一种源网协调需求下的厂内经济运行方法与流程

本发明涉及水电站经济运行调度，涉及一种源网协调需求下的厂内经济运行方法。

背景技术：

1、水电站厂内经济运行，作为水电站电力生产的核心任务之一，不仅关乎水电站的经济效益，更是提升水资源利用效率的关键措施，也是电网安全稳定运行的重要环节。其核心内容在于，根据上级调度机构下达的负荷指令，结合厂内机组的运行特性和经济运行规则，实现厂内各机组间经济合理的负荷分配。这一过程需要综合考虑机组的运行成本、效率、维护周期以及电网的整体需求，以期达到最优的经济效益和资源配置。

2、在传统水电站运行模式中，厂内经济运行多从站内视角考虑运行方式的经济性和安全性，且主要关注于跟踪上级调度机构下达的有功负荷指令，而对电网侧对于频率稳定性和支撑惯量的需求考虑不足。随着电力市场的快速发展和能源结构的持续优化，特别是近些年来，风能和太阳能等新能源的大规模开发和并网，电网对于频率稳定性的需求日益增长。在此背景下，电力系统更加重视发电侧与电网侧之间协调配合，源网协调的重要性日益凸显。

3、为了满足新型能源体系发展面临的电网频率稳定性需求，当前采取的主要措施是配备灵活性的储能参与电网调节，从而提升安全稳定性支撑能力，但由于建设储能设施存在成本高、安全性能差、地理条件要求高、建设周期长等诸多问题，仅通过建设配套的储能设施难以从根本上解决上述问题。我国电力系统具有坚实的水电能源基础，若能通过优化运行手段优化水电站运行模式，挖掘水电站运行对电网频率稳定性的支撑能力，将会极大提升电网安全稳定运行水平。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种源网协调需求下的厂内经济运行方法，此调度方法将网侧转动惯量需求，融入到水电机组开停机计划编制，并将其进一步反映在厂内经济运行中，并考虑网侧转动惯量变化的紧急情况下，实时调整机组运行方式，满足网侧关于频率稳定性需求的同时，兼顾了水电站源侧的经济性、安全性等需求；通过该方法获得的厂内运行方案，更能够适应大规模新能源不断馈入电网背景下的新型能源体系运行模式，具有更广泛的优越性。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种源网协调需求下的厂内经济运行方法，包括以下步骤：

3、s1，制定日前厂内机组开停机计划：

4、根据预测次日负荷和转动惯量网侧需求，结合场站侧机组可启停状态，确定日前机组厂内机组开停机计划；

5、s2，获得日前厂内各机组负荷分配方式：

6、根据预测次日负荷需求，结合确定的日前机组厂内机组开停机计划，按照经济负荷分配数学模型确定日前厂内各机组负荷分配方式；

7、s3，更新厂内机组开停机计划：

8、根据网侧实时下达转动惯量需求，实时校核厂内机组开停机计划是否满足网侧转动惯量要求，缺额时新增可启动机组；

9、s4，更新余留期厂内各机组负荷分配方式：

10、根据预测次日负荷需求，结合更新的日前机组厂内机组开停机计划，按照经济负荷分配数学模型更新日前厂内各机组负荷分配方式。

11、优选的，所述s1中具体包括：

12、s1-1，确定启动机组组合型式：

13、根据场站机组检修计划，获得可开启的机组对象；同时，根据网侧负荷计划，按照启动机组的额定功率之和大于负荷要求的原则，确定启动机组组合型式；

14、s1-2，确定日前机组开停机计划：

15、根据网侧转动惯量需求，筛选出满足条件的启动机组组合型式，在满足条件的启动机组组合型式中，以机组启停时间约束来进一步筛查符合条件的机组开机型式，并按照机组耗水率排序，以最小开机台数为原则，确定日前机组开停机计划。

16、优选的，所述s1-1中按照启动机组的额定功率之和大于负荷要求的原则具体公式为：

17、；

18、式中： n为启动机组的数量；为第 i台机组的额定功率；为要求的负荷功率。

19、优选的，所述s2中具体包括：

20、s2-1，构建经济负荷分配模型：

21、在s1-2确定日前机组开停机的基础上，在给定负荷的前提下，以最小耗水量为目标，构建水电站开机机组间的经济负荷分配数学模型；

22、s2-2，优化求解获得机组负荷分配方案：

23、采用人工蜂群算法求解s2-1建立的经济负荷分配数学模型。

24、优选的，所述s2-1中经济负荷分配数学模型，即目标函数为：

25、；

26、式中：为目标函数； t为时段数； k为机组数；为 t时段第 k台机组的下泄流量；为时段颗粒度；为 t时段第 k台机组的开停机状态，=1时，表示开机，=0时，表示停机；为开机损耗；为停机损耗。

27、优选的，经济负荷分配数学模型的约束条件包括：有功平衡限制、避开振动区要求、下泄流量限制、水库库容限制、连续方程、水量平衡方程和机组启停限制；

28、所述有功平衡限制：

29、；

30、避开振动区要求：

31、；

32、下泄流量限制：

33、；

34、水库库容限制：

35、；

36、连续方程和水量平衡方程：

37、；

38、机组启停限制：

39、；

40、式中：为水电站次日 t时段计划出力；为 k机组第 j个振动区数据；、分别为 k机组第 j个振动区的上下边界；为水电站 t时段下泄流量；、分别为水电站 t时段下泄流量最小值、最大值；、分别为水电站 t时段水库库容最小值、最大值；为水电站 t时段弃水流量；为 t时段入库流量；为 t时段初水库库容；、表示机组 k最小开、停机时间。

41、优选的，所述s2-2采用人工蜂群算法求解目标函数具体包括以下四个阶段：

42、初始化阶段：

43、；

44、式中：为第 i个蜜源 d维度上的值， d=1，2，…， d； d为解空间维数；为（0,1）上服从均匀分布的随机数；和分别为潜在解 d维值的上、下限；

45、雇佣蜂阶段：

46、；

47、式中：为蜜源 i的适应度值；为蜜源 i对应解的目标函数值；

48、观察蜂阶段：

49、；

50、；

51、式中：为观察蜂跟随第 j个雇佣蜂的概率；为蜜源数量；为[-1,1]上服从均匀分布的随机数；为随机选择的第 k个蜜源 d维上的值；为更新之后的值；

52、侦察蜂阶段：

53、随机搜索新蜜源；

54、以各个机组出力向量作为蜜源，在机组可行出力中随机生成初始解，采用人工蜂群算法进行优化求解，最终获得最优负荷分配方案。

55、优选的，所述s3中具体包括：

56、s3-1，根据网侧转动惯量下达需求确定开机数量：

57、紧急情况下，电网会根据电网运行情况实时调整转动惯量需求，由此下达未来一段时间内增加转动惯量，并结合可开机机组运行参数信息，确定需要新增开机数量；

58、s3-2，更新厂内机组开停机安排：

59、针对有新增开机需求的各运行时间时段，将可开机机组按照耗水率从小到大进行排序，选择排名等于新增开机数量的前几个机组作为开机安排，在日前机组开停机计划的基础上，更新厂内机组开停机安排。

60、优选的，所述s4中具体包括：

61、s4-1，余留期厂内经济运行模型构建：

62、在s3-2更新的厂内机组开停机的基础上，在给定余留期负荷的前提下，以最小耗水量为目标，构建余留期水电站开机机组间的经济负荷分配数学模型；

63、s4-2，模型求解：

64、采用s2-2中的人工蜂群算法，优化求解获得机组负荷分配方案。

65、优选的，所述s4-1中构建余留期水电站开机机组间的经济负荷分配数学模型具体为：

66、；

67、式中：为目标函数； t为余留期时段数； k为机组数；为 t时段第 k台机组的下泄流量；为时段颗粒度；为 t时段第 k台机组的开停机状态，=1时，表示开机，=0时，表示停机；为开机损耗；为停机损耗。

68、本发明有如下有益效果：

69、1、本方法将网侧转动惯量需求，融入到水电机组开停机计划编制，并将其进一步反映在厂内经济运行中，并考虑网侧转动惯量变化的紧急情况下，实时调整机组运行方式，满足网侧关于频率稳定性需求的同时，兼顾了水电站源侧的经济性、安全性等需求。

70、2、通过本发明方法获得的厂内运行方案，更能够适应大规模新能源不断馈入电网背景下的新型能源体系运行模式，具有更广泛的优越性。