的光伏预测出力过程和梯级水电出力过程均为逐时出力过程，此时，梯级水电出力过程的水电逐时出力均等于当日的日均出力；所述的原始的水光合计出力为光伏预测出力过程和梯级水电出力过程逐时叠加的出力过程，具体包括：

N_h,i＝N_s,i+N_g,i；

其中，N_h,i为分配期(即1日)第i个时段的水电与光伏的合计出力(即水光合计出力)，单位为万kW，i＝1…n，n为时段数；N_s,i为第i个时段的梯级水电出力，单位为万kW；N_g,i为第i个时段的光伏预测出力，单位为万kW。

进一步的，步骤S3具体为：

S31、计算水光合计出力超出输电通道的出力，具体包括：

其中，N_xt,i为第i个时段水光合计出力超出通道的出力，单位为万kW；N_c,i为第i个时段输电通道的容量，单位为万kW；

S32、计算输电通道剩余出力空间，即输电通道减去水光合计出力，具体包括：

其中，N_tds,i为第i个时段输电通道剩余出力空间，单位为万kW；

S33、计算梯级水电剩余出力空间，即梯级出力上限值减去梯级水电出力，具体包括：

其中，N_sds,i为第i个时段梯级水电的剩余出力空间，单位为万kW；N_hmax,i为第i个时段梯级水电出力瞬时上限值，单位为万kW；

S34、确定水电的可调出力，即输电通道剩余出力空间和梯级水电剩余出力空间的较小值，具体包括：

N_kt,i＝min{N_tds,i,N_sds,i}；

其中，N_kt,i为第i个时段的梯级水电的可调出力；

S35、计算梯级水电的可降出力，即梯级水电出力减去梯级出力下限值，具体包括：

其中，N_sdkj,i为第i个时段梯级水电的可降出力，单位为万kW；N_hmin,i为第i个时段梯级水电出力瞬时下限值，单位为万kW。

进一步的，步骤S4具体为：

S41、判断超出输电通道的出力总和

是否大于0，若否，则跳转至步骤S42，若是，则跳转至步骤S45；

S42、判断用电低谷时段梯级水电的可降出力N_sdkj,i之和是否大于用电高峰时段梯级水电的可调出力N_kt,i之和，若是，则跳转至步骤S43，若否，则跳转至步骤S44；

S43、此时，用电高峰时段的梯级水电的上升出力，等于用电高峰时段的梯级水电的可调出力N_kt,i，具体包括：

其中，N_ss,i为第i个时段梯级水电的上升出力，单位为万kW；

用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电高峰时段的梯级水电的上升出力之和除12，具体包括：

其中，N_xj,i为第i个时段梯级水电的下降出力，单位为万kW；

S44、此时，用电低谷时段的梯级水电下降出力，等于用电低谷时段的梯级水电的可降出力N_sdkj,i，具体包括：

在用电高峰时段，各时段水电出力按时间顺序依次上升出力，直至

各时段上升出力最大值为可调出力N_kt，_i；

S45、判断用电低谷时段的梯级水电的可降出力之和

(其中k∈用电低谷时段，用电低谷时段共m个)是否大于

(其中j∈用电高峰时段，用电高峰时段共l个)，若是，则跳转至步骤S46，若否，则跳转至步骤S47；

S46、此时，除去超过通道时段的用电高峰时段的梯级水电上升出力，等于用电高峰时段的梯级水电的可调出力N_kt,i，具体包括：

用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电高峰时段的梯级水电的上升出力之和减去水光合计出力超出输电通道的出力之和后，再除12，具体包括：

S47、此时，用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电低谷时段的梯级水电的可降出力N_sdkj,i，具体包括：

在用电高峰时段，各时段水电出力按时间顺序依次上升出力，直至

各时段上升出力最大值为梯级水电的可调出力N_kt,i。

有益效果：与现有技术相比，本发明方法可在保证水电出力不受损的前提下，利用水库的可调节性能，调整一日之内的水电出力过程，使电网尽可能地消纳光伏出力，同时使水光互补后的总出力过程符合受端的负荷特性。该方法不仅考虑了受端的负荷特性，而且效率高、使用方便，所得水光互补合计出力曲线较为平稳，有利于电网的稳定运行，为电力调度方案的制定提供了有益参考。

附图说明

图1为水光互补前、后合计出力过程图；

图2为梯级出力调整结果图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，包括以下步骤：

S1、预测受端电网当日负荷曲线，将当日各时段分为用电高峰时段和用电低谷时段；具体为：

S11、将前一日的受端电网负荷曲线预测为当日的受端电网负荷曲线；

S12、提取预测的受端电网负荷曲线中负荷最高的前12个时段作为用电高峰时段；

S13、提取预测的受端电网负荷曲线中负荷最低的前12个时段作为用电低谷时段。

S2、将已获得的光伏预测出力过程、梯级水电出力过程相加，得到原始的水光合计出力；光伏预测出力过程和梯级水电出力过程均为逐时出力过程，此时，梯级水电出力过程的水电逐时出力均等于当日的日均出力；水光合计出力为光伏预测出力过程和梯级水电出力过程逐时叠加的出力过程，具体包括：

N_h,i＝N_s,i+N_g,i                        (1)；

其中，N_h,i为分配期(即1日)第i个时段的水电与光伏的合计出力(即水光合计出力)，i＝1…n，单位为万kW；N_s,i为第i个时段的梯级水电出力，单位为万kW；N_g,i为第i个时段的光伏预测出力，单位为万kW。

S3、计算水光叠加超出输电通道的出力、输电通道剩余出力空间、梯级水电剩余出力空间、确定梯级水电的可调出力、计算梯级水电的可降出力；步骤S3具体为：

S31、计算水光合计出力超出输电通道的出力，具体包括：

其中，N_xt,i为第i个时段水光合计出力超出通道的出力，单位为万kW；N_c,i为第i个时段输电通道的容量，单位为万kW。

S32、计算输电通道剩余出力空间，即输电通道减去水光合计出力，具体包括：

其中，N_tds,i为第i个时段输电通道剩余出力空间，单位为万kW。

S33、计算梯级水电剩余出力空间，即梯级出力上限值减去梯级水电出力，具体包括：

其中，N_sds,i为第i个时段梯级水电的剩余出力空间，单位为万kW；N_hmax,i为第i个时段梯级水电出力瞬时上限值，单位为万kW。

S34、确定水电的可调出力，即输电通道剩余出力空间和梯级水电剩余出力空间的较小值，具体包括：

N_kt,i＝min{N_tds,i,N_sds,i}                     (5)；

其中，N_kt,i为第i个时段的梯级水电的可调出力。

S35、计算梯级水电的可降出力，即梯级水电出力减去梯级出力下限值，具体包括：

其中，N_sdkj,i为第i个时段梯级水电的可降出力，单位为万kW；N_hmin,i为第i个时段梯级水电出力瞬时下限值，单位为万kW。

S4、根据智能出力分配法，修正梯级水电出力过程，实现对光伏电和梯级水电的出力分配；S4具体为：

S41、判断超出输电通道的出力总和

是否大于0，若否，则跳转至步骤S42，若是，则跳转至步骤S45；

S42、判断用电低谷时段梯级水电的可降出力N_sdkj,i之和是否大于用电高峰时段梯级水电的可调出力N_kt,i之和，若是，则跳转至步骤S43，若否，则跳转至步骤S44；

S43、此时，用电高峰时段的梯级水电的上升出力，等于用电高峰时段的梯级水电的可调出力N_kt,i，具体包括：

其中，N_ss,i为第i个时段梯级水电的上升出力，单位为万kW。

用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电高峰时段的梯级水电的上升出力之和除12，具体包括：

其中，N_xj,i为第i个时段梯级水电的下降出力，单位为万kW。

S44、此时，用电低谷时段的梯级水电下降出力，等于用电低谷时段的梯级水电的可降出力N_sdkj,i，具体包括：

在用电高峰时段，各时段水电出力按时间顺序依次上升出力，直至

各时段上升出力最大值为可调出力N_kt,i。

S45、判断用电低谷时段的梯级水电的可降出力之和

(其中k∈用电低谷时段，用电低谷时段共m个)是否大于

(其中j∈用电高峰时段，用电高峰时段共l个)，若是，则跳转至步骤S46，若否，则跳转至步骤S47；

S46、此时，除去超过通道时段的用电高峰时段的梯级水电上升出力，等于用电高峰时段的梯级水电的可调出力N_kt,i，具体包括：

用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电高峰时段的梯级水电的上升出力之和减去水光合计出力超出输电通道的出力之和后，再除12，具体包括：

S47、此时，用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电低谷时段的梯级水电的可降出力N_sdkj,i，具体包括：

在用电高峰时段，各时段水电出力按时间顺序依次上升出力，直至

各时段上升出力最大值为梯级水电的可调出力N_kt,i。

选择某流域的水光互补调度问题作为实施例进行分析。

(1)预测受端电网当日负荷曲线，将当日各时段分为用电高峰时段(9-22h)和用电低谷时段(0-8h、23-24h)。

(2)将已获得的光伏预测出力过程、梯级水电出力过程相加，得到原始的水光合计出力；已获得的光伏预测出力过程数据资料如表1；已获得的梯级水电日均出力大小，为853.11万kW；

表1逐时光伏预测出力过程

(3)已知梯级水电出力瞬时下限值为120.75kW，梯级水电出力瞬时上限值为952.5kW。根据公式，计算水光叠加超出输电通道的出力、输电通道剩余出力空间、梯级水电剩余出力空间、确定水电的可调出力、计算梯级水电的可降出力；

(4)根据水光合计出力叠加情况，发现超出输电通道的出力总和

大于0，进行超通道情况的出力分配，根据公式得到当日水电逐时出力过程，如表2；水光互补前、后出力过程见图1；光伏出力过程、原梯级水电出力过程、出力分配后梯级水电出力过程见图2。由图1、2可见，此出力分配方式在保证水电出力不受损的前提下，利用水库的可调节性能，使电网尽可能地消纳光伏出力，同时使水光互补后的总出力过程符合受端的负荷特性。

表2当日水电逐时出力过程(万kW)

综上，本发明方法通过能源集控平台的光伏出力预测模块得到逐时光伏预测出力过程；根据能源集控平台的水电出力优化模块得到梯级水电日均出力大小；根据智能出力分配法，修正水电出力过程，实现对光伏电和水电的出力分配。该方法可以在保证水电出力不受损的前提下，利用水库的可调节性能，调整一日之内的水电出力过程，使电网尽可能地消纳光伏出力，同时使水光互补后的总出力过程符合受端的负荷特性，为电力调度方案的制定提供了有益参考。

Claims (3)

1.一种考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预测受端电网当日负荷曲线，将当日各时段分为用电高峰时段和用电低谷时段；具体为：

S11、将前一日的受端电网负荷曲线预测为当日的受端电网负荷曲线；

S12、提取预测的受端电网负荷曲线中负荷最高的前12个时段作为用电高峰时段；

S13、提取预测的受端电网负荷曲线中负荷最低的前12个时段作为用电低谷时段；

S2、将已获得的光伏预测出力过程、梯级水电出力过程相加，得到原始的水光合计出力；

S3、计算水光叠加超出输电通道的出力、输电通道剩余出力空间、梯级水电剩余出力空间、确定梯级水电的可调出力、计算梯级水电的可降出力；其中，梯级水电的可调出力为输电通道剩余出力空间和梯级水电剩余出力空间的较小值；

S4、根据智能出力分配法，修正梯级水电出力过程，实现对光伏电和梯级水电的出力分配；具体为：

S41、判断超出输电通道的出力总和

是否大于0，若否，则跳转至步骤S42，若是，则跳转至步骤S45，其中，N_xt,i为第i个时段水光合计出力超出通道的出力；i＝1…n，n为时段数；

S42、判断用电低谷时段梯级水电的可降出力N_sdkj,i之和是否大于用电高峰时段梯级水电的可调出力N_kt,i之和，若是，则跳转至步骤S43，若否，则跳转至步骤S44；

S43、此时，用电高峰时段的梯级水电的上升出力，等于用电高峰时段的梯级水电的可调出力N_kt,i，具体包括：

其中，N_ss,i为第i个时段梯级水电的上升出力；

用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电高峰时段的梯级水电的上升出力之和除12，具体包括：

其中，N_xj,i为第i个时段梯级水电的下降出力；

S44、此时，用电低谷时段的梯级水电下降出力，等于用电低谷时段的梯级水电的可降出力N_sdkj,i，具体包括：

在用电高峰时段，各时段水电出力按时间顺序依次上升出力，直至

各时段上升出力最大值为可调出力N_kt,i；

S45、判断用电低谷时段的梯级水电的可降出力之和

是否大于

若是，则跳转至步骤S46，若否，则跳转至步骤S47，其中k∈用电低谷时段，用电低谷时段共m个，j∈用电高峰时段，用电高峰时段共l个；

S46、此时，除去超过通道时段的用电高峰时段的梯级水电上升出力，等于用电高峰时段的梯级水电的可调出力N_kt,i，具体包括：

用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电高峰时段的梯级水电的上升出力之和减去水光合计出力超出输电通道的出力之和后，再除12，具体包括：

S47、此时，用电低谷时段的梯级水电的下降出力，等于用电低谷时段的梯级水电的可降出力N_sdkj,i，具体包括：

在用电高峰时段，各时段水电出力按时间顺序依次上升出力，直至

各时段上升出力最大值为梯级水电的可调出力N_kt,i。

2.根据权利要求1所述的考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，其特征在于，步骤S2中所述的光伏预测出力过程和梯级水电出力过程均为逐时出力过程，此时，梯级水电出力过程的水电逐时出力均等于当日的日均出力；所述的原始的水光合计出力为光伏预测出力过程和梯级水电出力过程逐时叠加的出力过程，具体包括：

N_h,i＝N_s,i+N_g,i；

其中，N_h,i为分配期第i个时段的水光合计出力，i＝1…n，n为时段数；N_s,i为第i个时段的梯级水电出力；N_g,i为第i个时段的光伏预测出力。

3.根据权利要求1所述的考虑受端负荷特性的水光联合调度的出力分配方法，其特征在于，步骤S3具体为：

S31、计算水光合计出力超出输电通道的出力，具体包括：

其中，N_xt,i为第i个时段水光合计出力超出通道的出力；N_c,i为第i个时段输电通道的容量；N_h,i为分配期第i个时段的水光合计出力，i＝1…n，n为时段数；

S32、计算输电通道剩余出力空间，即输电通道减去水光合计出力，具体包括：

其中，N_tds,i为第i个时段输电通道剩余出力空间；

S33、计算梯级水电剩余出力空间，即梯级出力上限值减去梯级水电出力，具体包括：

其中，N_sds,i为第i个时段梯级水电的剩余出力空间；N_hmax,i为第i个时段梯级水电出力瞬时上限值；N_s,i为第i个时段的梯级水电出力；

S34、确定梯级水电的可调出力，即输电通道剩余出力空间和梯级水电剩余出力空间的较小值，具体包括：

N_kt,i＝min{N_tds,i,N_sds,i}；

其中，N_kt,i为第i个时段的梯级水电的可调出力；

S35、计算梯级水电的可降出力，即梯级水电出力减去梯级出力下限值，具体包括：

其中，N_sdkj,i为第i个时段梯级水电的可降出力；N_hmin,i为第i个时段梯级水电出力瞬时下限值。

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