[发明专利]基于主成分分析的抽水蓄能电站容量优化规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中抽水蓄能电源容量规划领域，是一种基于主成分分析的抽水蓄能电站容量优化规划方法。

背景技术

抽水蓄能电站作为电力系统的调峰电源，可以以相对于常规机组较低的费用为系统提供调峰、调频、调相、紧急事故备用等功能，对提高电网的稳定运行有显著效果。随着社会经济的发展，负荷峰谷差越来越大，使得以火电为主的电网调峰难度越来越大，使得抽水蓄能电站的容量规划显得尤为重要。

现有技术的抽水蓄能容量规划模型一般是在满足一定约束的前提下寻求经济性最优的方案，而这种方案只是单一的追求经济性最优，必然会失去其它目标的最优性。本技术领域也有考虑系统可靠性、调峰容量比、及环境效益等指标进行建模的，虽然可在建模的时候考虑其他指标进行多目标优化，但是在优化规划阶段将相互联系又相互矛盾的多个目标综合在同一模型下进行分析、决策是非常困难的。

对抽水蓄能电站规划方案进行综合评价决策，可以减小建模阶段以及求解模型阶段的复杂性，对优化规划后所得到的若干个可行方案从经济型、可靠性、技术性等方面进行评价，决策出各指标综合最优的规划方案，该方案所对应的抽水蓄能容量即为其在系统中的最优配置。

目前解决抽水蓄能规划方案综合决策的方法有熵权法、模糊综合评价法。其中，熵权法在指标值的变动很大或者突然地变大变小时有一定的局限性，模糊综合评价法中指标权重受专家的知识、经验的制约，有很大的主观性，不能够充分发挥数据的客观性。

将主成分分析法应用于抽水蓄能电站容量优化规划方案综合评价中。采用主成分分析法对各规划方案指标进行处理，从综合评价结果中找出抽水蓄能电站合理规划方案，不仅可以得到抽水蓄能最优容量配置，而且保证了各指标的整体最优性。

发明内容

本发明的目的是，提供一种科学合理，简单实用，计算速度快、精度更高的基于主成分分析的抽水蓄能电站容量优化规划方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是，一种基于主成分分析的抽水蓄能电站容量优化规划方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)建立抽水蓄能电站容量规划的综合评价指标体系

根据设置指标体系的系统性、科学性、实用性原则，分别从电网和抽水蓄能电站的角度考虑经济性、技术性，建立抽水蓄能电站容量规划的综合评价指标体系；

将经济性指标分为电网经济指标和抽水蓄能电站经济指标，所述电网经济指标包括：系统耗煤量、系统节煤量和排污费用；所述抽水蓄能电站经济指标包括：建设费用、抽水费用、启停费用、维护费用、节煤效益和容量效益；

技术性指标包括：系统调峰容量比、电力不足概率(loss of load probability，LOLP)、SO₂排放量；

对电网经济指标的分析：

①系统耗煤量

系统耗煤量是指火电机组发电所消耗的燃煤量，使用式(1)计算，

式中，G₁为系统耗煤量，单位为万吨；a₁、a₂、a₃为火电系统总耗煤量表达式的系数；N为抽水蓄能电站的使用寿命，单位为年；d为一年的天数，单位为天，以5min为间隔把一天分为288个时段，k＝1，2，…，288；P_k(t)为在典型日负荷曲线下k时段所有火电机组的输出功率；

②系统节煤量

系统节煤量是指抽水蓄能电站接入系统所替代高峰负荷下调峰机组的燃煤量与现抽水蓄能机组抽水耗电燃煤量的差值，使用式(2)计算，

式中，G₂为系统节煤量，单位为万吨；h₁为抽水蓄能机组发电时所替代机组的单位供电煤耗，单位为吨/(MW·h)；h₂为抽水蓄能机组抽水时耗用单位电量的煤耗，单位为吨/(MW·h)；η为抽水蓄能电站能量转换效率；Q为抽水蓄能电站的年发电量，单位为MW·h；

③排污费用

排污费用是指火电机组发电所产生污染气体的排放费用，使用式(3)计算，

式中，C₁为排污费用，单位为亿元；N为抽水蓄能电站的使用寿命，单位为年；d为一年的天数，单位为天，以5min为间隔把一天分为288个时段，k＝1，2，…，288；e＝1，2，…，E，E为常规火电机组的台数；c_ek为第e台机组在k时段的排污费用，单位为亿元；

④建设费用