本發(fā)明涉及一種組合方法，具體涉及一種基于直流功率跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的發(fā)電機(jī)組組合方法。

背景技術(shù)：

大規(guī)模風(fēng)電接入，由于其出力的隨機(jī)性和間歇性，將導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率發(fā)生波動(dòng)。為保證風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)可靠運(yùn)行，需在原來運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，安排一定容量的旋轉(zhuǎn)備用以響應(yīng)風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)，維持電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，這使得含有大量風(fēng)電的送端電網(wǎng)面臨較大的調(diào)峰壓力。采用直流跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)進(jìn)行功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，結(jié)合直流送、受端電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)能力，充分利用直流送、受端電網(wǎng)各自的調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)及互補(bǔ)調(diào)節(jié)特性，提高風(fēng)電的消納能力。

直流功率跟隨送端電網(wǎng)風(fēng)電功率波動(dòng)將對(duì)受端電網(wǎng)的備用容量、調(diào)峰、線路潮流、電壓波動(dòng)等帶來新的問題。本發(fā)明主要從通過直流相連的兩個(gè)交流電網(wǎng)角度上，統(tǒng)一考慮兩個(gè)電網(wǎng)在直流伴隨風(fēng)電波動(dòng)情況下考慮調(diào)峰約束的機(jī)組組合問題。目前互聯(lián)電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題和備用容量配置的研究還處于探索階段。需要將互聯(lián)電力系統(tǒng)作為一個(gè)整體來考慮，綜合考慮送、受端電網(wǎng)備用成本、風(fēng)電預(yù)測(cè)值及偏差、負(fù)荷預(yù)測(cè)、直流聯(lián)絡(luò)線輸電功率、輸電線路安全約束等條件，最終得到電網(wǎng)機(jī)組組合與直流波動(dòng)功率范圍之間的關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于直流功率跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的發(fā)電機(jī)組組合方法，通過本發(fā)明提供的發(fā)電機(jī)組組合方法得到的發(fā)電機(jī)組組合方式能夠滿足電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用、兼顧各時(shí)段機(jī)組出力的可行性、提高風(fēng)電利用率和電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用最小等要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于直流功率跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的發(fā)電機(jī)組組合方法，所述發(fā)電機(jī)組包括火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組和水電機(jī)組；所述方法包括：

步驟1：確定機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)；

步驟2：確定機(jī)組組合約束條件；

步驟3：求解機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)。

所述步驟1中，選取電力系統(tǒng)總成本最小值為目標(biāo)，建立機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)；

電力系統(tǒng)總成本包括火電機(jī)組成本、風(fēng)電機(jī)組成本和水電機(jī)組成本；

火電機(jī)組成本包括火電機(jī)組購電成本、火電機(jī)組環(huán)境成本、火電機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用成本、火電機(jī)組開機(jī)成本和火電機(jī)組停機(jī)成本；

風(fēng)電機(jī)組成本包括風(fēng)電機(jī)組購電成本和風(fēng)電機(jī)組棄風(fēng)成本；

水電機(jī)組成本包括水電機(jī)組購電成本和風(fēng)電機(jī)組棄水成本。

所述機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)如下：

其中，F(xiàn)表示電力系統(tǒng)總成本；a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)；ω^a為時(shí)段a的持續(xù)時(shí)間，單位為小時(shí)；

i為火電機(jī)組編號(hào)，i＝1,2,…,Ω_I，Ω_I為火電機(jī)組組合；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的上網(wǎng)電價(jià)，為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的出力；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的旋轉(zhuǎn)備用的單位費(fèi)用；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中旋轉(zhuǎn)備用的容量；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的狀態(tài)變量，表示時(shí)段a中第i臺(tái)火電機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，表示時(shí)段a中第i臺(tái)火電機(jī)組處于開機(jī)狀態(tài)；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中單位電量對(duì)應(yīng)的環(huán)境成本，且η_Gix為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中單位電量對(duì)應(yīng)的污染物x的排放系數(shù)，E_x為污染物x環(huán)境價(jià)值；E′_x為污染物x的環(huán)境罰款標(biāo)準(zhǔn)；

w為風(fēng)電機(jī)組編號(hào)，w＝1,2,…,Ω_W，Ω_W為風(fēng)電機(jī)組集合；為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的上網(wǎng)電價(jià)，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的單位電量的棄風(fēng)成本，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的棄風(fēng)功率；

h為水電機(jī)組編號(hào)；h＝1,2,…,Ω_H，Ω_H為水電機(jī)組集合；為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的上網(wǎng)電價(jià)，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的單位電量的棄水成本，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的棄水功率；

S_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的開機(jī)費(fèi)用，為第i臺(tái)在時(shí)段a中火電機(jī)組的是否開機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中不開機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中開機(jī)；

g_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的停機(jī)費(fèi)用，為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中是否停機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中不停機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中停機(jī)。

所述步驟2中，機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的機(jī)組組合約束條件包括電力系統(tǒng)相關(guān)約束、火電機(jī)組相關(guān)約束、風(fēng)電機(jī)組相關(guān)約束、水電機(jī)組相關(guān)約束和直流功率相關(guān)約束。

所述電力系統(tǒng)相關(guān)約束包括節(jié)點(diǎn)功率平衡約束、線路潮流約束、可靠性約束和爬坡速率約束；具體有：

1)功率平衡約束表示為：

sf^a+g^a＝d^a a∈A (2)

其中，s為網(wǎng)絡(luò)分支節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)矩陣，g^a為在時(shí)段a中節(jié)點(diǎn)上各發(fā)電機(jī)組的出力，d^a為在時(shí)段a中各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷值，a為時(shí)間段編號(hào)，A為時(shí)間段總數(shù)；f^a為在時(shí)段a中各個(gè)通道的潮流集合，為在時(shí)段a中通道m(xù)n中通過的潮流，滿足：

其中，m、n表示任一兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，γ_mn為通道m(xù)n中某條線路的導(dǎo)納，n_mn為通道m(xù)n中的線路數(shù)量，為在時(shí)段a中節(jié)點(diǎn)m的電壓相角；為在時(shí)段a中節(jié)點(diǎn)n的電壓相角，為節(jié)點(diǎn)集合；

2)線路潮流約束表示為：

其中，為在時(shí)段a中通道m(xù)n中通過的潮流，n_mn為通道m(xù)n中的線路數(shù)量，為通道m(xù)n中中某線路的容量，a為時(shí)間段編號(hào)，A為時(shí)間段總數(shù)；

3)可靠性約束表示為：

LOLE≤LOLE_max (5)

其中，LOLE為電力系統(tǒng)在負(fù)荷高峰場(chǎng)景中的缺電時(shí)間期望，LOLE_max為系統(tǒng)在負(fù)荷高峰場(chǎng)景中的最大允許缺電時(shí)間期望值，LOLE表示為：

其中，LP為負(fù)荷高峰場(chǎng)景中所有發(fā)電機(jī)組的最大出力之和，x_e為電力系統(tǒng)等效負(fù)荷中的任一變量，x_e表示為：

其中，x_o為原有負(fù)荷中的任一變量，y為除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組編號(hào)，NG為除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組集合，x'_y為由于第y臺(tái)除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組停機(jī)引起的概率性負(fù)荷中的隨機(jī)變量；

φ(x_e)為通過卷積公式由從1到NG臺(tái)發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)和原有負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)得到的電力系統(tǒng)等效負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)；φ(x_e)表示為：

其中，為卷積計(jì)算符號(hào)，φ_y-1(x_e)為通過卷積公式由從1到NG-1臺(tái)發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)和原有負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)得到的電力系統(tǒng)等效負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)，δ_y(x'_y)為第y臺(tái)除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)；φ_y-1(x_e-x'_y)為通過卷積公式由從1到NG-1臺(tái)發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)得到的等效負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)，x'_y為第y臺(tái)除風(fēng)電機(jī)組外的發(fā)電機(jī)組的停機(jī)容量；

4)爬坡速率約束表示為：

其中，V_min為除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組爬坡速率的最小允許值，α_i為第i臺(tái)火電機(jī)組最大調(diào)整速率占其容量的百分比，為第i臺(tái)火電機(jī)組的容量，n_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的開機(jī)變量，Ω_I為火電機(jī)組集合；β_h為第h臺(tái)水電機(jī)組最大調(diào)整速率占其容量的百分比，為第h臺(tái)火電機(jī)組的容量，Ω_W為水電機(jī)組集合。

所述火電機(jī)組相關(guān)約束表示為：

其中，g_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的最小技術(shù)出力，n_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的開機(jī)變量，為為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，為第i臺(tái)火電機(jī)組的容量，i為火電機(jī)組編號(hào)，i＝1,2,…,Ω_I，Ω_I為火電機(jī)組組合，a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)。

所述風(fēng)電機(jī)組相關(guān)約束表示為：

其中，g_Gw為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率最小值，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的最大容量，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)。

所述水電機(jī)組相關(guān)約束表示為：

其中，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的棄水功率，為第h臺(tái)火電機(jī)組的最大容量，Q_Gh為第h臺(tái)水電機(jī)組在調(diào)度時(shí)段內(nèi)允許的最小發(fā)電量，為第h臺(tái)水電機(jī)組在調(diào)度時(shí)段內(nèi)允許的最大發(fā)電量，a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)；ω^a為時(shí)段a的持續(xù)時(shí)間，單位為小時(shí)。

所述直流功率相關(guān)約束表示為：

其中，f^z為直流通過的最小潮流，為直流可通過的最大潮流，f^za為時(shí)段a中直流通過的實(shí)際潮流，其表示為：

其中，為時(shí)段a中為保證直流經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行時(shí)間要求設(shè)置的直流基礎(chǔ)潮流，為所有風(fēng)電機(jī)組的棄風(fēng)功率，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，w為風(fēng)電機(jī)組編號(hào)，Ω_W為風(fēng)電機(jī)組集合；a為時(shí)間段編號(hào)。

所述步驟3中，利用商業(yè)軟件CPLEX對(duì)機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的機(jī)組組合方式。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的基于直流功率跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的發(fā)電機(jī)組組合方法可以在直流功率跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的條件下，為直流互聯(lián)的交流電網(wǎng)提供機(jī)組組合最優(yōu)方式；該方法通過建立系統(tǒng)的等效負(fù)荷持續(xù)曲線，在充分考慮了機(jī)組故障概率、容量等因素計(jì)算出系統(tǒng)更準(zhǔn)確合理的旋轉(zhuǎn)備用容量；同時(shí)，從電力系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最小的角度，對(duì)最優(yōu)方式的經(jīng)濟(jì)性提供了保證，使機(jī)組組合方式更加全面考慮了系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，該方法具有簡單、實(shí)用、全面、操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中甘肅電網(wǎng)24小時(shí)有效負(fù)荷持續(xù)曲線示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中甘肅電網(wǎng)24小時(shí)等效負(fù)荷持續(xù)曲線示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中湖南電網(wǎng)24小時(shí)等效負(fù)荷持續(xù)曲線示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中湖南、甘肅電網(wǎng)兩種情況下日開機(jī)容量變化曲線示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中湖南、甘肅電網(wǎng)兩種情況下日旋轉(zhuǎn)備用容量對(duì)比圖示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中直流日傳輸功率曲線和直流日傳輸風(fēng)電的功率曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種基于直流功率跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的發(fā)電機(jī)組組合方法，所述發(fā)電機(jī)組包括火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組和水電機(jī)組；所述方法包括：

步驟1：確定機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)；

步驟2：確定機(jī)組組合約束條件；

步驟3：求解機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)。

所述步驟1中，選取電力系統(tǒng)總成本最小值為目標(biāo)，建立機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)；

電力系統(tǒng)總成本包括火電機(jī)組成本、風(fēng)電機(jī)組成本和水電機(jī)組成本；

火電機(jī)組成本包括火電機(jī)組購電成本、火電機(jī)組環(huán)境成本、火電機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用成本、火電機(jī)組開機(jī)成本和火電機(jī)組停機(jī)成本；

風(fēng)電機(jī)組成本包括風(fēng)電機(jī)組購電成本和風(fēng)電機(jī)組棄風(fēng)成本；

水電機(jī)組成本包括水電機(jī)組購電成本和風(fēng)電機(jī)組棄水成本。

所述機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)如下：

其中，F(xiàn)表示電力系統(tǒng)總成本；a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)；ω^a為時(shí)段a的持續(xù)時(shí)間，單位為小時(shí)；

i為火電機(jī)組編號(hào)，i＝1,2,…,Ω_I，Ω_I為火電機(jī)組組合；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的上網(wǎng)電價(jià)，為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的出力；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的旋轉(zhuǎn)備用的單位費(fèi)用；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中旋轉(zhuǎn)備用的容量；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的狀態(tài)變量，表示時(shí)段a中第i臺(tái)火電機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，表示時(shí)段a中第i臺(tái)火電機(jī)組處于開機(jī)狀態(tài)；為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中單位電量對(duì)應(yīng)的環(huán)境成本，且η_Gix為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中單位電量對(duì)應(yīng)的污染物x的排放系數(shù)，E_x為污染物x環(huán)境價(jià)值；E′_x為污染物x的環(huán)境罰款標(biāo)準(zhǔn)；電力行業(yè)污染物環(huán)境價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)如表1：

表1

w為風(fēng)電機(jī)組編號(hào)，w＝1,2,…,Ω_W，Ω_W為風(fēng)電機(jī)組集合；為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的上網(wǎng)電價(jià)，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的單位電量的棄風(fēng)成本，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的棄風(fēng)功率；

h為水電機(jī)組編號(hào)；h＝1,2,…,Ω_H，Ω_H為水電機(jī)組集合；為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的上網(wǎng)電價(jià)，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的單位電量的棄水成本，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的棄水功率；

S_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的開機(jī)費(fèi)用，為第i臺(tái)在時(shí)段a中火電機(jī)組的是否開機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中不開機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中開機(jī)；

g_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的停機(jī)費(fèi)用，為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中是否停機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中不停機(jī)，表示第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中停機(jī)。

所述步驟2中，機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的機(jī)組組合約束條件包括電力系統(tǒng)相關(guān)約束、火電機(jī)組相關(guān)約束、風(fēng)電機(jī)組相關(guān)約束、水電機(jī)組相關(guān)約束和直流功率相關(guān)約束。

所述電力系統(tǒng)相關(guān)約束包括節(jié)點(diǎn)功率平衡約束、線路潮流約束、可靠性約束和爬坡速率約束；具體有：

1)功率平衡約束表示為：

sf^a+g^a＝d^a a∈A (2)

其中，s為網(wǎng)絡(luò)分支節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)矩陣，g^a為在時(shí)段a中節(jié)點(diǎn)上各發(fā)電機(jī)組的出力，d^a為在時(shí)段a中各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷值，a為時(shí)間段編號(hào)，A為時(shí)間段總數(shù)；f^a為在時(shí)段a中各個(gè)通道的潮流集合，為在時(shí)段a中通道m(xù)n中通過的潮流，滿足：

其中，m、n表示任一兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，γ_mn為通道m(xù)n中某條線路的導(dǎo)納，n_mn為通道m(xù)n中的線路數(shù)量，為在時(shí)段a中節(jié)點(diǎn)m的電壓相角；為在時(shí)段a中節(jié)點(diǎn)n的電壓相角，為節(jié)點(diǎn)集合；

2)線路潮流約束表示為：

其中，為在時(shí)段a中通道m(xù)n中通過的潮流，n_mn為通道m(xù)n中的線路數(shù)量，為通道m(xù)n中中某線路的容量，a為時(shí)間段編號(hào)，A為時(shí)間段總數(shù)；

3)可靠性約束表示為：

LOLE≤LOLE_max (5)

其中，LOLE為電力系統(tǒng)在負(fù)荷高峰場(chǎng)景中的缺電時(shí)間期望，LOLE_max為系統(tǒng)在負(fù)荷高峰場(chǎng)景中的最大允許缺電時(shí)間期望值，LOLE表示為：

其中，LP為負(fù)荷高峰場(chǎng)景中所有發(fā)電機(jī)組的最大出力之和，x_e為電力系統(tǒng)等效負(fù)荷中的任一變量，x_e表示為：

其中，x_o為原有負(fù)荷中的任一變量，y為除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組編號(hào)，NG為除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組集合，x'_y為由于第y臺(tái)除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組停機(jī)引起的概率性負(fù)荷中的隨機(jī)變量；

φ(x_e)為通過卷積公式由從1到NG臺(tái)發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)和原有負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)得到的電力系統(tǒng)等效負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)；φ(x_e)表示為：

其中，為卷積計(jì)算符號(hào)，φ_y-1(x_e)為通過卷積公式由從1到NG-1臺(tái)發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)和原有負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)得到的電力系統(tǒng)等效負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)，δ_y(x'_y)為第y臺(tái)除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)；φ_y-1(x_e-x'_y)為通過卷積公式由從1到NG-1臺(tái)發(fā)電機(jī)組停電容量的概率分布曲線函數(shù)得到的等效負(fù)荷持續(xù)曲線函數(shù)，x'_y為第y臺(tái)除風(fēng)電機(jī)組外的發(fā)電機(jī)組的停機(jī)容量；

4)爬坡速率約束表示為：

其中，V_min為除風(fēng)電機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組爬坡速率的最小允許值，α_i為第i臺(tái)火電機(jī)組最大調(diào)整速率占其容量的百分比，為第i臺(tái)火電機(jī)組的容量，n_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的開機(jī)變量，Ω_I為火電機(jī)組集合；β_h為第h臺(tái)水電機(jī)組最大調(diào)整速率占其容量的百分比，為第h臺(tái)火電機(jī)組的容量，Ω_W為水電機(jī)組集合。

所述火電機(jī)組相關(guān)約束表示為：

其中，g_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的最小技術(shù)出力，n_Gi為第i臺(tái)火電機(jī)組的開機(jī)變量，為為第i臺(tái)火電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，為第i臺(tái)火電機(jī)組的容量，i為火電機(jī)組編號(hào)，i＝1,2,…,Ω_I，Ω_I為火電機(jī)組組合，a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)。

所述風(fēng)電機(jī)組相關(guān)約束表示為：

其中，g_Gw為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率最小值，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的最大容量，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)。

所述水電機(jī)組相關(guān)約束表示為：

其中，為第h臺(tái)水電機(jī)組在時(shí)段a中的棄水功率，為第h臺(tái)火電機(jī)組的最大容量，Q_Gh為第h臺(tái)水電機(jī)組在調(diào)度時(shí)段內(nèi)允許的最小發(fā)電量，為第h臺(tái)水電機(jī)組在調(diào)度時(shí)段內(nèi)允許的最大發(fā)電量，a為時(shí)間段編號(hào)，a＝1,2，…,A，A為時(shí)間段總數(shù)；ω^a為時(shí)段a的持續(xù)時(shí)間，單位為小時(shí)。

所述直流功率相關(guān)約束表示為：

其中，f^z為直流通過的最小潮流，為直流可通過的最大潮流，f^za為時(shí)段a中直流通過的實(shí)際潮流，其表示為：

其中，為時(shí)段a中為保證直流經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行時(shí)間要求設(shè)置的直流基礎(chǔ)潮流，為所有風(fēng)電機(jī)組的棄風(fēng)功率，為第w臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在時(shí)段a中的出力，w為風(fēng)電機(jī)組編號(hào)，Ω_W為風(fēng)電機(jī)組集合；a為時(shí)間段編號(hào)。

所述步驟3中，利用商業(yè)軟件CPLEX對(duì)機(jī)組組合目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的機(jī)組組合方式。

實(shí)施例

為驗(yàn)證本發(fā)明提供的發(fā)電機(jī)組組合方法的合理性和有效性，該實(shí)施例采用了酒泉至湖南±800kV特高壓直流及相關(guān)系統(tǒng)作為算例，使用商業(yè)尋優(yōu)軟件CPLEX進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算。

1、等效負(fù)荷持續(xù)曲線的計(jì)算

根據(jù)甘肅風(fēng)電的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，雖然單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)出力變化率較大，但是在“風(fēng)風(fēng)互補(bǔ)”的作用下，風(fēng)電基地的出力變化率較小，預(yù)測(cè)值與實(shí)際偏差在10％內(nèi)的概率為91％。文章將甘肅需要直流傳輸?shù)娘L(fēng)電作為一個(gè)整體考慮，采用風(fēng)電實(shí)際偏差值為±10％，概率為9％(概率負(fù)荷最大)用于計(jì)算等效負(fù)荷持續(xù)曲線。甘肅電網(wǎng)24小時(shí)有效負(fù)荷持續(xù)曲線如圖1所示，其橫坐標(biāo)為以甘肅電網(wǎng)一天中最大負(fù)荷為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值，縱坐標(biāo)為各負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間。甘肅電網(wǎng)中機(jī)組發(fā)生故障概率采用機(jī)組強(qiáng)制停機(jī)率(FORs)，其值為5％，最大機(jī)組容量為600MW；湖南電網(wǎng)中機(jī)組強(qiáng)迫停機(jī)率為5％，最大機(jī)組容量為1000MW。經(jīng)計(jì)算，在甘肅負(fù)荷高峰期間，甘肅風(fēng)電出力預(yù)測(cè)值最大為3320MW。

甘肅電網(wǎng)考慮風(fēng)電出力實(shí)際偏差、兩臺(tái)機(jī)組故障造成的電力缺供和對(duì)應(yīng)的概率如表2所示。卷積積分處理見表3，表3中負(fù)荷仍是以甘肅電網(wǎng)最大負(fù)荷為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。

表2

表3

由表3得到的負(fù)荷持續(xù)曲線就是甘肅電網(wǎng)24小時(shí)等效負(fù)荷持續(xù)曲線，見圖2。等效負(fù)荷持續(xù)曲線相比原有有效負(fù)荷持續(xù)曲線，負(fù)荷最大值有所增加，且可以通過系統(tǒng)可供的最大電力值計(jì)算出停電時(shí)間期望值。湖南電網(wǎng)考慮了兩臺(tái)機(jī)組故障的24小時(shí)等效負(fù)荷持續(xù)曲線見圖3，其負(fù)荷為采用湖南電網(wǎng)24小時(shí)內(nèi)最大負(fù)荷值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。

系統(tǒng)0點(diǎn)的初始開機(jī)方式(90臺(tái)火電機(jī)組)如表4：

表4

2、仿真結(jié)果

在初始機(jī)組組合方式下，采用非汛期水電數(shù)據(jù)，利用CPLEX進(jìn)行仿真計(jì)算，得到的火電日開機(jī)容量的變化，如圖4所示。系統(tǒng)日旋轉(zhuǎn)備用容量的變化如圖5所示。直流日傳輸功率和日風(fēng)電出力的變化，如圖6所示。

由上述仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：

湖南電網(wǎng)：采用5％標(biāo)準(zhǔn)的火電開機(jī)容量和旋轉(zhuǎn)備用容量在11點(diǎn)后高于采用LOLE標(biāo)準(zhǔn)的火電開機(jī)容量和旋轉(zhuǎn)備用容量，23點(diǎn)時(shí)基于兩種標(biāo)準(zhǔn)的火電開機(jī)容量分別為16420MW和16100MW，24小時(shí)內(nèi)火電機(jī)組平均利用率分別為63.67％和65.13％，多產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)備用費(fèi)用為192000元?；贚OLE標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)備用約為該系統(tǒng)最大發(fā)電負(fù)荷4.2％。

甘肅電網(wǎng)：采用5％標(biāo)準(zhǔn)的火電開機(jī)容量在10點(diǎn)和21點(diǎn)后低于采用LOLE標(biāo)準(zhǔn)的火電開機(jī)容量，23點(diǎn)時(shí)火電開機(jī)容量分別為14400MW和14620MW，24小時(shí)內(nèi)火電機(jī)組平均利用率分別為93.13％和92.09％，少產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)備用費(fèi)用為187000元?；贚OLE標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)備用為該系統(tǒng)最大發(fā)電負(fù)荷7％，但是，基于5％標(biāo)準(zhǔn)的缺電期望值達(dá)到0.0336小時(shí)/天，比LOLE最大允許值高40％。

由上可知：基于等效負(fù)荷持續(xù)曲線采用LOLE約束計(jì)算旋轉(zhuǎn)備用容量比基于某一百分?jǐn)?shù)計(jì)算得出旋轉(zhuǎn)備用容量更靈活、更合理。其可以針對(duì)不同的電網(wǎng)特性，針對(duì)性的得到合理的旋轉(zhuǎn)備用容量，可以更好的處理隨機(jī)性因素。

通過上述結(jié)果可見：在非汛期期間，風(fēng)電出力完全通過直流傳輸?shù)胶想娋W(wǎng)消納，無棄風(fēng)功率出現(xiàn)，湖南水火電共同承擔(dān)了調(diào)峰任務(wù)。算例結(jié)果滿足了系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量、各時(shí)段機(jī)組出力的可行性、提高風(fēng)電利用率和電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用最小的要求，驗(yàn)證了模型的合理性和有效性。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。