[发明专利]一种风电-抽水蓄能联合发电系统优化运行方法

说明书

本发明公开了一种风电‑抽水蓄能联合发电系统优化运行方法，具体包括以下步骤：建立风电‑抽水蓄能联合运行模型；建立风电‑抽水蓄能联合输出功率最小波动优化目标；建立考虑峰谷电价的风电‑抽水蓄能最优经济模型；建立风能最大利用率优化目标；确定风电‑抽水蓄能联合运行模型的约束条件；确定各优化目标优先顺序下的协调方案。本发明在对风力发电和抽水蓄能电站联合发电的意义和原理进行分析的基础上，以风力发电的能源利用率最大化，并网功率波动最小化以及联合发电经济效益最大化为优化目标，建立风电－抽水蓄能联合发电三目标优化模型，运行方案具有最好的综合效益和性能。

技术领域

本发明属于电力系统优化技术领域，尤其涉及一种风电-抽水蓄能联合发电系统优化运行方法。

背景技术

风电-抽水蓄能联合发电系统包括风力发电和抽水蓄能发电两部分。近年来，风能已经成为各国可再生能源研究的热点。然而，由于风能具有间歇性、随机性的特点，风力发电系统输出功率会随着风能变化而出现大幅波动，此时电网如果直接接入大比重风电，则会影响电网安全稳定运行。为了使大比重的风电转化成高质量的电能输入到电网中，采用风电和抽水蓄能联合进行发电是一种较好的方法，该方案可以在电力系统低负荷时利用抽水存储电能，提高了风能的利用率以及电网的供电质量，使可再生风能开发利用达到最大化。

我国关于风电-抽水蓄能的相关研究目前处于快速研究发展的状态。国外在该技术领域已经有很多深入的研究，华中科技大学柴鹏等人提出了一种在电网的统一控制下，风电-抽水蓄能运行优化模型找到最佳方法来最大限度地使用风能，来保证在峰谷电价下的弃风量最小，经济效益最大。华北电力大学曹威海通过分析显示，在不同的风电场中，通过模拟风电-抽水蓄能运行模式，通过计算研究出最佳的调度方案，来提高系统的效率，增加稳定性。国外相关研究人员通过基于电气系统的非动态分析，认为抽水蓄能可以降低电力生产成本。舒征宇,邓长虹,黄文涛等人通过比较和模拟三种模型,证明有效利用风能-抽水蓄能联合运行可以抑制大型风力发电网的频率大幅度降低的情况。

除联合运行系统需要采用一定方法来达到稳定性要求外，还需要进行其他相关系统的优化。相关研究人员针对风电－抽水蓄能联合运行的大规模投产进行相应优化。该优化方案为了将联合运行的效益最大化，通过抽水蓄能削峰填谷，采用混合整数线性规划分析后，再进行相应实例计算。

在综合考虑风电利用率最大化、并网功率波动最小化以及联合发电经济效益最大化上有着或多或少的缺陷，并且难以满足发电机组及电网功率平衡等约束条件。风电-抽水蓄能联合发电系统需要在稳定可靠、安全的条件下运行，还需要考虑经济成本和效益的情况，保证联合发电系统输出电能的连续性和稳定性。部分研究成果陷入局部最优的问题，且大部分研究使用单目标进行优化，虽然也能够获得较为合理性能优化方案，但基于目标之间的矛盾性(例如经济与可靠性)，显然需要考虑更多目标。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种风电-抽水蓄能联合发电系统优化运行方法，解决风能本身存在的随机性以及不稳定性从而导致风力发电具有不稳定性和波动性的难题，在风力发电场附近增建一个抽水蓄能电站，一方面可以用来提高风能的利用效率，另一方面还可以平滑风力发电的功率输出，便于风力发电的电力入网；提供一种包括风电-抽水蓄能联合输出功率波动最小化，考虑峰谷电价的风电-抽水蓄能最优经济模型，风能利用率最大化目标等优化目标以及满足发电机组及电网功率平衡等约束条件的风电-抽水蓄能联合发电的三目标优化模型，将联合运行优化问题转化为一个多目标约束优化问题进行求解。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明的风电-抽水蓄能联合发电系统优化运行方法，具体包括以下步骤：

步骤1、建立风电-抽水蓄能联合运行模型；

步骤2、建立风电-抽水蓄能联合输出功率最小波动优化目标；

步骤3、建立考虑峰谷电价的风电-抽水蓄能最优经济模型；