[发明专利]抑制“挤出效应”的风电场群发电控制方法

摘要

本发明是一种抑制“挤出效应”的风电场群发电控制方法，其特点是：根据所获取的数据，获得负荷低谷时段电力系统最大向下调峰容量，并将该最大向下调峰容量作为约束，在不考虑机组一次性投资以及折旧费前提下，以增发单位电能成本最小作为目标，实时调整风电场群容许的发电功率参考值，并将之分配到各个风电场。从而消除负荷低谷时段由于系统常规调峰容量耗尽而造成的单位电能生产中不可再生能源消耗及环境成本增加的双重“挤出效应”，实现单位电能生产中不可再生能耗和烟尘排放量最少，达到增发单位电能成本最小的目标。

主权项

1.一种抑制“挤出效应”的风电场群发电控制方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)数据获取及处理与电网等效①数据获取及处理根据电网负荷曲线来确定负荷低谷时段，并根据电网调度中心统计数据，获取负荷低谷时段当前时刻即第tk-1时刻待研究电网的潮流信息，主要包括系统总发电、总负荷、总网损、总火电出力、总风电功率、各火电调峰机组出力及其额定容量、各个风电场发电功率，根据风电场发电功率预测结果，得到下一时刻即第tk时刻各风电场发电功率预测值，利用所获取的数据，通过潮流计算得到第tk时刻系统潮流信息；根据各火电调峰机组运行统计数据，得到机组的运行性能参数，主要包括机组最大调峰容量信息，机组非常规运行时的煤耗增量、投油量、烟尘及CO2排放量增量，同时，根据电力系统辅助服务定价、单位电能生产中的煤耗定价、烟尘排放定价、减排定价，获得原煤价格、柴油价格、CO2排放许可价格、火电机组正常运行时发电成本；②电网等效由于区域电网大多已经实现互联，将待研究区域电网等值成独立电网，其他区域电网与待研究电网互联的电网用等值注入功率来等效，该注入功率为等效前联络线上传输的功率，并且其波动范围不能超过约定的区域联络线传输功率；(2)负荷低谷时段系统可用的最大向下调峰能力的获取根据步骤(1)数据获取及处理与电网等效所获取的数据，即可获得第tk-1时刻系统可用最大向下调峰容量，不考虑负荷低谷时段的负荷波动，此可用最大向下调峰容量即为下一时刻第tk时刻风电场群容许增发的最大功率ΔP∑Max.WFs(tk)：ΔP∑Max.WFs(tk)＝P∑G(tk-1)-(P∑N-P∑Max) (1)式中，P∑G(tk-1)为第tk-1时刻系统火电总出力，P∑N为系统中各火电机组额定容量之和，P∑Max＝P∑Max1+P∑Max2为系统火电机组最大向下调峰容量，P∑MAx1为系统最大常规调峰容量、P∑Max2为系统最大非常规调峰容量；(3)抑制“挤出效应”的风电场群发电控制①目标函数与约束条件将(1)式得到的负荷低谷时段第tk时刻风电场群容许增发的最大功率ΔP∑Max.WFs(tk)作为风电场发电功率的约束，不考虑机组一次性投资以及折旧费，本发明以增发单位电能成本最小为目标函数，调整风电场群发电功率参考值，从而实现增发单位电能成本最小的目标，有效抑制风电增发造成的“挤出效应”，目标函数：Min COST＝[ΔCost1(tk)-ΔRev1(tk)]/ΔP∑WFs(tk) (2)约束条件：0≤ΔP∑WFs(tk)≤ΔP∑Max.WFs(tk) (3)其中，ΔCost1(tk)＝ΔH×P∑G(tk)×Pr2+M×Pr3+ΔE1(tk)×Pr4，为风电增发导致火电机组进入非常规调峰运行状态，此时火电机组发电煤耗增加、投油运行、烟尘、CO2、SO2排放量均增加，从而造成增发单位电能成本的增加量，其中：ΔH-火电机组非常规运行时发电煤耗增加量，Pr2-原煤价格，Pr3-柴油价格，M-火电机组非常规调峰运行时每小时投油量，P∑G(tk)-第tk时刻系统火电总出力，ΔE1(tk)-火电机组非常规调峰运行时CO2排放量的增加量，其将烟尘、SO2排放量的增加均折算到CO2排放量中，Pr4-CO2排放许可价格；ΔRev1(tk)＝ΔP∑WFs(tk)×Pr1+ΔE2(tk)×Pr4，为风电增发所带来的经济效益与环境效益，其中：ΔP∑WFs(tk)＝P∑WFs(tk)-P∑WFs(tk-1)为由第tk-1时刻到第tk时刻风电场群发电增加量，Pr1-风电上网价格，ΔE2(tk)-风电增发使火电机组发电量减少，所带来的CO2排放量的减少量，其将烟尘、SO2排放量的增加均折算到CO2排放量中；②风电场群发电功率参考值的调整在满足约束条件(3)式的前提下，根据步骤(1)数据获取及处理与电网等效所获取的数据，计算此时增发单位电能成本COST，若COST≤COST0，其中COST0为火电机组常规运行时单位电能生产成本，此时调整风电场群发电功率参考值P∑ref.WFs(tk)为风电场群发电功率实际值P∑WFs(tk)，增发单位电能成本为COST；若COST＞COST0，通过切除风电功率来调整风电场群发电功率参考值P∑ref.WFs(tk)，保证火电机组进入常规调峰运行状态，所增发的风电不会造成火电机组发电成本的增加，并带来一定的经济环境效益，通过上述风电场群发电控制，实现目标函数(2)式中增发单位电能成本COST最小的目标。通过上述调整，得到的风电场发电功率参考值P∑ref.WFs(tk)：$P_{\mathrm{\Σref}.\mathrm{WFs}}\left(t_k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{\ΣWFs}}\left(t_k\right)& \mathrm{COST}\≤\mathrm{COSTO}\\ P_{\mathrm{\ΣG}}\left(t_k\right)-(P_{\mathrm{\ΣN}}-P_{\mathrm{\ΣMax}1})& \mathrm{COST}>\mathrm{COSTO}\end{array}\right.---\left(4\right)$(4)风电场群容许发电功率参考值的分配不考虑负荷低谷时段的负荷波动，按照各风电场在第tk时刻发电功率预测值(Pw1(tk)：Pw2(tk)：Pw3(tk)：...PwN(tk))，将(4)式所得到的风电场群发电功率参考值P∑ref.WFs(tk)分配到各个风电场，由(5)式即可得到第tk时刻各风电场发电功率参考值Pref.WF.i(tk)，$P_{\mathrm{ref}.\mathrm{WF}.i}\left(t_k\right)=\frac{P_{\mathrm{wi}}\left(t_k\right)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{wi}}\left(t_k\right)}\×P_{\mathrm{\Σref}.\mathrm{WFs}}\left(t_k\right)---\left(5\right)$式中，N为风电场个数。