[发明专利]一种间歇式发电并网条件下的电力系统日前鲁棒调度系统

权利要求书

1.一种间歇式发电并网条件下的电力系统日前鲁棒调度系统，其特征在于，所述系统包括采集数据模块，所述采集数据模块向最优不确定集模块传输数据，经过经济性最优对比和设定电网安全稳定运行约束条件后确定所述最优不确定集模块的参数，所述最优不确定集模块与建立的鲁棒机组组合系统通过混合整数规划求解器计算出次日优化机组组合方案，所述次日优化机组组合方案经过安全校核后形成鲁棒调度日前计划后通过多时间尺度的电力系统鲁棒调度系统自动形式发布到能量管理系统；

所述最优不确定集模块通过综合成本运算模块采用优化方法确定最优不确定集，所述综合成本运算模块通过调度方案模块对综合成本进行统计后进行对比，所述综合成本运算模块包括运行成本模块、环境成本模块和风险成本模块，所述风险成本模块包括切负荷成本模块和弃风成本模块，所述弃风成本模块通过火电机会成本模块的计算来衡量弃风成本，所述火电机会成本模块包括火电发电成本模块和火电环境成本模块，火电机会成本为火电发电成本和火电环境成本之和；

所述环境成本模块包括发电环境成本S_e1和弃风/光环境成本S_e2，发电环境成本S_e1和弃风/光环境成本S_e2均包括排放物二氧化硫SO₂、氮氧化合物NO_x、粉尘TSP和二氧化碳CO₂，计算过程如下：

1)单位电量SO₂排放量计算公式为：

式中：为单位电量SO₂排放量，Q为单位电量耗煤率，S_ar为燃煤含硫质量分数，为S生成SO₂的比例，η_S为脱硫效率；

2)单位电量NO_x排放量计算公式为：

式中：Z_NOx为单位电量NO_x排放量，N_ar为燃煤含氮质量分数，b_NOx为N生成NO_x的比例，η_N为脱氮效率；

3)单位电量TSP排放量计算公式为：

Z_TSP＝Qb_TSP(1-η_TSP)……(3)；

式中：Z_TSP为单位电量TSP排放量，b_TSP为烟尘排放系数，η_TSP为脱尘效率；

4)单位电量CO₂排放成本计算公式为：

S＝QABP……(4)，

式中：S为单位电量CO₂排放成本，A为燃料低位发热量，B为CO₂排放系数，P为碳排放交易市场平均成交价；

发电环境成本包括计算公式为：

式中：S_e1为发电环境成本，M_a1为火电发电量，Z_i为单位电量的排放量，i为污染物种类，N_i为污染物当量值；

所述弃风/光环境成本计算公式为：

式中：S_e2弃风/光环境成本，M_a2为弃新能源量；

所述风险成本模块包括风险成本S_r，所述风险成本S_r包括切负荷成本S_c和弃风/光成本S_a：

所述切负荷成本S_c计算公式为：

S_c＝M_cP_c……(7)，

式中，M_c为切负荷量，P_c为单位电量缺电成本；

总风险成本为弃风/光环境成本与切负荷成本之和,计算公式为：

S_f＝S_c+S_e2……(8)，

所述综合成本运算模块包括综合成本计算公式：

S_all＝S_gen+S_c+S_e+S_t……(9)，

式中，S_all为综合成本，S_gen为调度计划运行成本，S_e和S_t分别为弃风成本中的火电环境成本和火电发电成本；

所述风险成本模块包括统计风险成本，其中包括弃新能源量及切负荷量的计算公式为：

式中，M_a2为弃新能源量，P_w为新能源出力概率密度函数，P_min、P_max分别为调度计划上调极限和下调极限，P_t为风机出力，所有成本计算条件完整，进行以综合成本最优为目标的不确定集寻优计算，P_cap为风电场装机容量，

目标函数模块为以预测场景下系统的发电成本作为目标函数，计算公式为：

min.F(g,t)＝S_n+S_q+S_x+S_un+S_uq+S_en……(12)；

式中：min.F(g,t)为目标函数，S_n、S_q、S_x分别为火电、气电、核电的运行成本，S_un为火电机组启停成本，S_uq为气电机组启停成本，S_en为火电与气电的环境成本；约束方程包括：

(1)系统侧约束模块包括：

①功率平衡约束系统的计算公式为：

式中：G_all为所有机组，P_g^t为机组g在t时段的出力，抽水蓄能机组抽水状态出力作负值计入，D^t为系统时段t的负荷预测值；g为机组；

②旋转备用约束系统的计算公式为：

式中：G_aa为除了风机和虚拟电动机之外的所有机组，为机组g在t时段的工作状态，P_gmax为机组g的出力上限，D^t为系统t时段的负荷预测值，G_ab为风机和虚拟电动机机组，R^t为系统t时段的旋转备用需求；

③线路安全约束系统的计算公式为：

式中：γ_gj为机组g在线路j上的功率分布因子，L_j为线路潮流限制；

(2)机组侧约束模块包括：

①火电机组约束模块包括：

机组运行成本计算公式为：

式中：T为调度的时段数，G_n为火电机组集合，A_n、B_n、C_n为火电机组n成本系数，P_n^t为火电机组n在时段t的出力，

机组提供旋转备用容量计算公式为：

式中：I_n^t为火电机组n在时段t的状态，P_nmax为火电机组n在时段t的最大出力；

机组出力约束计算公式为：

式中：P_nmin为火电机组n在时段t的最小出力；

机组爬坡率约束公式为：

式中：r_uⁿ为火电机组n的向上爬坡率，r_dⁿ为火电机组n的向下爬坡率，为火电机组n在时段t-1的出力；机组开关机约束计算公式为：

式中：T_d(n)、T_u(n)为火电机组n的最小关机、开机时间；

②气电机组约束模块包括：

机组运行成本计算公式为：

式中：T为调度的时段数，A_q、B_q、C_q为气电机组q成本系数，P_q^t为气电机组q在时段t的出力；

机组提供旋转备用容量计算公式为：

式中：I_q^t为气电机组q在时段t的状态，P^t_qmax为气电机组q在时段t的最大出力；机组出力约束计算公式为：

式中：P_qmix、P_qmax分别为气电机组q的最小出力与最大出力；

机组爬坡率约束公式：

式中：r_u^q为气电机组q的向上爬坡率，r_d^q为气电机组q的向下爬坡率；

机组开关机约束计算公式为：

气量约束计算公式为：

式中：Q_q为因气量限制气电厂一天的最大发电量；

③水电机组约束模块包括：

机组提供旋转备用容量计算公式为：

式中：为水电机组s在时段t的状态，为水电机组s在时段t的最大出力；

机组出力约束计算公式为：

P_smin≤P_s^t≤P_smax……(30)，

式中：P_smin、P_smax分别为水电机组s的最小出力与最大出力；

水量约束计算公式为：

式中：Q_s为因库容限制水电厂一天的最大发电量；

④核电机组约束模块包括：

机组运行成本计算公式为：

式中：T为调度的时段数，B_x、C_x为核电机组x成本系数，P_x^t为核电机组x在时段t的出力；

机组提供旋转备用容量计算公式为：

式中：I_x^t为核电机组x在时段t的状态，P^t_xmax为核电机组x在时段t的最大出力；

机组出力约束计算公式为：

式中：P_xmin、P_xmax分别为核电机组x的最小出力与最大出力；

机组爬坡率约束计算公式为：

式中：r_u^x为核电机组x的向上爬坡率，r_d^x为核电机组x的向下爬坡率；

机组开关机约束计算公式为：

I(x,t)＝1……(36)；

⑤抽水蓄能机组约束模块包括：

机组提供旋转备用容量计算公式为：

式中：用虚拟发电机cg和虚拟电动机cm代替抽水蓄能机组c，Y₀为水库初始所存电量，为虚拟发电机cg在时段t的状态，P_cgmax为虚拟发电机cg在时段t的最大出力；

机组出力约束计算公式为：

式中：P_cgmin、P_cgmax分别为虚拟发电机cg的最小出力与最大出力，P_cmr为虚拟电动机cm的额定出力；

机组状态约束计算公式为：

式中：分别为虚拟电动机、虚拟发电机在时段t的状态；

库容约束计算公式为：

式中：W_l、W_u分别为水库容量的下限、上限，W₀为水库初始容量，e为抽水蓄能机组的效率；

库容设定约束计算公式为：

式中：W₁为调度结束水库容量的设定值，默认等于W₀；

极限场景约束系统为：

功率平衡约束模块计算公式为：

式中：P^t_g,s为极限场景s下时段t各类电源机组出力，抽水蓄能机组抽水状态出力作负值计入，

线路安全约束模块计算公式为：

机组出力约束模块计算公式为：

调整时间约束模块计算公式为：

式中：为极限场景s下时段t各类电源机组出力，这里选择小时爬坡率的1/6为约束上下界，即要求机组在10min内完成场景之间的过渡，也可根据实际运行需要选取其他值；P_gmin为机组g出力下限，P_gmax为机组g出力上限，为机组g向下爬坡速率，为机组g向上爬坡速率，为机组g在时段t的出力。