[发明专利]一种计及综合成本的风电-光伏-光热发电的联合调度方法

摘要

本发明涉及一种计及综合成本的风电‑光伏‑光热发电的联合调度方法，其特点是：包括对风电、光伏发电及光热发电的运行特性分析；对风电、光伏及光热发电的联合调度和风电、光伏与光热发电联合调度值的确定等内容，以风电、光伏与光热发电运行特性为基础，综合考虑火电机组发电成本、风电、光伏发电与光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本，兼顾电网运行约束，以综合成本最低为目标，确定风电、光伏及光热发电的调度值，具有科学合理，调度准确，效果佳等优点。

主权项

1.一种计及综合成本的风电‑光伏‑光热发电的联合调度方法，其特征是，以风电、光伏与光热发电运行特性为基础，兼顾电网运行约束，以综合成本最低为目标，确定了风电、光伏及光热发电的调度值，具体包括以下步骤：1)对风电、光伏发电及光热发电的运行特性分析风电就是清洁能源，但是风电具有较强的波动性与随机性，可靠性较低，并网时对电网运行的影响较大；光伏发电具有间歇性，随着发电成本的降低，装机规模越来越大；但是受自然资源的影响，具有“昼发夜停”的特性，可控性较低；光热发电作为新兴的太阳能发电形式，与光伏发电相比，光热发电含有储热系统，能够实现出力的调节与控制，可靠性较高，能够明显降低并网对电网造成的影响；2)对风电、光伏及光热发电的联合调度(a)风电、光伏与光热发电的联合调度模型的建立综合考虑火电机组发电成本、风电、光伏与光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本，建立了风电、光伏与光热发电的联合调度成本模型；F＝min[F1+F2‑F3+F4]  (1)其中：F为火电、风电、光伏与光热发电联合调度时的综合成本；F1为火电机组发电成本；F2为风电、光伏与光热发电的运行维护成本；F3为风电、光伏与光热发电联合并网消纳的环境效益；F4为系统备用容量成本；火电机组的发电成本由燃料成本和启停成本两部分组成，计算为(2)式：F1＝e1(Pi)+e2(Ui)  (2)其中：e1为火电机组的燃料成本；e2为火电机组的启停成本；Pi为火电机组i的发电功率；Ui为火电机组i的运行状态；e1的计算为(3)式：e2的计算为(4)式：其中：Pit为火电机组i在第t时段的发电功率；Uit为火电机组i在第t时段的运行状态，其中，Uit＝1表示运行，Uit＝0表示停机；Si表示机组i的启动成本；n为火电机组的数量；T为总的时间段；t为时刻；i为第i个机组；ai，bi，ci为机组i的燃料成本系数；风电、光伏与光热发电的运行维护成本F2计算为(5)式：其中：kf为风电的运行维护成本系数；kg为光伏发电的运行维护成本系数；ks为光热电站由集热装置提供热能发电的运行维护成本系数；kTs为光热电站由储热装置提供热能发电的运行维护成本系数；为光热电站由集热装置提供热能的发电功率；为光热电站由储热装置提供热能的发电功率；Pft为风电在t时刻的发电功率；Pgt为光伏发电在t时刻的发电功率；的计算为(6)式：的计算为(7)式：其中：为在t时刻集热装置直接发电的热功率；为在t时刻储热系统的放热功率；ηd为热电转换效率；ηf为光热电站储热系统的放热损失率；以风电、光伏与光热发电为主的新能源发电并网消纳，能够有效降低火电机组的上网电量，减小污染物的排放量，风电、光伏与光热发电联合并网消纳的环境效益的计算为式(8)；其中：kF为风电并网后的环境效益系数；kG为光伏发电并网后的环境效益系数；kR为光热发电并网后的环境效益系数；PGt为光热发电在t时刻的发电功率；PGt的计算为(9)式：风电、光伏与光热发电的大规模并网，增加了电网运行的不确定性，因此，需要预留更多的容量来应对预测误差与突发事件；额外增加的旋转备用容量成本计算为(10)式：其中：L为负荷的预测误差率；F为风电的预测误差率；G为光伏发电的预测误差率；R为光热发电的预测误差率；kr为系统备用成本系数；PLt为t时刻的负荷值；(b)系统运行约束网络约束即不计网络损耗时，火电机组、风电、光伏与光热发电的输出功率之和与电网负荷相等，为(11)式：输电线路传输容量约束为(12)式：‑Pfl,max≤Pl,t≤Pzl,max  (12)其中：Pzl,max为传输线路l的最大正向传输功率；Pfl,max为传输线路l的最大反向传输功率；Pl,t为输电线路l在t时刻的传输功率；火电机组运行出力约束为(13)式：Pimin≤Pit≤Pimax  (13)其中：Pimin为火电机组i的最小出力；Pimax为火电机组i的最大出力；火电机组与光热发电爬坡率约束为(14)式：其中：rdi为火电机组i的最大向下爬坡率；rui为火电机组i的最大向上爬坡率；ruG为光热发电的最大向上爬坡率；rdG为光热发电的最大向下爬坡率；光热电站储热系统储热容量约束为(15)式：其中：为光热电站储热系统的储热上限；为光热电站储热系统的储热下限；为光热电站储热系统在t时刻的储热量；光热电站储热系统储放热功率约束为(16)式：其中：为储热系统的充热功率；为储热系统的放热功率；为储热系统储热功率的上限；为储热系统储热功率的下限；为储热系统放热功率的上限；为储热系统放热功率的下限；3)风电、光伏与光热发电联合调度值的确定采用含精英保留策略的标准遗传算法求解模型，相比于传统遗传算法，加入了精英保留策略；精英保留策略使父代种群中的最优个体直接保存到子代种群，避免了最优个体在交叉变异过程中被破坏；通过有限次的迭代，得到综合成本最低时的风电、光伏与光热发电联合调度值。