[发明专利]一种实时调度中优化电网水电旋转备用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水电机组的经济运行和电网的节能调度领域，特别涉及电网实时调度中水电机组旋转备用容量的确定方法及容量分配的调度方法。

技术背景

现代电力系统由发电机组、变压器、输配电线路和用电设备等很多单元组成，是一个分布区域广泛的复杂非线性动力系统。目前，随着全国联网、“西电东送”和南北互供的发展，一个更庞大的电力系统正在逐步形成。电能具有“发电、输电、配电、售电和用电”在同一时刻完成的特殊性，不能大量的存储，同时在整个电力生产经营环节需要保持电网的稳定安全运行。配置电网备用容量是为了应对电力系统负荷突然波动，调频调峰，发电设备定期检修以及系统发生故障时不对用户停电，从而提供合格质量的电能，满足国民经济发展的需要。

然而，备用容量若留得过多，则会造成设备得不到充分利用且单位运行能耗增加，电网经济性差；若留得过少，则电网安全可靠性降低。备用可分为发电侧旋转备用及非旋转备用和负荷侧备用。处于旋转备用中的机组特指已与电网并列运行，随时可以按调度指令增减出力的发电机。发电侧旋转备用又可分为水电旋转备用、火电旋转备用及其他种类发电备用。水电旋转备用负荷响应较快，是电网的快速旋转备用，但配置水电旋转备用是以一定量的水库弃水为代价换取的。所以，合理地减少和分配系统的水电旋转备用，对整个电力系统的经济运行及节能减排，将起到非常明显的效果。

目前对于旋转备用的确定和研究一般采用以下几类模式：

(1)确定性模式。按照某电网的经验和规模预留足额的备用容量满足负荷的波动和设备的故障停运。目前实际运行大都采用此模式，且基本只对整个系统的备用做出确定性的要求，而对如何减少备用中的水电旋转备用研究较少。《水电站经济运行理论及算法实现》(徐晨光等，黄河水利出版社，2006年版)提到了单个水电站如何减少水电旋转备用，但该书提出的方法中水电旋转备用容量采用的是按各时段电网所需负荷备用的比例及电网负荷备用分摊给水电厂的比例确定的，也是一种确定性方法，且该方法限于单个水电厂，未从全网角度进行考虑。

(2)基于电力市场下以一定的可靠性及电网购买备用费用最少模式。因电力市场在我国并未全面实行，该方法在国内尚处于理论探索阶段，且该类方法未针对水电机组如何确定旋转备用做出研究和探索。

综上所述，目前关于水电旋转备用容量的确定并未细致研究其经济性。对于水电这种可再生能源，若能合理的确定水电旋转备用容量，则能大幅度地减少空载水电备用，达到系统经济运行、节能减排的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种在实时调度中优化电网水电旋转备用容量的方法。本发明的实质是确定水电旋转备用的容量，以系统总的空载能耗最低为目标开出水电机组进行分配。以该方法确定的容量与传统确定性方法的容量之差即为减少的水电旋转备用。本方法利用EMS系统采集实时电网负荷数据且预处理后，进行超短期负荷预测；对由该实时负荷及预测数据组成的序列进行基于最小二乘的曲线拟合，得到该序列点与该曲线的最大偏差绝对值，将该绝对值确定为下一区间段的水电旋转备用；用某一水电机组当前水头下的空载引用流量除以满发引用流量再乘以满发功率(即该机组的旋转备用容量)，得到空载能耗开机排序系数，通过启发式搜索算法得到能耗最小且备用容量满足要求的机组组合。

为了对负荷的波动情况进行分析，我们将负荷曲线分解为平稳变化分量和随机性波动分量。负荷的平稳变化分量按照某一电网的固有规律运行，是可预知的；而负荷的随机变化分量是围绕该平稳分量上下波动，偶然性、随机性较大。我们认为水电快速旋转备用容量可以定为过去一段时间如1～2小时的随机分量的某一概率大值；若考虑极端情况，可以选取过去1～2小时的随机分量的最大值，设该值为ΔMax。

从系统供电可靠性方面考虑，假若系统因为设备故障导致突然失去某一电源，可以立即指令处于非旋转状态下的水电备用机组事故开机及紧急调用系统的火电旋转备用以平衡系统负荷波动。从负荷备用的充裕性方面考虑，假若系统总的备用不能满足安全导则的要求，则本方法提醒开出火电机组。

容量的分配我们采用机组排序的方法。水电机组开出且未带负荷实质上是水能的空耗，但为了系统的合理备用要求又必须空耗一定的能量，所以如何减少空载耗用能量是该分配方法的出发点。

我们提出基于水电快速旋转备用ΔMax确定后的机组能耗排序系数按如下方法获得：