CN114597971A - 一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法及系统 - Google Patents

一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法及系统，包括：获取清洁能源基地短期互补过程基础资料；获得清洁能源基地短期互补前过程；调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力，获得清洁能源基地短期互补后过程；进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程。本发明兼顾了系统电量消纳优化与送电需求两方面要求，可为水光互补调度工程的规划设计提供参考。

Description

一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法及系统
技术领域
本发明涉及水光互补发电技术，特别是涉及一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法及系统。
背景技术
目前，光电作为清洁能源的重要组成部分，大规模并入电网将对电力系统的安全稳定运行造成不利影响，还会在光电发电高峰期出现大量弃光现象。比如，有的地区水光资源丰富但开发成本较高、市场竞争力较差，光电弃光率超过25％，该情况下，通过建立大型水光互补清洁能源基地，水电与光电共用电网通道，利用水电机组容量及调节能力，平抑基地送电波动性，同时优化电网对水光的消纳能力，这对于清洁能源发展和高质量经济建设具有重要意义。现有的水光互补方式多为：仅考虑电量消纳或构建多目标模型进行优化计算，前者难以确定基地短期送电方式，而后者计算复杂，尤其是对于具有年调节能力的大型水库，缺乏长期调度的指导意义，且在水光互补长期互补调度过程中，需要考虑基地发电量受光伏短期波动性影响而导致的基地弃电电量。
发明内容
发明目的：本发明的一个目的是提供一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，以提高清洁能源基地长期运行过程中的水光电量并网消纳水平，同时从稳定电力系统荷载角度，对基地短期送电过程进行拟定。
本发明的另一个目的是提供一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度系统。
技术方案：一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，包括以下步骤：
S1、清洁能源基地包括梯级水电站与光伏电站，清洁能源基地短期运行过程以日为运行周期、时为运行步长，根据清洁能源基地水光出力的历史资料，随机选取一天：获得光电出力过程、水电日均出力、水电最大出力、水电最小出力与电网通道最大负荷，作为清洁能源基地短期互补过程基础资料；
S2、计算清洁能源基地初始短期出力Pt sh1，获得清洁能源基地短期互补前过程；
清洁能源基地初始短期出力Pt sh1的计算公式为：
Pt sh1＝Ph+Pt s
其中，Ph为水电日均出力；Pt s为光电第t时段出力；t＝1…T，T是短期运行时段数；
S3、调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，计算清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；
清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2的计算公式为：
Pt sh2＝Pmin+Pt s
其中，Pmin为水电最小出力；
S4、根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；
S5、根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，获得清洁能源基地短期互补后过程；
S6、清洁能源基地长期运行过程以年为运行周期、日为运行步长，根据清洁能源基地水光出力的历史资料，采集典型年的光电出力过程和径流过程，作为清洁能源基地长期运行过程基础资料，以此进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进一步进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程。
进一步的，步骤S4具体为：
根据水电最小出力、水电最大出力将电网通道划分为基荷层、腰荷层、峰荷层，提取基地短期运行过程中的容量信息，包括：水电发电量、光电并网电量、基荷层可容纳的水电量、水电日均出力下沉至水电最小出力减少的电量、腰荷层可容纳的水电量、峰荷层可容纳的水电量、电网通道可容纳的水电量、电网通道无法容纳的总电量、电网通道可以容纳的总电量。
更进一步的，基地短期运行过程中的容量信息计算方法为：
(1)水电发电量Wh，计算式为：
Wh＝Ph·TΔt
其中，T是短期运行时段总数，Δt为短期运行步长；
(2)光电并网电量Ws，计算式为：
Figure BDA0003564700400000031
Figure BDA0003564700400000032
其中，Pt sd为第t时段光电最大消纳空间，表示在水电最小出力与电网通道最大负荷约束下，第t时段光电最大消纳出力；Pg为电网通道最大负荷；t＝1…T；
(3)基荷层可容纳的水电量为：基荷层最大水电补偿量L，计算式为：
L＝Pmin·TΔt
(4)水电日均出力下沉至水电最小出力减少的电量为：水电下沉电量M，计算式为：
M＝Wh-L
(5)腰荷层可容纳的水电量为：腰荷层最大水电补偿量H，计算式为：
Figure BDA0003564700400000033
其中，Pmax为水电最大出力；
(6)峰荷层可容纳的水电量为：峰荷层最大水电补偿量G，计算式为：
Figure BDA0003564700400000034
(7)电网通道可容纳的水电量为：电网通道最大水电补偿量F，计算式为：
F＝L+H+G
(8)电网通道无法容纳的总电量为：基地弃电电量Wq，计算式为：
Wq＝max(Wh-F、0)
(9)电网通道可以容纳的总电量为：基地并网电量Wsh，计算式为：
Wsh＝Wh+Ws-Wq。
进一步的，步骤S5包括以下步骤：
S51、获取水电日均出力上浮过程中的上浮面和水电上浮出力，根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，获得水电日均出力上浮过程；具体为：
受水电最小出力、光电最大消纳空间、水电最大出力、电网通道最大负荷边界限制，水电日均出力上浮过程中呈现的上浮面，表示为：上浮边界Po；
水电日均出力上浮过程中受多边界限制进而改变水电出力过程，表示为：水电上浮出力Pt hd；
S52、计算基地水电上浮后短期出力Pt sh3，计算公式为：
Figure BDA0003564700400000041
其中，Pg为电网通道最大负荷，t＝1…T，T是短期运行时段总数。
更进一步的，步骤S51中根据基地短期运行过程中的容量信息，水电日均出力上浮过程具体分为以下三种情况：
情况①：当M≤H时，表示水电日均出力的上浮边界Po上浮至腰荷层内，通过腰荷层可容纳的水电量空间对水电下沉电量进行补偿，具体包括：
存在
Figure BDA0003564700400000042
使得
Figure BDA0003564700400000043
通过上式计算获得上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝max(Po-Pt sh2，0)+Pmin
情况②：当H＜M≤H+G时，表示水电日均出力的上浮边界Po上浮至峰荷层内，通过腰荷层可容纳的水电量空间+峰荷层可容纳的水电量空间对水电下沉电量进行补偿，具体包括：
存在
Figure BDA0003564700400000044
使得
Figure BDA0003564700400000045
通过上式计算获得上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝min{max(Po-max(Pmax，Pt sh2)，0)，Pt s}+max(Pmax-Pt sh2，0)+Pmin
情况③：当H+G＜M时，表示电网通道可容纳的水电量空间对水电下沉电量无法完全补偿，水电日均出力的上浮边界Po上浮至电网通道最大负荷边界，具体包括：
Po＝Pg
通过上式计算获得上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝min{max(Po-max(Pmax，Pt sh2)，0)，Pt s}+max(Pmax-Pt sh2，0)+Pmin。
进一步的，步骤S6包括以下步骤：
S61、构建清洁能源基地长期优化调度目标函数，具体如下：
Figure BDA0003564700400000051
其中，W为年内清洁能源基地并网电量；
Figure BDA0003564700400000052
为第m月清洁能源基地并网电量；
S62、构建清洁能源基地长期优化调度约束函数，采用动态规划优化算法进行求解，获得清洁能源基地长期运行过程，其中包括各月最优水电月均出力，进一步根据清洁能源基地短期互补过程中的出力信息计算各月水电上浮出力，获得清洁能源基地长期出力过程；具体为：
根据光电第m月内短期出力过程、第m月最优水电月均出力、水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷，进行清洁能源基地短期互补，获得清洁能源基地水光互补短期运行过程中的出力信息，获得该月清洁能源基地短期互补后过程，其余各月同理可得。
更进一步的，步骤S61中
Figure BDA0003564700400000053
通过基地水光互补短期运行过程中的容量信息进行计算，具体包括：
(1)根据典型年光电出力过程，采用光电月内各天同一时段平均出力，将光电月内逐时出力过程信息降维至月内短期出力过程，计算式为：
Figure BDA0003564700400000054
其中，
Figure BDA0003564700400000055
为光电月内短期出力过程，表示第m月第t时段的光电出力，
Figure BDA0003564700400000056
为第m月d天内第t时段的光电出力资料，t＝1…T，d＝1…Dm，m＝1…12，T是短期运行时段数，Dm为第m月内的天数；
(2)以清洁能源基地中的梯级水电在长期运行过程中的水位过程为决策变量，通过径流过程计算水电月均出力；
(3)根据梯级水电在长期运行过程中约束条件，获得水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷；
根据光电第m月内短期出力过程、水电月均出力、水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷，进行清洁能源基地短期互补，获得清洁能源基地水光互补短期运行过程中的容量信息，包括该周期内：清洁能源基地并网电量
Figure BDA0003564700400000061
基地弃电电量
Figure BDA0003564700400000062
其余各月同理可得。
本发明的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度系统，包括：
数据采集模块，用于采集清洁能源基地短期互补过程基础资料；
清洁能源基地短期调度模块，用于计算清洁能源基地初始短期出力Pt sh1，获得清洁能源基地短期互补前过程；调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，计算清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；根据清洁能源基地短期运行过程中的容量与出力信息，调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，获得清洁能源基地短期互补后过程；
清洁能源基地长期调度模块，采集清洁能源基地长期运行过程基础资料，以此进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进一步进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程。
本发明的一种装置设备，包括存储器和处理器，其中：
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行上述一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法的步骤。
本发明的一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法的步骤。
有益效果：与现有技术相比，本发明通过电网通道分层构建水光互补策略“水光沉浮互补法”，便于提取基地短期互补过程中的容量与出力信息，将容量信息向上传递指导基地长期互补过程，该过程可以考虑光电出力特性对水电长期发电计划的影响，同时量化长期运行过程中的基地弃电电量，有效避免弃光或弃水对基地运行造成的不利影响；将出力信息向下传递指导基地短期互补过程，一方面充分消纳水光电量，另一方面优化基地送电稳定性，从而兼顾了系统电量消纳优化与送电需求两方面要求。
附图说明
图1是本发明方法流程图；
图2是清洁能源基地短期互补前送电过程；
图3是清洁能源基地水电下沉后互补过程；
图4是清洁能源基地短期互补后送电过程；
图5是清洁能源基地长期互补后送电过程。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，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。
如图1所示，本发明的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，包括以下步骤：
S1、获取清洁能源基地短期互补过程基础资料；
清洁能源基地由梯级水电站与光伏电站组成，采用水电+光伏互补发电模式，清洁能源基地短期运行过程以日为运行周期、时为运行步长，根据清洁能源基地水光出力的历史资料，随机选取一天：获得清洁能源基地短期的光电出力过程、水电日均出力、水电最大出力、水电最小出力与电网通道最大负荷，作为清洁能源基地短期互补过程基础资料，上述信息见表1中第1～5列示例数据。
S2、计算清洁能源基地初始短期出力Pt sh1，获得清洁能源基地短期互补前过程；
清洁能源基地初始短期出力Pt sh1的计算公式为：
Pt sh1＝Ph+Pt s
式中，Ph为水电日均出力；Pt s为光电第t时段出力；t＝1…T，T是短期运行时段数；清洁能源基地初始短期出力过程见表1中第6列示例数据。清洁能源基地短期互补前送电过程如图2所示。
S3、调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，计算清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；
清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2的计算公式为：
Pt sh2＝Pmin+Pt s
式中，Pmin为水电最小出力，见表1中第4列示例数据；清洁能源基地水电下沉后短期出力过程见表1中第7列示例数据；清洁能源基地水电下沉后互补过程如图3所示。
S4、根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；
根据水电最小出力、水电最大出力将电网通道划分为基荷层、腰荷层、峰荷层，提取清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；具体如下：
(1)水电发电量Wh，计算式为：
Wh＝Ph·TΔt
式中，T是短期运行时段总数，Δt为短期运行步长；水电发电量见表1中第11列示例数据，为15600万kW·h。
(2)光电并网电量Ws，计算式为：
Figure BDA0003564700400000081
Figure BDA0003564700400000082
式中，Pt sd为第t时段光电最大消纳空间，表示在水电最小出力与电网通道最大负荷约束下，第t时段光电最大消纳出力，见表1中第12列示例数据；Pg为电网通道最大负荷，见表1中第5列示例数据；这里采用水电消纳和补偿光电，电网通道补偿水电的原理，表示先通过水电腾出电网通道空间消纳光电，形成光电并网电量Ws，见表1中第13列示例数据，为4794万kW·h，其中无弃光情况，表示光电最大消纳空间可以完全容纳光电出力，再通过电网通道剩余空间重新补偿水电，从而最大化提升电网通道的利用效率，为较好的实现这一过程，引入电网通道分层机制，具体如下：
(3)基荷层可容纳的水电量为：基荷层最大水电补偿量L，计算式为：
L＝Pmin·TΔt
式中，基荷层最大水电补偿量L，见表1中第16列示例数据，为3600万kW·h。
(4)水电日均出力下沉至水电最小出力减少的电量为：水电下沉电量M，计算式为：
M＝Wh-L
式中，水电日均出力下沉，一方面可以腾出电网通道的空间，用以消纳光电高峰时段的超出电网通道的电量，另一方面在电网通道剩余空间通过合理分配并调节水电下沉电量，可以平抑光电出力的波动性，降低大规模光电并网对电力系统的压力，水电下沉电量M，见表1中第14列示例数据，为12000万kW·h。
(5)腰荷层可容纳的水电量为：腰荷层最大水电补偿量H，计算式为：
Figure BDA0003564700400000091
式中，腰荷层最大水电补偿量H，见表1中第18列示例数据，为11373万kW·h，Pmax为水电最大出力，见表1中第3列示例数据。
(6)峰荷层可容纳的水电量为：峰荷层最大水电补偿量G，计算式为：
Figure BDA0003564700400000092
式中，峰荷层最大水电补偿量G，见表1中第20列示例数据，为1757万kW·h。
(7)电网通道可容纳的水电量为：电网通道最大水电补偿量F，计算式为：
F＝L+H+G
式中，电网通道最大水电补偿量F，见表1中第20列示例数据，为16730万kW·h。
(8)电网通道无法容纳的总电量为：清洁能源基地弃电电量Wq，计算式为：
Wq＝max(Wh-F、0)
式中，清洁能源基地弃电电量Wq，见表1中第22列示例数据，为0万kW·h，表示通过清洁能源基地短期互补可以有效降低弃电电量的产生，能够避免弃光或弃水的现象发生，保障清洁能源基地的稳定运行能力。
(9)电网通道可以容纳的总电量为：清洁能源基地并网电量Wsh，计算式为：
Wsh＝Wh+Ws-Wq
式中，清洁能源基地并网电量Wsh，见表1中第23列示例数据，为20394万kW·h。
S5、根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，获得清洁能源基地短期互补后过程，如图4所示；
具体如下：
S51、获取水电日均出力上浮过程中的上浮面和水电上浮出力，根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，获得水电日均出力上浮过程；
水电日均出力水平上浮，该过程受水电最小出力、光电最大消纳空间、水电最大出力、电网通道最大负荷边界限制，水电日均出力上浮过程中呈现的上浮面，可表示为：上浮边界Po；水电日均出力上浮过程中受多边界限制进而改变水电出力过程，可表示为：水电上浮出力Pt hd；根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，水电日均出力上浮过程具体分为以下三种情况：
情况①：当M≤H时，表示水电日均出力的上浮边界Po上浮至腰荷层内，即可通过腰荷层可容纳的水电量空间对水电下沉电量进行补偿，具体包括：
存在
Figure BDA0003564700400000101
使得
Figure BDA0003564700400000102
通过上式计算获得水电日均出力的上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝max(Po-Pt sh2，0)+Pmin，t＝1…T
情况②：当H＜M≤H+G时，表示水电日均出力的上浮边界Po上浮至峰荷层内，即可通过腰荷层可容纳的水电量空间+峰荷层可容纳的水电量空间对水电下沉电量进行补偿，具体包括：
存在
Figure BDA0003564700400000103
使得
Figure BDA0003564700400000104
通过上式计算获得水电日均出力的上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝min{max(Po-max(Pmax，Pt sh2)，0)，Pt s}+max(Pmax-Pt sh2，0)+Pmin，t＝1…T
情况③：当H+G＜M时，表示电网通道可容纳的水电量空间对水电下沉电量无法完全补偿，水电日均出力的上浮边界Po上浮至电网通道最大负荷边界，具体包括：
Po＝Pg
通过上式计算获得水电日均出力的上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝min{max(Po-max(Pmax，Pt sh2)，0)，Pt s}+max(Pmax-Pt sh2，0)+Pmin，t＝1…T
上述过程，通过对清洁能源基地短期运行过程中的容量信息分析，本实施例为第②种情况，水电上浮出力Pt hd计算结果见表1中第9列示例数据；另外，以第②种情况为例，通过电网通道分层可以快速确定峰荷层、腰荷层、基荷层在各时段可容纳的水电量，分别见表1中第15、17、19列示例数据，一方面可以准确判断水电日均出力的上浮边界Po上浮至哪层为第几类情况，另一方面可以通过迭代计算快速分析上浮边界Po的准确上浮位置，上述多项式中从左至右的单项依次表示各层内的水电出力，分别见表1中第25、24、15列示例数据，进而获得水电上浮出力Pt hd。
S52、计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，计算公式为：
Figure BDA0003564700400000111
式中，清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，见表1中第10列示例数据。
表1基地短期互补实例计算过程
Figure BDA0003564700400000112
Figure BDA0003564700400000121
S6、清洁能源基地长期运行过程以年为运行周期、日为运行步长，根据清洁能源基地水光出力的历史资料，采集典型年数据：获得光电出力过程、径流过程，作为清洁能源基地长期运行过程基础资料，以此进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进一步进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程，如图5所示；具体如下：
实施例中的清洁能源基地的梯级水电站信息见表2，其中水库②为具有年调节能力的大型水库，其余作为日调节水库。
表2梯级水电站规模参数
Figure BDA0003564700400000131
S61、构建清洁能源基地长期优化调度目标函数，具体如下：
Figure BDA0003564700400000132
式中：W为年内清洁能源基地并网电量；
Figure BDA0003564700400000133
为第m月清洁能源基地并网电量，
Figure BDA0003564700400000134
通过清洁能源基地水光互补短期运行过程中的容量信息进行计算，具体包括：
(1)根据典型年光电出力过程，采用光电月内各天同一时段平均出力，将光电月内逐时出力过程信息降维至月内短期出力过程，计算式为：
Figure BDA0003564700400000135
式中，
Figure BDA0003564700400000136
为光电月内短期出力过程，表示第m月第t时段的光电出力；
Figure BDA0003564700400000137
为第m月d天内第t时段的光电出力资料，t＝1…T，d＝1…Dm，m＝1…12，T是短期运行时段数，Dm为第m月内的天数，Dm＝31、30、29或28；将光电月内逐时出力过程信息降维至月内短期出力过程目的为：一是将光电计算时段与清洁能源基地短期互补过程时段保持一致，二是在光电信息降维过程中保留光伏短期波动性，以在清洁能源基地长期互补调度中考虑光伏短期波动性对水电出力的影响。
(2)以清洁能源基地中的梯级水电在长期运行过程中的水位过程为决策变量，通过径流过程计算水电月均出力；
(3)根据梯级水电在长期运行过程中约束条件，获得水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷；
根据光电第m月内短期出力过程、水电月均出力、水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷，进行清洁能源基地短期互补，获得清洁能源基地水光互补短期运行过程中的容量信息，包括该周期内：清洁能源基地并网电量
Figure BDA0003564700400000141
清洁能源基地弃电电量
Figure BDA0003564700400000142
其余各月同理可得，并将上述信息代入目标函数。
S62、构建清洁能源基地长期优化调度约束函数，约束函数包括梯级水电站出力平衡、水量平衡、上下游水库水力联系、各个水库(电站)水位限制、流量限制、出力限制，可根据清洁能源基地不同的运行要求自主制定；
采用动态规划优化算法进行求解，获得清洁能源基地长期运行过程，其中包括各月最优水电月均出力，进一步根据清洁能源基地短期互补过程中的出力信息计算各月水电上浮出力，获得清洁能源基地长期出力过程，如图5所示；具体包括：
根据光电第m月内短期出力过程、第m月最优水电月均出力、水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷，进行清洁能源基地短期互补，获得清洁能源基地水光互补短期运行过程中的出力信息，获得该月清洁能源基地短期互补后过程，其余各月同理可得。
通过对基地长期出力过程分析，通过梯级水电的长期调节作用，可以完全消纳光电，且在6至10月水电月均出力较大的情况下，月内基地出力过程趋于平稳，能够有效提高电能并网质量，在调度期后续月份，受水电月均出力降低影响，对光电月内短期出力过程的波动性平抑能力降低，出现出力较大的波峰，此时可以借助光电并网电量参与电网调峰。
本发明还提供一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度系统，包括：
数据采集模块，用于采集清洁能源基地短期互补过程基础资料；
清洁能源基地短期调度模块，用于计算清洁能源基地初始短期出力Pt sh1，获得清洁能源基地短期互补前过程；调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，计算清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；根据清洁能源基地短期运行过程中的容量与出力信息，调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，获得清洁能源基地短期互补后过程；
清洁能源基地长期调度模块，采集清洁能源基地长期运行过程基础资料，以此进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进一步进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程。
本发明还提供一种装置设备，包括存储器和处理器，其中：
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行所述一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法的步骤，并达到如上述方法一致的技术效果。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现所述一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法的步骤，并达到如上述方法一致的技术效果。
综上，本发明的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，为解决水光互补清洁能源基地长期运行过程中的电量并网消纳问题，同时降低清洁能源基地短期弃电风险与光电出力波动性对电力系统的影响，首先，采用水电消纳和补偿光电，电网通道补偿水电的原理，通过电网通道分层构建水光互补策略“水光沉浮互补法”，提取清洁能源基地短期互补过程中的容量信息，而后，将容量信息向上传递至清洁能源基地长期互补过程，该过程可以考虑光电出力特性对水电长期发电计划的影响，同时量化长期运行过程中的清洁能源基地弃电电量，有效避免弃光或弃水对基地运行造成的不利影响，最后，将出力信息向下传递至基地短期互补过程，充分消纳水光电量，优化清洁能源基地送电稳定性，本发明兼顾了系统电量消纳优化与送电需求两方面要求，可为水光互补调度工程的规划设计提供参考。

Claims (10)

1.一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清洁能源基地包括梯级水电站与光伏电站，清洁能源基地短期运行过程以日为运行周期、时为运行步长，根据清洁能源基地水光出力的历史资料，随机选取一天：获得光电出力过程、水电日均出力、水电最大出力、水电最小出力与电网通道最大负荷，作为清洁能源基地短期互补过程基础资料；
S2、计算清洁能源基地初始短期出力Pt sh1，获得清洁能源基地短期互补前过程；
清洁能源基地初始短期出力
Figure FDA0003564700390000011
的计算公式为：
Figure FDA0003564700390000012
其中，Ph为水电日均出力；
Figure FDA0003564700390000013
为光电第t时段出力；t＝1…T，T是短期运行时段数；
S3、调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，计算清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；
清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2的计算公式为：
Figure FDA0003564700390000014
其中，Pmin为水电最小出力；
S4、根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；
S5、根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，获得清洁能源基地短期互补后过程；
S6、清洁能源基地长期运行过程以年为运行周期、日为运行步长，根据清洁能源基地水光出力的历史资料，采集典型年的光电出力过程和径流过程，作为清洁能源基地长期运行过程基础资料，以此进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进一步进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，步骤S4具体为：
根据水电最小出力、水电最大出力将电网通道划分为基荷层、腰荷层、峰荷层，提取基地短期运行过程中的容量信息，包括：水电发电量、光电并网电量、基荷层可容纳的水电量、水电日均出力下沉至水电最小出力减少的电量、腰荷层可容纳的水电量、峰荷层可容纳的水电量、电网通道可容纳的水电量、电网通道无法容纳的总电量、电网通道可以容纳的总电量。
3.根据权利要求2所述的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，基地短期运行过程中的容量信息计算方法为：
(1)水电发电量Wh，计算式为：
Wh＝Ph·TΔt
其中，T是短期运行时段总数，Δt为短期运行步长；
(2)光电并网电量Ws，计算式为：
Figure FDA0003564700390000021
Figure FDA0003564700390000022
其中，Pt sd为第t时段光电最大消纳空间，表示在水电最小出力与电网通道最大负荷约束下，第t时段光电最大消纳出力；Pg为电网通道最大负荷；t＝1…T；
(3)基荷层可容纳的水电量为：基荷层最大水电补偿量L，计算式为：
L＝Pmin·TΔt
(4)水电日均出力下沉至水电最小出力减少的电量为：水电下沉电量M，计算式为：
M＝Wh-L
(5)腰荷层可容纳的水电量为：腰荷层最大水电补偿量H，计算式为：
Figure FDA0003564700390000023
其中，Pmax为水电最大出力；
(6)峰荷层可容纳的水电量为：峰荷层最大水电补偿量G，计算式为：
Figure FDA0003564700390000031
(7)电网通道可容纳的水电量为：电网通道最大水电补偿量F，计算式为：
F＝L+H+G
(8)电网通道无法容纳的总电量为：基地弃电电量Wq，计算式为：
Wq＝max(Wh-F、0)
(9)电网通道可以容纳的总电量为：基地并网电量Wsh，计算式为：
Wsh＝Wh+Ws-Wq。
4.根据权利要求1所述的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：
S51、获取水电日均出力上浮过程中的上浮面和水电上浮出力，根据清洁能源基地短期运行过程中的容量信息，获得水电日均出力上浮过程；具体为：
受水电最小出力、光电最大消纳空间、水电最大出力、电网通道最大负荷边界限制，水电日均出力上浮过程中呈现的上浮面，表示为：上浮边界Po；
水电日均出力上浮过程中受多边界限制进而改变水电出力过程，表示为：水电上浮出力Pt hd；
S52、计算基地水电上浮后短期出力Pt sh3，计算公式为：
Figure FDA0003564700390000032
其中，Pg为电网通道最大负荷，t＝1…T，T是短期运行时段总数。
5.根据权利要求4所述的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，步骤S51中根据基地短期运行过程中的容量信息，水电日均出力上浮过程具体分为以下三种情况：
情况①：当M≤H时，表示水电日均出力的上浮边界Po上浮至腰荷层内，通过腰荷层可容纳的水电量空间对水电下沉电量进行补偿，具体包括：
存在
Figure FDA0003564700390000034
使得
Figure FDA0003564700390000033
其中，M为水电下沉电量，H为腰荷层最大水电补偿量，Pmax为水电最大出力；
通过上式计算获得上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝max(Po-Pt sh2，0)+Pmin
情况②：当H＜M≤H+G时，表示水电日均出力的上浮边界Po上浮至峰荷层内，通过腰荷层可容纳的水电量空间+峰荷层可容纳的水电量空间对水电下沉电量进行补偿，具体包括：
存在
Figure FDA0003564700390000044
使得
Figure FDA0003564700390000041
其中，Pg为电网通道最大负荷，G为峰荷层最大水电补偿量；
通过上式计算获得上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝min{max(Po-max(Pmax，Pt sh2)，0)，Pt s}+max(Pmax-Pt sh2，0)+Pmin
情况③：当H+G＜M时，表示电网通道可容纳的水电量空间对水电下沉电量无法完全补偿，水电日均出力的上浮边界Po上浮至电网通道最大负荷边界，具体包括：
Po＝Pg
通过上式计算获得上浮边界Po，进一步计算水电上浮出力Pt hd，计算式为：
Pt hd＝min{max(Po-max(Pmax，Pt sh2)，0)，Pt s}+max(Pmax-Pt sh2，0)+Pmin。
6.根据权利要求1所述的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，步骤S6包括以下步骤：
S61、构建清洁能源基地长期优化调度目标函数，具体如下：
Figure FDA0003564700390000042
其中，W为年内清洁能源基地并网电量；
Figure FDA0003564700390000043
为第m月清洁能源基地并网电量；
S62、构建清洁能源基地长期优化调度约束函数，采用动态规划优化算法进行求解，获得清洁能源基地长期运行过程，其中包括各月最优水电月均出力，进一步根据清洁能源基地短期互补过程中的出力信息计算各月水电上浮出力，获得清洁能源基地长期出力过程；具体为：
根据光电第m月内短期出力过程、第m月最优水电月均出力、水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷，进行清洁能源基地短期互补，获得清洁能源基地水光互补短期运行过程中的出力信息，获得该月清洁能源基地短期互补后过程，其余各月同理可得。
7.根据权利要求6所述的一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法，其特征在于，步骤S61中
Figure FDA0003564700390000051
通过基地水光互补短期运行过程中的容量信息进行计算，具体包括：
(1)根据典型年光电出力过程，采用光电月内各天同一时段平均出力，将光电月内逐时出力过程信息降维至月内短期出力过程，计算式为：
Figure FDA0003564700390000052
其中，
Figure FDA0003564700390000053
为光电月内短期出力过程，表示第m月第t时段的光电出力，
Figure FDA0003564700390000054
为第m月d天内第t时段的光电出力资料，t＝1…T，d＝1…Dm，m＝1…12，T是短期运行时段数，Dm为第m月内的天数；
(2)以清洁能源基地中的梯级水电在长期运行过程中的水位过程为决策变量，通过径流过程计算水电月均出力；
(3)根据梯级水电在长期运行过程中约束条件，获得水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷；
根据光电第m月内短期出力过程、水电月均出力、水电最大出力、水电最小出力、电网通道最大负荷，进行清洁能源基地短期互补，获得清洁能源基地水光互补短期运行过程中的容量信息，包括该周期内：清洁能源基地并网电量
Figure FDA0003564700390000055
基地弃电电量
Figure FDA0003564700390000056
其余各月同理可得。
8.一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集清洁能源基地短期互补过程基础资料；
清洁能源基地短期调度模块，用于计算清洁能源基地初始短期出力Pt sh1，获得清洁能源基地短期互补前过程；调整水电日均出力下沉至水电最小出力边界，计算清洁能源基地水电下沉后短期出力Pt sh2，获得清洁能源基地水电下沉后互补过程；根据清洁能源基地水电下沉后短期出力过程，计算清洁能源基地短期运行过程中的容量信息；根据清洁能源基地短期运行过程中的容量与出力信息，调整水电日均出力上浮，计算清洁能源基地水电上浮后短期出力Pt sh3，获得清洁能源基地短期互补后过程；
清洁能源基地长期调度模块，采集清洁能源基地长期运行过程基础资料，以此进行清洁能源基地长期优化调度并获得清洁能源基地长期调度边界，进一步进行清洁能源基地短期调度，获得清洁能源基地长期互补出力过程。
9.一种装置设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中：
存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；
处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如权利要求1-7任一项所述一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述一种基于水光沉浮互补法的清洁能源基地调度方法的步骤。
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