[发明专利]一种风-火-抽蓄联合系统的优化调度方法

权利要求书

1.一种风-火-抽蓄联合系统的优化调度方法，其特征是，包括有以下步骤：

S1、采用风电出力符合Weibull分布建立风电场不确定性出力模型；

S2、采用拉丁超立方抽样方法和场景削减技术对风电出力场景进行处理，生成风电出力随机场景；

S3、建立风-火-抽蓄联合发电系统调度模型；以火电机组运行成本、碳排放权交易成本、污染物惩罚成本、风力发电成本以及电能不足成本最低建立目标函数；分别建立电力系统约束条件、火电机组约束条件、风电机组约束条件以及抽水蓄能电站约束条件；

S4、结合目标函数，采用改进粒子群算法对调度模型进行求解；

S5、对比分析加入抽水蓄能后，系统运行经济安全性以及风电消纳量。

2.根据权利要求1所述的风-火-抽蓄联合系统的优化调度方法，其特征是，步骤S1中具体包括有：

建立的分布函数为

其中，k为Weibull分布的形状参数，影响分布函数的曲线形状，c为Weibull分布的尺度参数，反映平均风速的大小；

风电输出功率数学表述为

式中，p_wr为风机的额定装机容量；v为实际风速；v_in为切入风速；v_out为切出风速；v_r为额定风速。

3.根据权利要求1所述的风-火-抽蓄联合系统的优化调度方法，其特征是，步骤S3具体为：

S31、建立目标函数：

S311、火电机组运行成本

传统的火电机组运行要消耗化石能源，在成本函数中需要考虑煤耗成本，机组运行成本函数如下：

式中，C₁为火电机组运行成本，a_i、b_i、c_i为第i台机组煤耗量成本系数，T为日调度总时段数，取24h，N为火电机组总数量，P_Git为第i台机组t时刻的输出功率；

S312、碳排放权交易成本

当发电企业的二氧化碳排放量达到分配容量后，需要从各地碳排放中心继续购买碳排放权，碳排放交易成本为：

式中，C₂为碳排放权交易市场当期市场价格，R_bm为供电煤耗系数，为二氧化碳转换系数；

S313、污染物惩罚成本

污染物总的惩罚成本为：

S314、风力发电成本

风力发电运行成本包括三部分：正常运营成本，旋转备用容量惩罚成本和弃风成本，其函数如下：

式中，C₄为风力发电总运行成本，N_w为风力发电机总数，d_i为第i个风电场的上网电价，g_i为第i个风电场的弃风惩罚系数，p_wit为第i个风电场在t时段的并网电量，p_writ为第i个风电场在t时段的预测出力；

S315、电能不足成本

C₅＝p_h·h

式中，C₅为不足成本，p_h为不足电量，h为惩罚系数；

S32、建立约束条件：

S321、功率平衡约束：

式中，P_1t为电网系统t时刻的负荷；

S322、旋转备用容量约束：

电网旋转备用容量是电网安全、稳定运行的基础；旋转备用容量与风电出力预测误差等不确定性信息有关，采用机会约束规划方法处理风电的不确定性，具体如下：

正旋转备用容量约束：

式中，P_{G max it}为第i台火电机组t时刻的最大出力，K_lup为电网系统负荷的正波动系数，K_Wup为风电的正旋转备用系数，β₁为置信水平；

负旋转备用容量约束：

式中，P_{G min it}为第i台火电机组在t时刻的最小出力，K_ldown为电网系统负荷的负波动系数，β₂为置信水平；

S323、火电机组约束条件

机组出力约束：

P_{G min i}≤P_Git≤P_{G max i}

机组爬坡率约束：

-R_di≤P_Git-P_Gi(t-1)≤R_ui

S324、风电机组约束条件

风电机组出力约束条件为：

0≤p_writ≤p_w

式中，p_w为风电场最大出力；

S325、抽水蓄能电站约束条件

出力约束：

式中，表示t时段内抽水蓄能电站发电功率，如果则表示抽水蓄能电站处于抽水状态；表示抽水蓄能电站发电及抽水功率上限，抽水蓄能机组最大发电出力和最大抽水功率相同，均等于其装机容量；

水库能量平衡约束：

设抽水蓄能转换效率为η_G，取75％，单日水库总能量保持平衡，即抽水蓄能机组抽发平衡(其发电量等于抽水量的75％)：

式中，T_G是抽水蓄能发电工况运行时间段。

4.根据权利要求1所述的风-火-抽蓄联合系统的优化调度方法，其特征是，步骤S4中改进粒子群算法具体步骤如下：

S41、令t＝0，随机生成初始化粒子种群P_t，计算出各个粒子对应的目标函数值，将其中非劣解加入非劣解集合NP_t；

S42、找出粒子初始个体最优值和全局最优值

S43、更新粒子的速度和位置，形成下个子群，找到调整后的粒子群个体极值

S44、利用新的非劣解维护外部档案，形成下一个迭代的外部档案，同时为每个粒子选出全局极值

S45、t＝t+1，如果满足终止条件，停止搜索，否则，返回步骤S43。