CN115879734A - 一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，涉及新能源技术领域。混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法包括：S1：建立混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型；其中，调度模型以联合体整体收益最大为目标函数，用公式描述为：maxF＝F₁+F₂‑F₃‑F₄，F为调度期的联合体整体运行效益，单位为元；F₁、F₂、F₃、F₄分别为联合体按发电计划的基础收益、实际出力高于发电计划的额外收益、开停机成本和实际出力低于发电计划的惩罚费用；S2：求解混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型。该方法能够提高联合体整体发电收益。

Description

一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体而言，涉及一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法。

背景技术

目前，抽水蓄能与风电等新能源的联合运行调度已有较多研究，例如，以系统负荷跟踪为目标的风电与抽水蓄能联合调度，以风电-抽水蓄能联合体输出功率平滑为目标联合调度，以减少电网弃风为目标的风电与抽水蓄能协调运行，以系统运行成本最低为目标的含抽水蓄能的多能源协调调度。然而，针对混合式抽水蓄能电站的运行调度的研究相对较少，已有的研究主要集中在考虑混合式抽水蓄能的梯级水电站群运行调度，但类似常规水电融合改造的混合式抽水蓄能与新能源的运行调度建模研究鲜见报道，与常规水电和抽水蓄能调度建模相比具有新的特点和难点，主要体现在：

(1)传统抽水蓄能电站的上下库一般为独立修建的蓄水水库，无天然径流来水，日常运行时仅简单地考虑了水力约束，而融合改造的混合式抽水蓄能电站利用已有常规电站的水库，相比传统抽水蓄能电站需要考虑更为复杂的水力联系；

(2)混合式抽水蓄能具备鲜明的“量调并重”特点，一方面既要确保电站的发电经济性，另一方面也需要协调促进新能源的消纳，提升联合系统的可调度性，如何发挥混合式抽水蓄能的优势选择合适的建模目标也是关键；

(3)混合式抽水蓄能电站包括只“发”的常规水电机组和“抽-发”兼具的抽水蓄能机组，如何建模体现差异化运行特性并实现运行工况的关联切换，并保证求解效率，也是模型建模和求解中面临的难点问题。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其能够提高联合体整体发电收益。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，方法包括：

S1：建立混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型；

其中，调度模型以联合体整体收益最大为目标函数，用公式描述为：

maxF＝F₁+F₂-F₃-F₄ (1)

其中，F为调度期的联合体整体运行效益，单位为元；F₁、F₂、F₃、F₄分别为联合体按发电计划的基础收益、实际出力高于发电计划的额外收益、开停机成本和实际出力低于发电计划的惩罚费用；

S2：求解混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型。

本发明实施例提供的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法的有益效果包括：

以混合式抽水蓄能电站和风电所构成联合体整体的收益最大为目标函数，并通过引入奖惩电价机制，可以有效激励联合体提高风电的预测精度并制定合理的发电计划，从而提高了发电计划的可执行性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法的流程图；

图2为风电机组预测出力及联合体发电计划示意图；

图3为混合式抽水蓄能电站上游水库水位变化过程示意图；

图4为抽水蓄能机组的抽水和发电过程的示意图；

图5为常规水电机组的出力过程的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

为探索水电站融合改造后的混合式抽水蓄能电站的运行模式，本实施例提出了一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型(以下简称：调度模型)。该调度模型以联合体整体收益最大为目标，以机组为最小调度单元，针对常规水电机组和抽水蓄能机组的差异化运行特性分别精细化建模，并引入状态变量实现运行状态的解耦与关联切换。在模型求解方面，通过线性化方法及建模技巧将原模型转换为MILP模型，最后在JAVA环境中采用CPLEX工具进行求解。以西南某流域电站为参考构建的应用示例验证了本文模型和求解方法的有效性，可为推进常规水电站的融合改造提供借鉴。

请参考图1，本实施例提供了一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法(以下简称：方法)，方法包括以下步骤：

S1：建立混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型。

具体的，S1包括：

S11：建立调度模型的目标函数。

混合式抽水蓄能电站与风电联合运行，既可以利用抽水蓄能机组的快速调节能力跟随风电出力波动，降低计划执行偏差考核，又可以同时发挥常规水电机组的调峰和发电作用。因此，调度模型以联合体整体收益最大为目标函数，用公式描述为：

maxF＝F₁+F₂-F₃-F₄ (1)

其中，F为调度期的联合体整体运行效益，单位为元；F₁、F₂、F₃、F₄分别为联合体按发电计划的基础收益、实际出力高于发电计划的额外收益、开停机成本和实际出力低于发电计划的惩罚费用，计算公式分别如下：

其中，c_t、

分别为时段t的上网电价、出力高于发电计划的电价、出力低于发电计划的惩罚电价，单位为元/kWh；P_t ^plan为联合体发电计划，单位为MW；P_t ^wind为时段t的预测风电出力，单位为MW；/>

为时段t机组i的发电功率；/>

为时段t机组j的抽水功率，单位为MW；N、N_pump分别为总机组台数和抽水蓄能机组的台数；c_on、c_off分别为机组的启成本和停成本，单位为元/台次；/>

分别为t时段启的机组数量和停的机组数量，单位为台；t∈{1,2,…,T}为时段编号，T为调度期内总的时段数。

S12：建立目标函数的约束条件。

为精细化调度模型，目标函数的约束条件包括电站约束、常规水电机组约束和抽水蓄能机组约束。

其中，电站约束包括以下约束：

(1)上下库水量平衡约束

/>

其中：

分别表示混合式抽水蓄能电站在时段t的上库库容和下库库容，单位为m³；/>

分别为时段t上库的来水流量、下库来水流量、发电流量和抽水流量，单位为m³/s；Δt为计算时段步长，单位为h。

(2)库容大小约束

其中：

分别为抽水蓄能电站上库的最小库容和最大库容，单位为m³；

分别为抽水蓄能电站下库的最小库容和最大库容，单位为m³；/>

分别为上库的初始库容和下库的初始库容；/>

分别为第1时段上库的库容和下库的库容。

(3)水位-库容关系约束

其中：

分别为水库上库的水位-库容关系曲线函数和下库的水位-库容关系曲线函数；/>

分别为时段t的上游水库的水位和下游水库的水位，单位为m。

(4)电站机组总数约束

N_pump+N_trad＝N (14)

其中：N_pump、N_trad、N分别为抽水蓄能机组台数、常规水电机组台数以及总机组台数，单位为台。

(5)电站发电与抽水互斥约束

/>

其中：

分别为机组在时段t的发电功率和抽水功率，单位为MW；/>

为时段t常规水电机组i的发电功率；/>

为时段t抽水蓄能电机组j的发电功率；任意时刻，电站不能出现同时抽水和发电的情况，发电与抽水状态互斥。

(6)调度期末水位控制约束

其中：

为调度期末的上游水库的水位；/>

为第1时段的上游水库的水位；δ为调度期内允许的水位变幅，目的是保证下一个调度期的调度需求。

(7)互补系统发电计划约束

其中：ε是给定的发电计划偏差系数，公式(19)保证了联合体实际出力与发电计划的偏差不会过大。

其中，常规水电机组约束包括以下约束：

(1)出力上下限约束

其中：

分别为第i台常规水电机组的出力的下限制及其上限制，MW；

为第i台常规水电机组在时段t的开停机状态变量，/>

1表示开机状态，0表示停机状态。

(2)发电流量约束

其中：

分别为第i台常规水电机组发电流量、发电流量上限制和发电流量下限制，单位为m³/s。

(3)振动区约束

其中：

分别为第i台常规水电机组的第k个振动区的出力上限、下限，单位为MW。

(4)出力爬坡约束

/>

其中：

为第i台常规水电机组的爬坡能力，单位为MW/h。

(5)机组开停机持续时间约束

其中：

为第i台常规水电机组在时段t的启动操作变量，1表示启动操作；/>

为第i台常规水电机组在时段t的停机操作变量，1表示停机操作；/>

分别第i台常规水电机组的最小开机、停机持续时段数；/>

代表调度期内的最大开机次数。

(6)机组出力波动限制约束

其中：t_e为常规水电机组在一轮出力升降过程中最高点或最低点需持续的最少时段数，t_e＞1。

(7)机组发电水头约束

其中：H_i,t、

分别为第i台机组在时段t的发电水头和水头损失，单位为m；/>

为时段t的上游水库的水位；/>

为时段t的下游水库的水位。

(8)机组动力特性关系约束

/>

其中：

为第i台常规水电机组的出力-水头-流量的关系函数。

抽水蓄能机组与常规水电机组相比，在启动灵活性、爬坡速度等性能上更具优势，能够更好匹配风电等随机性能源的快速波动。抽水蓄能机组在发电状态时，一般没有爬坡和最小开停机时间限制，除满足式(20)、式(21)、式(22)、式(24)、式(26)、式(27)的约束之外，在抽水状态下抽水蓄能机组约束还包括以下约束：

(1)抽水功率约束

其中：

分别为第j台抽水蓄能机组在时刻t的抽水功率、抽水功率下限和抽水功率上限，单位为MW；/>

为抽水蓄能机组的抽水状态变量，

1表示处于抽水状态，0表示不处于抽水状态。

(2)抽水流量约束

其中：

分为第j台抽水蓄能机组在时刻t的抽水流量、抽水流量上限和抽水流量下限，单位为m³/s。

(3)抽水功率特性曲线约束

其中：f_j(·)为第j台抽水蓄能机组的抽水功率-水头-流量的关系函数；

为第j台抽水蓄能机组在时段t的抽水功率；H_j,t为第j台抽水蓄能机组在时段t的发电水头，单位为m；/>

为第j台抽水蓄能机组在时段t的发电流量。

(4)抽水和发电互斥约束

对于任意抽水蓄能机组，同一时刻不能出现同时发电和抽水的情况，发电与抽水状态互斥。

(5)启停次数约束

其中：

分别表示时段t+1、t运行的抽水蓄能机组台数；/>

为抽水蓄能机组总在调度期内的启停次数限制。

(6)机组状态切换约束

其中：

为第i台抽水蓄能机组在时段t的开停机状态变量，/>

1表示开机状态，0表示停机状态。

如此，通过上述约束保证了抽水蓄能机组在抽水和发电状态切换时必须经历停机状态，避免出现上一时段抽水，下一时段发电，或者上一时段发电，下一时段抽水的情况。

S2：求解混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型。

经分析，由公式(1)-(33)描述的调度模型是一个高维度、多变量、多约束的混合整数非线性约束规划(mixed integer nonlinear programming，简称：MINLP)问题，非线性约束包括式(3)、(5)、(12)、(13)、(15)、(22)、(25)、(27)、(30)、(31)。考虑到直接求解面临的求解效率低、初始解影响大等问题。

本实施例将原MINLP问题转化为MILP问题进行求解。MILP模型具有求解算法成熟、计算效率高、输出结果稳定等突出优势，已在水电领域得到广泛应用，其核心关键在于非线性约束的处理，建模技巧和线性化方法的好坏直接影响求解效率和精度。下面重点介绍非线性约束的处理方法和建模技巧，即S2具体包括以下步骤：

S21：线性化目标函数。

目标函数中式(3)和式(5)包含的max{·}函数导致了目标函数的非线性，难以直接求解。以式(3)为例，任意时刻t，本实施例通过引入2个0-1变量z_t,m和3个连续变量w_t,n实现转换，具体地：

w_t,1≤z_t,1 (36)

w_t,2≤z_t,1+z_t,2 (37)

w_t,3≤z_t,2 (38)

/>

其中：w_t,n实现函数的线性化，辅助变量z_t,m限定w_t,n的取值；b_t,n为分位点，即联合体在时刻t的出力，本模型中，b_t,1＝0，b_t,2＝P_t ^plan，b_t,3＝bigM，bigM为大于P_t ^plan的实数；f(b_t,n)为分位点对应的函数值，即分位点对应出力的高于发电计划的电量，f(b_t,1)＝f(b_t,2)＝0，f(b_t,3)＝bigM-P_t ^plan。因此，式(3)可以用式(34)-式(40)等价转换，式(5)的转换与此类似。

S22：线性化目标函数的约束条件。

具体的，S22包括：

S221：线性化机组出力波动限制约束。

由式(25)可知，常规水电机组的出力波动限制约束是和时段相关的非线性约束，需要考虑相邻多个时段的出力变化情况。本文通过引入功率上下调节指标变量、以及上下调节总次数变量进行线性化建模，描述如下：

α_i,t+β_i,t≤1 (42)

其中：α_i,t∈{0,1}、β_i,t∈{0,1}为第i台常规水电机组在时段t的功率向上调节指标变量、向下调节指标变量，α_i,t＝1表示时段t+1功率向下调节；β_i,t＝1表示时段t+1功率向上调节；当功率不发生变化时，α_i,t＝0或β_i,t＝0；MAX_αβ表示功率调整(向上和向下)时段数上限。因此，为避免机组出力频繁出现相邻时段的上调和下调情况，保证机组每次调整之后，均可以稳定出力一定时段，功率上下调节指标还应满足以下公式约束：

如此，式(25)的出力波动限制非线性约束可用式(41)-式(44)等价转换。

S222：线性化运行工况关联与互斥约束。

由水电站融合改造的混合式抽水蓄能电站，机组类型包括常规水电机组和抽水蓄能机组。常规水电机组有发电、停机两种状态，抽水蓄能机组有发电、抽水、停机三种状态，如式(15)和(31)可知，电站和机组的运行工况都存在互斥关系，电站的运行状态又和机组的运行状态耦合关联，如何有效建模直接影响求解结果和效率。本实施例提出了以下基于状态变量解耦的建模和线性化方法，具体描述如下：

其中：

为抽水蓄能机组的状态指示变量，

表示第j台抽水蓄能机组在时段t处于发电状态，/>

表示第j台抽水蓄能机组在时段t处于抽水状态，则式(45)可约束抽水蓄能机组发电与抽水状态的互斥；

为电站的状态指示变量，/>

表示电站在时段t处于发电状态，/>

表示电站在时段t处于抽水状态，则式(46)可约束电站发电与抽水状态的互斥；/>

分别表示时段t的发电机组台数、抽水机组台数和停机机组台数，通过式(47)-(52)实现了机组状态与电站状态关联性的解耦和线性化建模。因此，式(15)和(31)的电站和机组状态非线性约束可用式(45)-(52)等价转换。

经过上述模型转换，将原MINLP模型转换为标准的MILP模型，求解流程如下。

Step1基础数据初始化，包括风电场预测出力、系统负荷、机组出力的上下限、抽水蓄能机组抽水功率上下限、水库库容上下限、振动区、爬坡能力、最小开停机持续时间、稳定出力持续时间等基础信息。

Step2约束线性化处理。采用S2中的建模技巧和线性化方法，对模型中涉及到的非线性约束进行线性化转化，构建标准的MILP模型。

Step3模型求解。CPLEX优化软件提供了Java接口jar包，可在Java环境中完成模型的建模编码和接口调用，实现MILP模型的高效求解。

Step4结果输出与分析。输出目标函数最优解、计算时间、机组各时段状态、机组出力、机组抽水功率、抽水和发电流量等结果信息。

实施例

以西南地区某梯级水电站的融合改造为参考构建应用实例，验证所提模型和求解方法的有效性。该水电站目前已有4台常规水电机组，拟融合改造新增2台抽水蓄能机组，形成混合式抽水蓄能电站，并与周边风电场联合调度运行。常规水电机组和抽水蓄能机组的特征参数如表1所示，以15min为1个时段，整个调度期共96个时段。需要说明的是，抽水蓄能机组在抽水工况时，一般运行在最优功率点附近，为提升抽水蓄能机组在抽水工况的调节能力，变速抽水蓄能技术是重要方向，以变速抽水蓄能机组进行建模，设置最小发电出力为额定出力的30％，最小抽水功率为额定抽水功率的70％。风电机组预测出力及联合体发电计划如图2所示。

表1混合式抽水蓄能电站机组特征参数

设置惩罚电价的目的是为了有效激励提高风电预测精度和联合体发电计划可执行性。不同电网和市场环境有不同的惩罚机制，本实施例中参考国外日前电力市场的典型经验公式，设置ω＝0.4，如公式(53)-(54)所示。

考虑我国日前电力市场尚未全面开展，假设峰平谷上网电价如表2所示。

表2不同时段的上网电价

不考虑常规水电机组的启停成本，抽水蓄能机组启停成本为3000元/(台·次)；最小开停机持续时段

调度期末上库水位偏差控制在δ＝0.1m以内；常规水电机组稳定出力持续时段t_e＝4；发电计划最大允许偏差ε为10％；上库径流采用典型日平均流量，为120m³/s。模型采用JAVA1.7版本编码，CPLEX软件版本为V12.10.0.0，设置收敛精度为1.0e-4，运行于DELL工作站，基本配置为4核8线程、8.0G内存、主频3.6GHz。

本实施例的结果分析如下：

(1)联合体出力与收益

联合体发电总收益为938.95万元，其中按发电计划执行的发电收益为944.83万元，高于发电计划的额外发电收益为0.85万元，开停机成本为2.1万元，低于发电计划的惩罚为4.64万元。通过混合式抽水蓄能电站和风电的互补协调，发电计划执行平均偏差为0.7％，满足所设置的偏差要求。

在凌晨00:00-07:00前风电出力高峰和系统负荷低谷阶段，2台抽水蓄能机组全部启动，并运行于抽水工况；随着08:00早高峰电负荷的增长及风电出力的降低，抽水蓄能机组由抽水工况转换为发电工况，特别在早晚负荷高峰时段，常规水电机组开始投入运行，保证了高峰用电负荷的同时，增加了高峰出力，提高了联合体整体发电收益，充分体现了常规水电机组融合改造后的“量调并重”的优势。

(2)水库水位变化情况

混合式抽水蓄能电站的上游水位如图3所示。可以看出，在夜晚时段，抽水蓄能机组抽水，水位上升，伴随白天抽水蓄能机组和常规水电机组的出力，水位逐渐下降，满足调度期末水位控制要求。

(3)抽水蓄能机组运行结果

抽水蓄能机组的抽水和发电功率如图4所示，图4中出力0KW以下的折线表示抽水功率，出力0KW以上的表示发电功率。在晚上负荷低谷阶段，2台抽水蓄能机组均处于抽水状态，有别于常规抽水蓄能机组以固定功率抽水不同，变速抽水蓄能机组在抽水状态也具备调节能力，能够很好地与波动性风电互补，跟踪负荷运行；白天发电状态下，充分发挥了灵活调节优势，一方面跟随风电的波动，避免了常规水电机组的频繁调节，另一方面，与常规水电机组一起共同支撑发电计划执行。同时也可以看出，抽水蓄能机组的运行工况、开停机持续时段、发电振动区等均满足所设置约束要求。

(4)常规水电机组运行结果

常规水电机组的出力过程如图5所示。从出力过程来看，在夜间00:00-07:00负荷低谷时段，常规水电机组保持停机状态，主要由抽水蓄能机组承担低谷调峰作用；在早高峰10:00和晚高峰19:00前后时段，当抽水蓄能机组出力基本满发还不能满足负荷需求时，常规水电机组启动，有效支撑晚高峰负荷。早上07:30左右，由于抽水蓄能机组在进行抽水到发电工况的转换，且必须经过停机工况过渡(式(33))，4#常规水电机组短时间开机出力，保证了负荷需求。此外，可以直观看出，机组出力有效避开了振动区，同时也满足所设置的开停机持续时间(1h)、出力波动限制约束(1h)、爬坡约束(60MW/时段)等要求，保证了机组的安全稳定运行，验证了文中约束处理的有效性。

本实施例提供的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法的有益效果包括：

(1)混合式抽水蓄能电站包括常规水电机组和抽水蓄能机组，二者的运行特性差异较大。以机组为单元进行精细化建模，根据运行特性的不同分别设置运行约束，并通过引入机组状态变量实现运行工况的解耦与关联切换，实例表明，常规水电机组和抽水蓄能机组的运行均满足所设置约束要求，符合实际调度需求。

(2)混合式抽水蓄能电站具有典型的“量调并重”的优势，在夜晚负荷低谷时段，抽水蓄能机组处于抽水工况，有效支撑了低谷调峰并存储电量；在白天，抽水蓄能机组主要处于发电工况，承担着灵活快速调节的角色，一方面跟随风电出力保证了发电计划的执行，另一方面也避免了常规水电机组频繁调节带来的出力波动。

(3)以混合式抽水蓄能电站和风电所构成联合体整体的收益最大为目标函数，并通过引入奖惩电价机制，可以有效激励联合体提高风电的预测精度并制定合理的发电计划，从而提高了发电计划的可执行性。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：建立混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型；

其中，所述调度模型以联合体整体收益最大为目标函数，用公式描述为：

maxF＝F₁+F₂-F₃-F₄ (1)

其中，F为调度期的联合体整体运行效益，单位为元；F₁、F₂、F₃、F₄分别为联合体按发电计划的基础收益、实际出力高于发电计划的额外收益、开停机成本和实际出力低于发电计划的惩罚费用；

S2：求解混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度模型。

2.根据权利要求1所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，F₁、F₂、F₃、F₄计算公式分别如下：

其中，c_t、

分别为时段t的上网电价、出力高于发电计划的电价、出力低于发电计划的惩罚电价，单位为元/kWh；P_t ^plan为联合体发电计划，单位为MW；P_t ^wind为时段t的预测风电出力，单位为MW；/>

为时段t机组i的发电功率；/>

为时段t机组j的抽水功率，单位为MW；N、N_pump分别为总机组台数和抽水蓄能机组的台数；c_on、c_off分别为机组的启成本和停成本，单位为元/台次；/>

分别为t时段启的机组数量和停的机组数量，单位为台；t∈{1,2,…,T}为时段编号，T为调度期内总的时段数。

3.根据权利要求2所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述目标函数的约束条件包括电站约束、常规水电机组约束和抽水蓄能机组约束。

4.根据权利要求3所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述电站约束包括上下库水量平衡约束、库容大小约束、水位-库容关系约束、电站机组总数约束、电站发电与抽水互斥约束、调度期末水位控制约束和互补系统发电计划约束。

5.根据权利要求4所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述上下库水量平衡约束用公式描述为：

其中：V_t ^up、V_t ^down分别表示混合式抽水蓄能电站在时段t的上库库容和下库库容，单位为m³；

分别为时段t上库的来水流量、下库来水流量、发电流量和抽水流量，单位为m³/s；Δt为计算时段步长，单位为h；

所述库容大小约束用公式描述为：

其中：

分别为抽水蓄能电站上库的最小库容和最大库容，单位为m³；

分别为抽水蓄能电站下库的最小库容和最大库容，单位为m³；/>

分别为上库的初始库容和下库的初始库容；V₁ ^up、V₁ ^down分别为第1时段上库的库容和下库的库容；

所述水位-库容关系约束用公式描述为：

其中：

分别为水库上库的水位-库容关系曲线函数和下库的水位-库容关系曲线函数；/>

分别为时段t的上游水库的水位和下游水库的水位，单位为m；

所述电站机组总数约束用公式描述为：

N_pump+N_trad＝N (14)

其中：N_pump、N_trad、N分别为抽水蓄能机组台数、常规水电机组台数以及总机组台数，单位为台；

所述电站发电与抽水互斥约束用公式描述为：

/>

其中：P_t ^gen、P_t ^pump分别为机组在时段t的发电功率和抽水功率，单位为MW；

为时段t常规水电机组i的发电功率；/>

为时段t抽水蓄能机组j的发电功率；

所述调度期末水位控制约束用公式描述为：

其中：

为调度期末的上游水库的水位；/>

为第1时段的上游水库的水位；δ为调度期内允许的水位变幅；

所述互补系统发电计划约束用公式描述为：

其中：ε是给定的发电计划偏差系数。

6.根据权利要求3所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述常规水电机组约束包括出力上下限约束、发电流量约束、振动区约束、出力爬坡约束、机组开停机持续时间约束、机组出力波动限制约束、机组发电水头约束和机组动力特性关系约束。

7.根据权利要求6所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述出力上下限约束用公式描述为：

其中：

分别为第i台常规水电机组的出力的下限制及其上限制，MW；/>

为第i台常规水电机组在时段t的开停机状态变量，/>

1表示开机状态，0表示停机状态；N_trad为常规水电机组台数；P_t ^gen为机组在时段t的发电功率；

所述发电流量约束用公式描述为：

其中：

分别为第i台常规水电机组发电流量、发电流量上限制和发电流量下限制，单位为m³/s；

所述振动区约束用公式描述为：

其中：

分别为第i台常规水电机组的第k个振动区的出力上限、下限，单位为MW；

所述出力爬坡约束用公式描述为：

其中：ΔP_i ^gen为第i台常规水电机组的爬坡能力，单位为MW/h；

所述机组开停机持续时间约束用公式描述为：

其中：

为第i台常规水电机组在时段t的启动操作变量，1表示启动操作；/>

为第i台常规水电机组在时段t的停机操作变量，1表示停机操作；T_i ^on、T_i ^off分别第i台常规水电机组的最小开机、停机持续时段数；/>

代表调度期内的最大开机次数；t∈{1,2,…,T}为时段编号，T为调度期内总的时段数；

所述机组出力波动限制约束用公式描述为：

其中：t_e为常规水电机组在一轮出力升降过程中最高点或最低点需持续的最少时段数，t_e＞1；

所述机组发电水头约束用公式描述为：

其中：H_i,t、

分别为第i台机组在时段t的发电水头和水头损失，单位为m；/>

为时段t的上游水库的水位；/>

为时段t的下游水库的水位；

所述机组动力特性关系约束用公式描述为：

其中：f_i ^NHQ(·)为第i台常规水电机组的出力-水头-流量的关系函数。

8.根据权利要求7所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，在发电状态下所述抽水蓄能机组约束包括式(20)、式(21)、式(22)、式(24)、式(26)和式(27)，在抽水状态下所述抽水蓄能机组约束包括抽水功率约束、抽水流量约束、抽水功率特性曲线约束、抽水和发电互斥约束、启停次数约束和机组状态切换约束。

9.根据权利要求8所述的混合式抽水蓄能电站与风电联合运行调度方法，其特征在于，所述抽水功率约束用公式描述为：

其中：

分别为第j台抽水蓄能机组在时刻t的抽水功率、抽水功率下限和抽水功率上限，单位为MW；/>

为抽水蓄能机组的抽水状态变量，

1表示处于抽水状态，0表示不处于抽水状态；N_pump为抽水蓄能机组台数；

所述抽水流量约束用公式描述为：

其中：

分为第j台抽水蓄能机组在时刻t的抽水流量、抽水流量上限和抽水流量下限，单位为m³/s；

所述抽水功率特性曲线约束用公式描述为：

其中：f_j(·)为第j台抽水蓄能机组的抽水功率-水头-流量的关系函数；

为第j台抽水蓄能机组在时段t的抽水功率；H_j,t为第j台抽水蓄能机组在时段t的发电水头，单位为m；/>

为第j台抽水蓄能机组在时段t的发电流量；

所述抽水和发电互斥约束用公式描述为：

其中：

为时段t抽水蓄能机组j的发电功率；t∈{1,2,…,T}为时段编号，T为调度期内总的时段数；

所述启停次数约束用公式描述为：

其中：

分别表示时段t+1、t运行的抽水蓄能机组台数；/>

为抽水蓄能机组总在调度期内的启停次数限制；

所述机组状态切换约束用公式描述为：

其中：

为第i台抽水蓄能机组在时段t的开停机状态变量，/>

1表示开机状态，0表示停机状态。/>

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