CN112952839B - 一种基于可控负荷的配电网经济调度评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统调度技术领域,提供一种基于可控负荷的配电网经济调度评估方法,包括:步骤1:采集区域配电网内风电场、光伏电站、常规火电机组、可控负荷的相关数据;步骤2:计算区域配电网在预测日t时段内的预测总负荷量、用户k的可控负荷的预测可调度容量、所有风电场的总预测出力、所有光伏电站的总预测出力,并计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度情况下的总调度成本;步骤3:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性指标;步骤4:对预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性进行评估。本发明能够提高电网经济调度评估的准确性,且在维持电网稳定运行的同时降低电网的调度成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统调度技术领域,特别是涉及一种基于可控负荷的配电网经济调度评估方法。
背景技术
近年来,高比例可再生能源接入电网,目前大多数动态经济调度方法仍然遵循传统的“发电跟随负荷”模式,区域电网主要通过调节常规机组出力来维持电网的功率平衡,而常规机组的运行成本相对较高,同时还存在一定的环境污染。
随着智能电网迅速发展,新型可控负荷能够参与调度,配电网负荷可调度性显著增强,大规模新能源接入后电网的调度模式有望在一定程度上实现“负荷跟随发电”。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种基于可控负荷的配电网经济调度评估方法,能够提高电网经济调度评估的准确性,且在维持电网稳定运行的同时降低电网的调度成本。
本发明的技术方案为:
一种基于可控负荷的配电网经济调度评估方法,其特征在于:包括下述步骤:
步骤1:采集区域配电网内风电场、光伏电站、常规火电机组、可控负荷的相关数据
采集区域配电网在预测日之前N1个相似日内第i∈{1,2,…,N1}个相似日t时段的总负荷量预测总负荷量用户k的可控负荷的可调度容量用户k的可控负荷的预测可调度容量用户k的可控负荷的单位调用成本以及在预测日之前N个相似日内第n∈{1,2,…,N}个相似日t时段的风电场j的出力风电场j的预测出力单位弃风惩罚成本cpun,WT、光伏电站l的出力光伏电站l的预测出力单位弃光惩罚成本cpun,PV、常规火电机组m的出力常规火电机组m的单位出力成本cG,m、常规火电机组m的单位环境惩罚成本cpun,G,m、常规火电机组m的单位热备用成本cGB,m;
其中,t时段的数据为该t时段内各时刻数据的平均值,k∈{1,2,…,NCL},NCL为区域配电网内用户的总数,j∈{1,2,…,NWT},NWT为区域配电网内风电场的总数,l∈{1,2,…,NPV},NPV为区域配电网内光伏电站的总数,m∈{1,2,…,NG},NG为区域配电网内常规火电机组的总数;
步骤2:计算计及可控负荷参与的调度成本
步骤2.1:计算区域配电网在预测日t时段内的预测总负荷量为
步骤2.2:计算区域配电网中用户k在预测日t时段内可控负荷的预测可调度容量为
步骤2.3:计算区域配电网在预测日t时段内所有风电场的总预测出力为
步骤2.4:计算区域配电网在预测日t时段内所有光伏电站的总预测出力为
步骤2.5:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度情况下的总调度成本为
其中,分别为区域配电网在预测日t时段内的总弃风惩罚成本、总弃光惩罚成本、常规火电机组总出力成本、可控负荷总调度成本;α1、β1、γ1、η1分别为可控负荷参与区域配电网调度情况下的弃风惩罚成本系数、弃光惩罚成本系数、常规火电机组出力成本系数、可控负荷调度成本系数;α为0表示t时段内风电完全消纳,α为1表示t时段内存在弃风现象;β为0表示t时段内光电完全消纳,β为1表示t时段内存在弃光现象;γ为0表示t时段内不需要火电机组出力,γ为1表示t时段内需要火电机组出力;η为0表示t时段内可控负荷不参与调度,η为1表示t时段内可控负荷参与调度;
步骤3:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性指标为
其中,α2、β2、γ2分别为可控负荷不参与区域配电网调度情况下的弃风惩罚成本系数、弃光惩罚成本系数、常规火电机组出力成本系数;
步骤4:对预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性进行评估:若φ(t)>0,则加入可控负荷后,区域配电网在预测日t时段内的整体调度成本上升;若φ(t)<0,则加入可控负荷后,区域配电网在预测日t时段内的整体调度成本下降。
本发明的有益效果为:
本发明将区域配电网内可控负荷纳入电网经济调度中,实现了“负荷跟随发电”的调度模式,相较于传统“发电跟随负荷”模式,该经济调度模式能够在维持电网稳定运行的同时降低电网的调度成本。
本发明首先对配电网中影响经济调度的设备参数和负荷参数进行采集、计算,然后计算单时间段内的负荷量以及可再生能源出力,并计算弃风弃光惩罚成本、火电机组以及可控负荷调度成本,最后通过比较考虑可控负荷的调度总成本与不考虑可控负荷参与调度的总成本,计算可控负荷参与配网调度的经济性指标,能够更加准确地判断可控负荷参与配电网调度对配电网经济性的影响,为决策是否需考虑可控负荷参与调度提供依据。
附图说明
图1为本发明的基于可控负荷的配电网经济调度评估方法的流程图。
图2为具体实施方式中可控负荷参与调度和可控负荷不参与调度的调度成本对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步描述。
如图1所示,本发明的基于可控负荷的配电网经济调度评估方法,包括下述步骤:
步骤1:采集区域配电网内风电场、光伏电站、常规火电机组、可控负荷的相关数据
采集区域配电网在预测日之前N1个相似日内第i∈{1,2,…,N1}个相似日t时段的总负荷量预测总负荷量用户k的可控负荷的可调度容量用户k的可控负荷的预测可调度容量用户k的可控负荷的单位调用成本以及在预测日之前N个相似日内第n∈{1,2,…,N}个相似日t时段的风电场j的出力风电场j的预测出力单位弃风惩罚成本cpun,WT、光伏电站l的出力光伏电站l的预测出力单位弃光惩罚成本cpun,PV、常规火电机组m的出力常规火电机组m的单位出力成本cG,m、常规火电机组m的单位环境惩罚成本cpun,G,m、常规火电机组m的单位热备用成本cGB,m;
其中,t时段的数据为该t时段内各时刻数据的平均值,k∈{1,2,…,NCL},NCL为区域配电网内用户的总数,j∈{1,2,…,NWT},NWT为区域配电网内风电场的总数,l∈{1,2,…,NPV},NPV为区域配电网内光伏电站的总数,m∈{1,2,…,NG},NG为区域配电网内常规火电机组的总数。
本实施例中,N1=20,N=5,t时段为8:00-8:15时段;某区域配电网内有风电场NWT=5个,有光伏电站NPV=3个,有常规火电机组NG=2个。
步骤2:计算计及可控负荷参与的调度成本
步骤2.1:计算区域配电网在预测日t时段内的预测总负荷量为
本实施例中,测得负荷侧预测日之前20个相似日内8:00-8:15时段的历史实际总负荷量数据(平均值)为:135.6MW、126.7MW、136.6MW、136.5MW、137MW、145MW、126.8MW、142.1MW、134.7MW、138.5MW、145.2MW、150.5MW、130.4MW、134.7MW、140.8MW、150.1MW、120.5MW、136.9MW、138.9MW、145.6MW;负荷侧预测日之前20个相似日内8:00-8:15时段的历史预测总负荷量数据为:132.5MW、122.5MW、129.6MW、145.5MW、135MW、148.9MW、127.8MW、138.1MW、130.7MW、142.5MW、140.2MW、148.2MW、135.3MW、132.4MW、135.2MW、140.1MW、110.5MW、138.8MW、148.1MW、135.6MW。计算得到预测日8:00-8:15时段内总负荷量预测的误差修正系数进一步计算得到区域配电网在预测日8:00-8:15时段内的预测总负荷量
步骤2.2:计算区域配电网中用户k在预测日t时段内可控负荷的预测可调度容量为
步骤2.3:计算区域配电网在预测日t时段内所有风电场的总预测出力为
本实施例中,测得区域配电网内五个风电场在预测日8:00-8:15时段的预测出力分别为13.61MW、10.71MW、16.53MW、13.2MW、10.1MW,各个风电场在预测日之前五个相似日内8:00-8:15时段的历史出力数据为14.5MW、17.5MW、16.7MW、17.5MW、14.2MW;10.1MW、10.2MW、12.3MW、11.1MW、9.5MW;18.5MW、17.8MW、20.9MW、22.4MW、21.9MW;19.5MW、16.75MW、18.7MW、16.5MW、14.2MW;10.1MW、8.2MW、10.3MW、9.1MW、7.5MW,各个风电场在预测日之前五个相似日内8:00-8:15时段的历史预测出力数据为16.9MW、15.72MW、16.4MW、15.5MW、13.1MW;9.5MW、8.9MW、8.3MW、12.1MW、8.75MW;17.5MW、19.87MW、17.45MW、21.3MW、15.9MW;15.5MW、14.2MW、18.5MW、16.8MW、15.25MW;10.2MW、9.25MW、11.3MW、14.1MW、8.54MW。计算得到预测日8:00-8:15时段内五个风电场的出力预测的误差修正系数分别为-0.0292、-0.1002、-0.0852、-0.0552、0.1846,进一步计算得到区域配电网在预测日8:00-8:15时段内所有风电场的总预测出力
步骤2.4:计算区域配电网在预测日t时段内所有光伏电站的总预测出力为
本实施例中,测得区域配电网内三个光伏电站在预测日8:00-8:15时段的预测出力分别为9.5MW、6.17MW、14.28MW,各个光伏电站在预测日之前五个相似日8:00-8:15时段的历史出力数据为8.5MW、8.72MW、6.7MW、10.5MW、9.2MW;9.1MW、7.2MW、8.3MW、7.1MW、6.5MW;11.5MW、10.8MW、10.9MW、9.4MW、9.9MW,各个光伏电站在预测日之前五个相似日8:00-8:15时段的历史预测出力数据为7.2MW、8.2MW、7.7MW、12.5MW、10.2MW;8.1MW、8.5MW、6.3MW、7.7MW、6.9MW;12.5MW、13.8MW、8.9MW、10.4MW、9.1MW。计算得到预测日8:00-8:15时段内三个光伏电站的出力预测的误差修正系数分别为0.0472、-0.024、0.0416,进一步计算得到区域配电网在预测日8:00-8:15时段内所有光伏电站的总预测出力
步骤2.5:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度情况下的总调度成本为
其中,分别为区域配电网在预测日t时段内的总弃风惩罚成本、总弃光惩罚成本、常规火电机组总出力成本、可控负荷总调度成本;α1、β1、γ1、η1分别为可控负荷参与区域配电网调度情况下的弃风惩罚成本系数、弃光惩罚成本系数、常规火电机组出力成本系数、可控负荷调度成本系数;α为0表示t时段内风电完全消纳,α为1表示t时段内存在弃风现象;β为0表示t时段内光电完全消纳,β为1表示t时段内存在弃光现象;γ为0表示t时段内不需要火电机组出力,γ为1表示t时段内需要火电机组出力;η为0表示t时段内可控负荷不参与调度,η为1表示t时段内可控负荷参与调度;
步骤3:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性指标为
其中,α2、β2、γ2分别为可控负荷不参与区域配电网调度情况下的弃风惩罚成本系数、弃光惩罚成本系数、常规火电机组出力成本系数。
本实施例中,预测日8:00-8:15时段内可再生能源总出力为96.1638MW,小于预测的基线负荷138.3557MW。此时,中α1=0,β1=0,需利用常规火电机组或采用可控负荷参与调度,总成本中只考虑火电机组调度成本以及可控负荷调度成本。仅考虑常规火电机组时,η1=0;仅考虑可控负荷参与调度时,γ1=0。
当可控负荷不参与调度时,仅常规火电机组参与调度:区域配电网在预测日8:00-8:15时段内的线损率带入公式计算得到预测日8:00-8:15时段内常规火电机组需要提供的总出力为配电网内两座常规火电机组的装机容量分别为50MW、30MW,热备用成本cGB,m分别为300元/MW、200元/MW,调度常规火电机组来实现功率平衡,环境惩罚成本cpun,G,m为100元/MW,火电机组单位出力成本cG,m为600元/MW。此时,装机容量为50MW的常规火电机组参与调度。计算得到区域配电网在预测日8:00-8:15时段内的常规火电机组总出力成本 进一步得到预测日8:00-8:15时段内可控负荷不参与区域配电网调度情况下的总调度成本为46879.9元。
当可控负荷参与调度时,与常规火电机组共同参与调度:配电网内可控负荷备用总容量为用户k的可控负荷的单位调用成本可控负荷总调度成本为20000元。根据公式计算得到预测日8:00-8:15时段内常规火电机组需要提供的总出力为此时,装机容量为30MW的常规火电机组参与调度。计算得到区域配电网在预测日8:00-8:15时段内的常规火电机组总出力成本进一步得到预测日8:00-8:15时段内可控负荷参与区域配电网调度情况下的总调度成本为42191.93元。
本实施例中可控负荷参与调度和可控负荷不参与调度的调度成本对比图如图2所示。由图2可以看出,可控负荷参与调度的总调度成本相对于可控负荷不参与调度的总调度成本有所降低,说明本发明的方法能够在维持电网稳定运行的同时降低电网的调度成本。
将上述计算得到的预测日8:00-8:15时段内可控负荷不参与区域配电网调度情况下的总调度成本46879.9元、可控负荷参与区域配电网调度情况下的总调度成本42191.93元带入公式得到预测日8:00-8:15时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性指标φ(t)=-0.0527。
步骤4:对预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性进行评估:若φ(t)>0,则加入可控负荷后,区域配电网在预测日t时段内的整体调度成本上升;若φ(t)<0,则加入可控负荷后,区域配电网在预测日t时段内的整体调度成本下降。
本实施例中,预测日8:00-8:15时段内φ(t)=-0.0527<0,表示加入可控负荷后,区域配电网在预测日8:00-8:15时段内的整体调度成本下降,调度更具经济性。
显然,上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等,均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种基于可控负荷的配电网经济调度评估方法,其特征在于:包括下述步骤:
步骤1:采集区域配电网内风电场、光伏电站、常规火电机组、可控负荷的相关数据
采集区域配电网在预测日之前N1个相似日内第i∈{1,2,…,N1}个相似日t时段的总负荷量预测总负荷量用户k的可控负荷的可调度容量用户k的可控负荷的预测可调度容量用户k的可控负荷的单位调用成本以及在预测日之前N个相似日内第n∈{1,2,…,N}个相似日t时段的风电场j的出力风电场j的预测出力单位弃风惩罚成本cpun,WT、光伏电站l的出力光伏电站l的预测出力单位弃光惩罚成本cpun,PV、常规火电机组m的出力常规火电机组m的单位出力成本cG,m、常规火电机组m的单位环境惩罚成本cpu,G,m、常规火电机组m的单位热备用成本cGB,m;
其中,t时段的数据为该t时段内各时刻数据的平均值,k∈{1,2,…,NCL},NCL为区域配电网内用户的总数,j∈{1,2,…,NWT},NWT为区域配电网内风电场的总数,l∈{1,2,…,NPV},NPV为区域配电网内光伏电站的总数,m∈{1,2,…,NG},NG为区域配电网内常规火电机组的总数;
步骤2:计算计及可控负荷参与的调度成本
步骤2.1:计算区域配电网在预测日t时段内的预测总负荷量为
步骤2.2:计算区域配电网中用户k在预测日t时段内可控负荷的预测可调度容量为
步骤2.3:计算区域配电网在预测日t时段内所有风电场的总预测出力为
步骤2.4:计算区域配电网在预测日t时段内所有光伏电站的总预测出力为
步骤2.5:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度情况下的总调度成本为
其中,分别为区域配电网在预测日t时段内的总弃风惩罚成本、总弃光惩罚成本、常规火电机组总出力成本、可控负荷总调度成本;α1、β1、γ1、η1分别为可控负荷参与区域配电网调度情况下的弃风惩罚成本系数、弃光惩罚成本系数、常规火电机组出力成本系数、可控负荷调度成本系数;α为0表示t时段内风电完全消纳,α为1表示t时段内存在弃风现象;β为0表示t时段内光电完全消纳,β为1表示t时段内存在弃光现象;γ为0表示t时段内不需要火电机组出力,γ为1表示t时段内需要火电机组出力;η为0表示t时段内可控负荷不参与调度,η为1表示t时段内可控负荷参与调度;
步骤3:计算预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性指标为
其中,α2、β2、γ2分别为可控负荷不参与区域配电网调度情况下的弃风惩罚成本系数、弃光惩罚成本系数、常规火电机组出力成本系数;
步骤4:对预测日t时段内可控负荷参与区域配电网调度的经济性进行评估:若φ(t)>0,则加入可控负荷后,区域配电网在预测日t时段内的整体调度成本上升;若φ(t)<0,则加入可控负荷后,区域配电网在预测日t时段内的整体调度成本下降。
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