[发明专利]考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法

权利要求书

1.考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1）建立火电深度调峰的运行弹性模型，主要步骤如下：

1.1）火电机组深度调峰的成本函数c（P_h）如下所示：

（1）

式中，w_n表示火电机组正常运行的成本函数；w_d1表示火电机组设备老化和煤耗增加时火电机组运行成本函数；w_d2表示火电机组设备老化和煤耗增加时，投油状态下火电机组运行成本函数；α表示不投油状态对火电机组损耗的影响程度；β表示投油状态对火电机组损耗的影响程度；P_h为火电机组的出力；c表示机组的发电成本；a_h、b_h和c_h表示火电机组的煤耗系数；为火电机组的最小出力；为火电机组的最大出力；为火电机组设备老化和煤耗增加时火电机组出力；为投油状态下火电机组设备老化和煤耗增加时火电机组出力；

1.2）建立火电机组深度调峰的成本函数的约束，主要分为以下四种情况：

I）火电机组停运时，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

（2）

火电机组停运时，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

； （3）

式中，M表示一个比较大的常数，用于松弛约束；z_h表示火电机组的启停状态；

II）火电机组正常运行，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

（4）

式中，z_n表示火电机组处于正常运行状态；

火电机组正常运行，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

（5）

III）火电机组设备老化和煤耗增加时，机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

（6）

式中，z_d1表示火电机组处于设备老化和煤耗增加状态；

火电机组设备老化和煤耗增加时，机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

（7）

IV）火电机组设备老化和煤耗增加时，投油状态下机组出力成本与机组运行状态约束如下所示：

（8）

式中，z_d2表示投油的火电机组处于设备老化和煤耗增加状态；

火电机组设备老化和煤耗增加时，投油状态下机组出力与机组运行状态的约束如下所示：

（9）

2）建立水电机组的运行弹性模型；

建立水电限制区运行弹性模型的主要步骤如下：

2.1）水电机组的容量约束如下所示：

（10）

式中，m表示水电机组的运行区域个数；和分别表示水电机组第i个运行区域的出力上限和下限；z_g2表示水电机组的启停状态；z_e1、z_e2和z_e3分别表示水电机组处于稳定运行区、限制运行区和禁止运行区；Z_s表示水电机组运行区域；

2.2）水电机组的成本函数如下所示：

（11）

式中，c_s为水电机组的发电成本；w_c表示水资源使用费用；P_s表示水电机组的出力；w_d表示弃水惩罚费用；R_s为水电机组的总弃水电量；a_s、b_s和c_s表示水电机组的水资源消耗系数；表示弃水系数；

2.2）基于限制区损耗惩罚，建立水电机组出力约束，分别如公式12至公式16所示：

（12）

式中，V_s表示水库容量；Q_s表示水电机组发电流量；a₁、b₁、c₁为水能转换关系系数；

（13）

（14）

式中，为损耗惩罚因子；

（15）

（16）

2.3）基于限制运行区，建立持续时间约束，即：

（17）

式中，T_limit为水电机组限制运行区可允许时间限制；为水电机组在时刻t在限制运行区已运行的时间；

3）建立考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型，主要步骤如下：

3.1）建立目标函数F，即：

（18）

式中，F为总运行成本；N_h和N_s分别为火电机组个数和水电机组个数；C_h,i,t和C_s,i,t分别为t时段火电机组i的煤耗成本和水电机组i的发电成本； C_h,t,U和C_h,t,D分别为火电机组i的启动成本与关停成本；C_w,t为风电机组在t时段的弃风惩罚成本；T为周期；

风电机组在t时段的弃风惩罚成本如下所示：

（19）

式中，为弃风惩罚因子；为t时段风电机组预测出力；P_w,t为风电机组实际出力；

3.2）建立约束条件；

负荷平衡约束如下所示：

（20）

式中，P_D,t为t时段电力网络的总用电负荷；P_h,i,t和P_s,i,t分别为t时段火电机组i的煤耗成本和水电机组i的出力；

线路有功潮流约束：

（21）

式中，f_l为线路的潮流传输功率，f_l,max、f_l,min为线路潮流传输容量上下限，为发电机组的出力，u_w为节点-发电机相关变量，G_l-i为节点i对线路l的转移分布因子，D_i,t为电网中节点i在t时刻的节点负荷预测值，N_j为节点总数；K为输电线路总数；l=1，2，3，…，k；

机组出力上下限约束如下所示：

（22）

式中，z_i,t为机组i在时刻t的启停状态变量；和分别为机组i的最大出力和最小出力；

火电机组最小启停时间约束如下所示：

； （23）

式中，、分别为火电机组i在t时刻的持续开机、关停时间；T_h,i,U、T _h,i,D分别为火电机组i在t时段的最小开机、关停时间；

火电机组启停费用约束如下所示：

（24）

式中，K_i和J_i分别为火电机组i的单次开机、关停费用；

火电机组爬坡约束如下所示：

； （25）

式中，为火电机组i的向上爬坡率；为火电机组i的向下爬坡率；

水电站水库容量上下限约束如下所示：

（26）

式中：V_i为水电机组i的水库；V_max,i、V_min,i为水电机组i的水库库容容量上下限；

发电流量上下限约束如下所示：

； （27）

式中，Q_i为水电机组i的发电流量；Q_max,i、Q_min,i分别为水电机组i的发电流量上下限；

水量平衡方程如下所示：

； （28）

式中，V_i,t为时刻t水电机组i的水库库容；V_i,first、V_i,final为水电机组i的初始库容和最终库容；C_i,t为水电机组i的天然来水量；R_i,t为水电机组i的弃水量；

4）基于考虑发电运行弹性空间的风水火联合调度优化模型，完成电力网络的风水火联合调度。