本發(fā)明涉及新能源電力輸送，特別是一種長(zhǎng)周期電網(wǎng)風(fēng)光火儲(chǔ)運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)逐步采用“電能替代”和“清潔替代”作為主要能源消費(fèi)方式。到2022年底，我國(guó)的新能源裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了7.6億千瓦，這使得我國(guó)成為了世界上新能源裝機(jī)規(guī)模最大的國(guó)家。隨著能源發(fā)展需求的不斷增長(zhǎng)，清潔能源的地位和作用將進(jìn)一步提升，中國(guó)的新能源發(fā)展也將保持高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

2、近年來(lái)，沙漠、戈壁和荒漠地區(qū)因其風(fēng)能和太陽(yáng)能資源稟賦而具有巨大的新能源開(kāi)發(fā)潛力，這為開(kāi)發(fā)沙漠戈壁荒漠地區(qū)大型新能源基地以及交直流混聯(lián)電網(wǎng)的規(guī)模輸電提供了重要的機(jī)遇。

3、特高壓直流系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)高電壓、大容量以及遠(yuǎn)距離送電的重要工具，也是電網(wǎng)互聯(lián)的關(guān)鍵?？紤]到“沙戈荒”地區(qū)能源與負(fù)荷呈逆向分布，利用特高壓直流系統(tǒng)能有效將本地集中并網(wǎng)的風(fēng)光發(fā)電可靠地輸送至負(fù)荷中心，從而實(shí)現(xiàn)“沙戈荒”地區(qū)風(fēng)光資源的跨區(qū)域優(yōu)化配置和高效消納。近年來(lái)，針對(duì)新能源基地經(jīng)特高壓跨區(qū)直流外送系統(tǒng)已有以下研究：現(xiàn)有技術(shù)特高壓直流風(fēng)電火電聯(lián)合外送電源規(guī)模優(yōu)化方法和特高壓直流外送風(fēng)光火電力一體化調(diào)度計(jì)劃模型提出了一種優(yōu)化特高壓直流系統(tǒng)風(fēng)電和火電聯(lián)合輸送的方法，通過(guò)調(diào)整配套電源規(guī)模，擴(kuò)大了風(fēng)電的消納范圍，并提高了特高壓直流通道的輸送效率?，F(xiàn)有技術(shù)風(fēng)光火大型能源基地聯(lián)合外送優(yōu)化配置利用互補(bǔ)率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最佳的風(fēng)光裝機(jī)比例，然后通過(guò)風(fēng)光火大型能源基地聯(lián)合外送，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在時(shí)空上的互補(bǔ)效益，提升輸電工程的通道利用率，從而達(dá)到全局經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)?，F(xiàn)有技術(shù)distributed?dispatch?approach?for?bulk?ac/dc?hybrid?systems?with?high?windpower?penetration針對(duì)功率分檔控制精度不足的問(wèn)題，提出了分檔描述直流聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率運(yùn)行的發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化模型?，F(xiàn)有技術(shù)optimization?model?of?a?combined?wind-pv-thermal?dispatching?system?under?carbon?emissions?trading?in?china建立了碳排放交易機(jī)制下的風(fēng)光熱聯(lián)合外送調(diào)度優(yōu)化模型，以合理配置風(fēng)電、光伏等新能源和火電機(jī)組。現(xiàn)有技術(shù)考慮經(jīng)濟(jì)-環(huán)境平衡的風(fēng)光火聯(lián)合外送調(diào)度策略多目標(biāo)優(yōu)化基于經(jīng)濟(jì)-環(huán)境平衡的原則，在新能源出力波動(dòng)最小化的基礎(chǔ)上加以企業(yè)購(gòu)電成本最小為目標(biāo)，建立了風(fēng)光火電聯(lián)合調(diào)度的多目標(biāo)逐優(yōu)先級(jí)求解的優(yōu)化模型。現(xiàn)有技術(shù)考慮頻率安全約束的西北電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)及直流外送規(guī)模評(píng)估方法基于生產(chǎn)模擬開(kāi)發(fā)了頻率安全時(shí)域的仿真算法，從而準(zhǔn)確計(jì)算出新能源開(kāi)發(fā)以及直流外送的規(guī)模?，F(xiàn)有技術(shù)提升新能源滲透率的風(fēng)-光-火聯(lián)合直流外送方法提出了一種日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略，通過(guò)優(yōu)化外送電量中火電出力占比，從而提高新能源的消納能力。現(xiàn)有技術(shù)大規(guī)模新能源基地經(jīng)特高壓直流送出系統(tǒng)中長(zhǎng)期運(yùn)行方式優(yōu)化方法創(chuàng)建了各種類(lèi)型電站的聚合運(yùn)行模型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了特高壓直流運(yùn)行模型，該模型中不含有任何整數(shù)變量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的最大化外送消納?，F(xiàn)有技術(shù)支撐新能源基地電力外送的電源組合優(yōu)化配置策略研究采用時(shí)序生產(chǎn)模擬方法構(gòu)建電源擴(kuò)展優(yōu)化模型，研究不同送電方案下的調(diào)節(jié)電源與新能源裝機(jī)優(yōu)化組合策略。提出根據(jù)季節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)整新能源多基地聯(lián)合開(kāi)發(fā)及配置。

4、鑒于新能源出力的不確定性，沙漠戈壁荒漠地區(qū)的新能源基地外送直流具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性特征，相較傳統(tǒng)直流系統(tǒng)存在顯著的變化。因此，新能源外送的關(guān)鍵在于有效滿(mǎn)足預(yù)定的外送計(jì)劃，通常需要提前確定外送電量和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的運(yùn)行計(jì)劃，具有明顯的計(jì)劃性。目前我國(guó)特高壓直流外送的研究主要集中在提高直流外送通道運(yùn)行穩(wěn)定性和改善受端電網(wǎng)調(diào)峰裕度等方面的運(yùn)行方式優(yōu)化。然而，在合理選取火電容量配比、提高新能源在外送電量中的占比、充分傳輸利用送端功率以及考慮受端電網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)整能力等方面，還有待進(jìn)一步深入挖掘。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種長(zhǎng)周期電網(wǎng)風(fēng)光火儲(chǔ)運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化方法。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種長(zhǎng)周期電網(wǎng)風(fēng)光火儲(chǔ)運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟：

3、步驟s1：采集某地電網(wǎng)全網(wǎng)常規(guī)機(jī)組、風(fēng)電和光伏的典型8760逐小時(shí)出力特性以及負(fù)荷數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)構(gòu)建新能源基地系統(tǒng)模型，然后基于新能源基地系統(tǒng)模型計(jì)算出力曲線(xiàn)；

4、步驟s2：基于送端新能源基地中風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能和火電調(diào)節(jié)需求，構(gòu)建特高壓直流通道電力外送模型；

5、步驟s3：利用cplex對(duì)特高壓直流通道電力外送模型進(jìn)行求解得到以考慮到送端風(fēng)電和光伏所占比重的新能源消納率最大化為目標(biāo)的直流通道外送功率優(yōu)化曲線(xiàn)；

6、步驟s4：構(gòu)建受端電網(wǎng)系統(tǒng)模型；由送端優(yōu)化得到的特高壓直流通道外送功率作為受端輸入；由cplex求得以受端新能源最小棄電率為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)配套電源規(guī)模。

7、具體的，所述的新能源基地系統(tǒng)模型包括新能源機(jī)組出力模型、火電機(jī)組出力模型和儲(chǔ)能運(yùn)行模型。

8、具體的，所述新能源機(jī)組出力模型包括：

9、風(fēng)電機(jī)組出力模型：

10、

11、式中，pwind表示風(fēng)電機(jī)組在t時(shí)段的實(shí)際消納出力；表示風(fēng)電機(jī)組的可消納出力；

12、光伏機(jī)組出力模型：

13、

14、式中，ppv表示光伏機(jī)組在t時(shí)段的實(shí)際消納出力；表示光伏機(jī)組的可消納出力。

15、具體的，所述火電機(jī)組出力模型為：

16、

17、式中，rthermal為0-1變量，表示火電機(jī)組在t時(shí)段的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)為1，停機(jī)時(shí)為0；分別表示火電機(jī)組的出力上下限；pthermal表示火電機(jī)組在t時(shí)段的實(shí)際出力；

18、具體的，所述火電機(jī)組出力模型的約束條件包括：

19、火電機(jī)組爬坡約束：

20、

21、式中，suthermal、sdthermal均為0-1變量，表示火電機(jī)組在t時(shí)段的啟動(dòng)狀態(tài)變量和停機(jī)變量，在火電機(jī)組啟動(dòng)或者停機(jī)的瞬間值變?yōu)?，其余時(shí)刻值為0；urthermal、drthermal分別表示火電機(jī)組的最大上下爬坡速率；nt表示調(diào)度周期；

22、火電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)約束：

23、

24、火電機(jī)組啟停時(shí)間約束：

25、

26、式中，ton、toff分別表示火電機(jī)組的最小啟停時(shí)間；utthermal、dtthermal分別為火電機(jī)組初始時(shí)

27、刻必須啟動(dòng)、停機(jī)的時(shí)間；τ為當(dāng)前時(shí)段序號(hào)；

28、若初始時(shí)刻為運(yùn)行狀態(tài)，在初始已啟動(dòng)時(shí)間小于最小啟動(dòng)時(shí)間時(shí)有：

29、

30、式中，uinit(0)為火電機(jī)組初始時(shí)刻已經(jīng)啟動(dòng)的時(shí)間；

31、若初始時(shí)刻為停機(jī)狀態(tài)，在初始已停機(jī)時(shí)間小于最小停機(jī)時(shí)間時(shí)有：

32、

33、式中，dinit(0)為火電機(jī)組初始時(shí)刻已經(jīng)停機(jī)的時(shí)間。

34、具體的，所述儲(chǔ)能運(yùn)行模型包括：

35、儲(chǔ)能額定功率約束：

36、

37、式中，pch、pdis分別表示儲(chǔ)能在t時(shí)段的實(shí)際充放電功率；表示儲(chǔ)能得充放電功率上限；sch、sdis均為0-1變量，表示儲(chǔ)能在t時(shí)段的充放電狀態(tài)，儲(chǔ)能處在充電狀態(tài)時(shí)sch值為1，sdis值為0；反之，儲(chǔ)能處在放電狀態(tài)時(shí)sch值為0，sdis值為1；

38、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)約束：

39、

40、estorage(0)＝e0

41、estorage(nt)＝ent

42、式中，分別表示儲(chǔ)能容量的上下限，儲(chǔ)能持續(xù)充放電時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)；estorage表示儲(chǔ)能在t時(shí)段的儲(chǔ)能容量；η表示儲(chǔ)能充放電效率；e0表示在調(diào)度周期初始時(shí)刻的儲(chǔ)能容量，ent表示在調(diào)度周期結(jié)束時(shí)的儲(chǔ)能容量，通常兩者相等；nt表示調(diào)度周期；

43、儲(chǔ)能充放電狀態(tài)約束：

44、

45、具體的，所述特高壓直流通道電力外送模型的目標(biāo)函數(shù)為：

46、

47、所述特高壓直流通道電力外送模型的約束條件包括：

48、直流外送功率傳輸范圍約束：

49、

50、式中，表示直流通道直流外送容量上限；pdc表示直流通道在t時(shí)段的實(shí)際外送功率；直流恒定功率運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)約束：

51、

52、式中，τ表示最小直流恒定運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)；vdc為0-1變量，表示傳輸?shù)闹绷鞴β试趖時(shí)段是否調(diào)整，直流功率變化時(shí)，vdc值為1，反之為0；

53、輸電功率切換約束：

54、

55、相鄰時(shí)段直流線(xiàn)路爬坡功率約束：

56、

57、式中，urdc、drdc分別表示特高壓直流輸電通道的最大上下爬坡速率；

58、直流通道平均利用小時(shí)數(shù)約束：

59、

60、具體的，所述受端電網(wǎng)系統(tǒng)模型的目標(biāo)函數(shù)為：

61、

62、其中，cwr為風(fēng)電棄風(fēng)率，csr為光伏發(fā)電棄光率；

63、所述受端電網(wǎng)系統(tǒng)模型的約束條件為：

64、功率平衡約束：

65、

66、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

67、提出的特高壓直流模型則同時(shí)考慮了直流的運(yùn)行要求、送端電網(wǎng)的最大供給能力和受端電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)峰需求，采用直隨源動(dòng)的送出模式旨在滿(mǎn)足配套新能源基地的外送功率需求，并有效降低規(guī)劃成本，使直流送出功率與風(fēng)-光-儲(chǔ)發(fā)電協(xié)調(diào)一致。