抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法与流程

本发明涉及水利水电，具体而言，涉及一种抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法。

背景技术：

1、目前，针对抽水蓄能电站与风光新能源联合调度已取得一定研究成果，主要以发电效益最大、运行成本最低、功率波动最小、弃风弃光最小等为目标。

2、将抽水蓄能、引调水系统、新能源电站联合调度运行，能够有效统筹解决新能源消纳与水资源综合利用问题，其联合开发运行已逐步得到国内外研究人员的关注。例如，一些现有文献分析了调水与储能结合在经济、技术、生态环境上的可行性以及对实现“双碳”目标所起到的积极作用；对现有抽水蓄能电站与引调水工程研究成果进行总结，并得出需对两者融合建设运行的经济性进行评价；采用单方调水成本对比法分析了抽水蓄能电站作为引调水工程的水源地可以减少提水扬程，同时新能源的加入能降低单位调水成本。可见，已有研究主要集中在抽水蓄能电站、引调水工程联合运行的可行性以及经济效益分析等方面，缺少对抽水蓄能、引调水工程、新能源电站三者联合运行调度建模研究。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其能够提高联合系统整体发电收益。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、本发明实施例提供一种抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，方法包括：

4、s1：构建调度模型的目标函数；其中，所述目标函数以联合系统期望收益最大为目标，同时设置弃光惩罚，保证光伏新能源的消纳，所述目标函数如下：

5、

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8、

9、

10、

11、

12、

13、式中：表示联合体调度期内的整体收益；、、、、、、分别表示联合发电收益、供水收益、联合体抽水成本、抽水蓄能机组开停机成本、提水泵站机组开停机成本、阀门开停机成本、弃光惩罚成本；表示光伏第种出力场景概率；、分别表示时段的抽水蓄能上网电价、抽水电价；表示光伏上网电价；表示弃光惩罚；、、分别为抽蓄机组、提水泵站机组、阀门的开机成本；、、分别为抽蓄机组、提水泵站机组、阀门的关机成本；为供水水价；、分别表示时刻第台抽水蓄能机组的发电功率、抽水功率；、分别表示时刻第个场景光伏电场发电功率、弃电量；表示提水泵站的机组在时刻的抽水功率；表示第供水水库从抽水蓄能电站上库抽走的总水量；、、分别为抽蓄机组、提水泵站机组、阀门在时段的开机台数；、、分别为抽蓄机组、提水泵站机组、阀门在时段的关机台数；为计算时段步长；、、、、分别表示为抽水蓄能机组总数、提水泵站总数、提水泵站机组总数台、调度期总时段数、供水水库总数；

14、s2：构建调度模型的约束条件；

15、s3：求解调度模型。

16、在可选的实施方式中，在s2中，约束条件包括抽水蓄能电站约束、抽水蓄能机组约束、引调水工程约束与电网约束。

17、在可选的实施方式中，在s2中，抽水蓄能电站约束包括上下库水量平衡约束、水位约束、水位库容约束、电站抽发互斥约束；抽水蓄能机组约束包括机组出力、流量约束、机组振动区、机组水头、机组发电开停机持续时间、机组动力特性、机组抽水功率、机组抽水流量、机组抽水功率特性曲线、机组抽水与发电互斥、机组抽水时启停次数、机组状态转换。

18、在可选的实施方式中，在s2中，引调水工程约束包括补水量约束、提水泵站机组抽水功率约束、提水泵站机组抽水流量约束、提水泵站功率特性曲线约束、自然引水道约束、泵站阀门开停机持续时间约束、2#提水泵站与阀门的运行关联约束。

19、在可选的实施方式中，在s2中，电网约束包括直流输电约束、输电断面约束。

20、在可选的实施方式中，在s2中，直流输电约束的表达式如下：

21、

22、

23、式中：表示联合体在第场景下时刻的输电功率；为联合体直流输电曲线中需要保持稳定的总阶梯数；表示在第场景下第阶梯的直流输电曲线功率；为直流输电曲线功率变化时间点。

24、在可选的实施方式中，在s2中，输电断面约束的表达式如下：

25、

26、式中：表示在第个场景下在时段时输电断面下所有机组的发电功率；表示输电断面在时刻的输电容量上限。

27、在可选的实施方式中，s3包括：

28、步骤1：获取在模型求解时所需的基本信息，基本信息包括抽水蓄能电站水位信息与库容信息、抽水蓄能机组出力信息与流量信息、提水泵站出力信息与流量信息、输电断面信息；

29、步骤2：将约束条件中的非线性约束进行线性转换；

30、步骤3：构建光伏出力场景；

31、步骤4：模型求解；

32、步骤5：结果输出。

33、在可选的实施方式中，在步骤2中，直流输电约束进行线性转换结果如下：

34、

35、

36、

37、式中：变量、表示直流输电功率在时段向上、向下调节指标参数，则表示时段功率向上调节，则表示时段功率向下调节，当、时，则当时段输电功率不发生变化；表示直流输电功率在时段的变动量；表示功率（向上和向下）调整的时段数上限；，、为循环变量。

38、在可选的实施方式中，在步骤2中，输电断面约束进行线性转换结果如下：

39、

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41、

42、

43、式中：为0-1变量，控制输电断面约束的线性化；为大于0实数变量，目的为限制的取值；为联合体出力的分位点，，，，为大于的实数；为分位点出力高于的出力，，。

44、本发明实施例提供的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法的有益效果包括：

45、1）构建了以机组为最小建模单位的抽水蓄能电站、引调水系统与光伏电站的联合系统的短期效益期望最大模型，分别对抽水蓄能电站、机组、引调水工程与电网等约束进行了精细化建模，能直接得到抽水蓄能机组与提水泵站的运行状态以及引调水频次、时间以及时长，提高了联合体的可调度性，更能符合实际调度需求。

46、2）所建立的联合系统短期期望收益最大模型，能够有效提高联合体运行收益。但受限于输电通道容量以及弃光惩罚的限制，在电价高峰期，会牺牲部分抽水蓄能电站发电收益以实现光伏的全额消纳。

技术特征：

1.一种抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在s2中，所述约束条件包括抽水蓄能电站约束、抽水蓄能机组约束、引调水工程约束与电网约束。

3.根据权利要求2所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在s2中，所述抽水蓄能电站约束包括上下库水量平衡约束、水位约束、水位库容约束、电站抽发互斥约束；所述抽水蓄能机组约束包括机组出力、流量约束、机组振动区、机组水头、机组发电开停机持续时间、机组动力特性、机组抽水功率、机组抽水流量、机组抽水功率特性曲线、机组抽水与发电互斥、机组抽水时启停次数、机组状态转换。

4.根据权利要求2所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在s2中，所述引调水工程约束包括补水量约束、提水泵站机组抽水功率约束、提水泵站机组抽水流量约束、提水泵站功率特性曲线约束、自然引水道约束、泵站阀门开停机持续时间约束、2#提水泵站与阀门的运行关联约束。

5.根据权利要求2所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在s2中，所述电网约束包括直流输电约束、输电断面约束。

6.根据权利要求5所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在s2中，所述直流输电约束的表达式如下：

7.根据权利要求6所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在s2中，所述输电断面约束的表达式如下：

8.根据权利要求7所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，s3包括：

9.根据权利要求8所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在步骤2中，对s2所述直流输电约束进行线性转换结果如下：

10.根据权利要求8所述的抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，其特征在于，在步骤2中，对s2所述输电断面约束进行线性转换结果如下：

技术总结本发明提供了一种抽水蓄能、引调水工程以及光伏联合运行优化调度方法，涉及水利水电技术领域。方法包括：S1：构建调度模型的目标函数，以联合系统期望收益最大为目标，设置弃光惩罚，保证光伏新能源的消纳；S2：构建调度模型的约束条件，以机组为最小调度单元，分别对抽水蓄能电站、抽水蓄能机组、引调水工程以及电网四类约束分别进行精细化建模；S3：求解调度模型，将模型中非线性约束转化为线性约束；然后应用混合整数规划进行求解，得到联合体最优调度过程。该方法以上运行过程突破了传统调水工程的局限，一体化实现了供水、发电、新能源消纳等功能，提高联合系统整体发电收益。技术研发人员：罗彬,陈永灿,龙鑫,陈刚,周粲,单鹏珠,王永灿,刘欣雨受保护的技术使用者：清华四川能源互联网研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/17