一种基于水电调节的新型电力系统的调峰缺口计算方法与流程

本发明涉及电力系统的调峰缺口测算领域，具体涉及一种基于水电调节的新型电力系统的调峰缺口计算方法。

背景技术：

1、电力系统调峰能力建设是提升电力系统调节能力的主要举措，是推动新能源大规模高比例发展的关键支撑。而综合考虑各方面因素，对电力系统的调峰缺口进行准确的计算则是提升电力系统调峰能力的基础。

2、目前，电网层级的调峰缺口测算方法主要针对以火电为主要调节电站的电网，这种方法无法适应水电的复杂运行约束模型。此外，另有方法立足于发电侧进行计算，提出了流域或梯级电站群的调峰计算方法，但这种方法尚未考虑到电网的复杂断面约束以及与火电等调节性电站的协同调峰作用，导致最后获取的调峰缺口准确度有限，进而缺乏实用性。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于水电调节的新型电力系统的调峰缺口计算方法，在调峰缺口计算过程中，同时考虑串联或并联开发的水电站群的非线性运行约束以及电网输电限额的复杂边界条件，并且能够进行全网多类电站的协调优化，充分发挥调节性电站的调峰功能，以促进水风光新能源的消纳。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于水电调节的新型电力系统的调峰缺口计算方法，包括以下步骤：

4、s1、构建年内尺度的水风光互补运行边界计算模型，以获取水光互补运行边界计算结果；

5、s2、根据步骤s1中的水光互补运行边界计算结果，构建日内尺度的断面内水风光互补优化模型，以获取断面内水风光互补优化结果；

6、s3、根据步骤s2中的断面内水风光互补优化结果，构建日内尺度的断面外水风光互补优化模型，以获取断面外水风光互补优化结果；

7、s4、根据步骤s3中的断面外水风光互补优化结果，构建日内尺度的断面外火电调节优化模型，以计算基于水风光联合调节的电力系统的调峰缺口。

8、进一步地，步骤s1包括以下步骤：

9、s11、构建年内尺度的水风光互补运行的目标函数；

10、s12、构建水风光互补运行的约束模型；

11、s13、将步骤s11中水风光互补运行的目标函数和步骤s12中水风光互补运行的约束模型进行联立，构建年内尺度的水风光互补运行边界计算模型，以获取水光互补运行边界计算结果。

12、进一步地，步骤s11包括以下步骤：

13、s111、构建水风光互补运行的年内发电量目标函数，表示为：

14、

15、其中：e为水风光互补运行的年内发电量目标值，max为取最大值函数，i为电站编号，nj为第j类电站总数，t为时段编号，t为年内计算总时段数，j为电站类别编号，m为电站类别总数，nj,it为第j类电站中的第i个电站在第t时段的发电出力，mt为年内第t时段的小时数；

16、s112、构建水风光互补运行的年内最小出力最大化目标函数，表示为；

17、

18、其中：np为水风光互补运行的年内最小出力最大化目标值，min为取最小值函数，为水风光互补运行的年内最小出力；

19、s113、将步骤s111中水风光互补运行的年内发电量目标函数设置为优先级目标函数，并将步骤s112中水风光互补运行的年内最小出力最大化目标函数设置为次级目标函数，以构建水风光互补运行的目标函数。

20、进一步地，步骤s12包括以下步骤：

21、s121、构建断面约束模型，表示为：

22、

23、其中：为d断面内水风光电站在第t时段的总发电出力，d为断面标识符，in为断面内标识符，t为时段编号，为d断面内在第t时段的用电负荷，为断面d在第t时段的跨省外送电力，aout为电量跨省外送标识符，tcd为d断面的输电容量；

24、s122、构建水电站的运行约束模型；

25、s123、构建风电站和光伏电站的出力约束模型；

26、s124、将步骤s121中的断面约束模型、步骤s122中水电站的运行约束模型以及步骤s123中风电站和光伏电站的出力约束模型进行联立，以构建水风光互补运行的约束模型。

27、进一步地，在步骤s122中，水电站运行约束模型包括水量平衡约束模型、水库蓄水位约束模型、水库下泄流量约束模型、水电站水量联系约束模型和电站出力约束模型。

28、进一步地，步骤s123包括以下步骤：

29、s1231、计算风电站和光伏电站的计算出力最大值，表示为：

30、

31、其中：为风电站中第i个电站在第t时段的计算出力最大值，icw,i为风电站中第i个电站的装机规模值，gi,t为风电站中第i个电站在第t时段的出力系数，为光伏电站中第i个电站在第t时段的计算出力最大值，ics,i为光伏电站中第i个电站的装机规模值，fi,t为光伏电站中第i个电站在第t时段的出力系数；

32、s1232、根据步骤s1231中风电站和光伏电站的计算出力，构建风光出力约束模型，表示为：

33、

34、其中：nwi,t为风电站中第i个电站在第t时段的计算出力，nsi,t为光伏电站中第i个电站在第t时段的计算出力。

35、进一步地，步骤s2包括以下步骤：

36、s21、构建断面内的日内通道利用率目标函数，表示为：

37、

38、其中：ud为d断面内的日内通道利用率目标值，d为断面标识符，max为取最大值函数，t为时段编号，t为年内计算总时段数，为d断面内水风光电站在第t时段的总发电出力，in为断面内标识符，为d断面内在第t时段的用电负荷，为断面d在第t时段的跨省外送电力，aout为电量跨省外送标识符，δt为计算时段长度，tcd为d断面的输电容量；

39、s22、根据步骤s1中的水光互补运行边界计算结果，构建断面内水风光互补优化的约束模型；

40、s23、将步骤s21中断面内的日内通道利用率目标函数和步骤s22中断面内水风光互补优化的约束模型进行联立，构建日内尺度的断面内水风光互补优化模型，以获取断面内水风光互补优化结果。

41、进一步地，步骤s22包括以下步骤：

42、s221、根据步骤s1中的水光互补运行边界计算结果，构建第一库容衔接约束模型和第一电量衔接约束模型；

43、s222、构建水电站的优化约束模型，表示为：

44、|zi,end-zi,begin|≤zi,allow

45、其中：zi,end为水电站中第i个电站的水库的日末水位，zi,begin为水电站中第i个电站的水库的日初水位，zi,allow为水电站中第i个电站的水库允许的日水位变幅。

46、s223、将步骤s221中的第一库容衔接约束模型、第一电量衔接约束模型和步骤s222中水电站的优化约束模型进行联立，以构建断面内水风光互补优化的约束模型。

47、进一步地，步骤s3包括以下步骤：

48、s31、构建断面外的水风光日内剩余负荷峰谷差目标函数，表示为：

49、

50、其中：f为断面外的水风光日内剩余负荷峰谷差目标值，min为取最小值函数，max为取最大值函数，rt为经过风水光调节之后的第t时段的剩余负荷，lt为第t时段的电网需求负荷，nain,t为第t时段的跨省输入电力，ain为跨省输入标识符，d为断面标识符，d为断面总数，为d断面内水风光电站在第t时段的总发电出力，in为断面内标识符，为d断面内在第t时段的用电负荷，为断面d在第t时段的跨省外送电力，i为电站编号，nj为第j类电站总数，j为电站类别编号，m为电站类别总数，为断面外第j类电站中的第i个电站在第t时段的发电总力；

51、s32、根据步骤s2中的断面内水风光互补优化结果，构建第二库容衔接约束模型和第二电量衔接约束模型；

52、s33、将步骤s31中断面外的水风光日内剩余负荷峰谷差目标函数、步骤s32中第二库容衔接约束模型和第二电量衔接约束模型进行联立，构建日内尺度的断面外水风光互补优化模型，以获取断面外水风光互补优化结果。

53、进一步地，步骤s4包括以下步骤：

54、s41、根据步骤s3中的断面外水风光互补优化结果，构建断面外的火电日内剩余负荷峰谷差目标函数，表示为：

55、

56、其中：f'为断面外的火电日内剩余负荷峰谷差目标值，min为取最小值函数，max为取最大值函数，rt'为经过火电调节之后的第t时段的剩余负荷，rt为经过风水光调节之后的第t时段的剩余负荷，为断面外水风光互补优化结果中的数据，ncoal,t为第t时段的燃煤电站的发电出力，ngas,t为第t时段的燃机电站的发电出力；

57、s42、构建日内尺度的断面外火电调节的约束模型；

58、s43、将步骤s41中断面外的火电日内剩余负荷峰谷差目标函数和步骤s42中日内尺度的断面外火电调节的约束模型进行联立，构建日内尺度的断面外火电调节优化模型，以计算基于水风光联合调节的电力系统的调峰缺口。

59、本发明的有益效果为：

60、本发明通过构建年内尺度的水风光互补运行边界计算模型，获取水光互补运行边界计算结果，然后根据水光互补运行边界计算结果，构建日内尺度的断面内水风光互补优化模型，获取断面内水风光互补优化结果，然后根据断面内水风光互补优化结果，构建日内尺度的断面外水风光互补优化模型，以获取断面外水风光互补优化结果，最后根据断面外水风光互补优化结果，构建日内尺度的断面外火电调节优化模型，以计算基于水风光联合调节的电力系统的调峰缺口，在调峰缺口计算过程中，同时考虑串联或并联开发的水电站群的非线性运行约束以及电网输电限额的复杂边界条件，并且能够进行全网多类电站的协调优化，充分发挥调节性电站的调峰功能，以促进水风光新能源的消纳。