CN107104467B - 一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法 - Google Patents
一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107104467B CN107104467B CN201710414181.6A CN201710414181A CN107104467B CN 107104467 B CN107104467 B CN 107104467B CN 201710414181 A CN201710414181 A CN 201710414181A CN 107104467 B CN107104467 B CN 107104467B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- unit
- constraint
- nuclear power
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 31
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 8
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及电力***经济调度技术,具体涉及一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法,包括以下步骤:步骤1、根据电力***内不同类型机组的燃料成本、启停成本和调峰成本,提出考虑核电调峰的电力***机组组合优化目标函数;步骤2、提出考虑核电调峰的电力***机组组合约束条件;步骤3、依据步骤1所述目标函数和步骤2所述约束条件,建立考虑核电调峰的电力***机组组合优化模型并进行求解,得到机组组合方案。该优化方法综合考虑了核电调峰的安全约束,能够科学合理的安排电力***日前调度计划,以满足电网负荷峰谷变化需求。
Description
技术领域
本发明属于电力***经济调度技术领域,尤其涉及一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法。
背景技术
目前我国沿海地区负荷峰谷差持续增大,伴随着未来核电、风电的大规模并网,电力***调峰形势愈发不容乐观,对核电机组参与调峰的需求与日俱增。虽然现代核电机组在设计上具备调峰能力,但当前我国核电机组调峰实例甚少,而且电力***机组组合研究领域中,核电调峰及其安全约束的数学建模研究并未深入开展。因此,深入研究考虑核电调峰及其安全约束的电力***机组组合问题具有重要意义。
在一些欧美国家,核电机组已经具备负荷跟踪能力,可参与电力***调峰调频。中国现有核电机组目前依然采用基核运行方式,但日趋增大的负荷峰谷差对核电机组参与电网调峰提出要求。另一方面,考虑到核电机组运行特性及风险,核电机组参与调峰运行必须满足一定的安全约束条件。目前基于调峰平衡判据或等效负荷法制定的核电机组调峰方案忽略了核电机组参与电网调峰时的安全约束,具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合考虑了核电调峰费用及调峰安全约束,对电力***调度计划进行科学合理安排,满足电网负荷峰谷变化需求的机组组合优化方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法,包括以下步骤:
步骤1、根据电力***内不同类型机组的燃料成本、启停成本和调峰成本,提出考虑核电调峰的电力***机组组合优化目标函数;
步骤2、提出考虑核电调峰的电力***机组组合约束条件;
步骤3、依据步骤1所述目标函数和步骤2所述约束条件,建立考虑核电调峰的电力***机组组合优化模型并进行求解,得到机组组合方案。
在上述的考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法中,步骤1所述电力***机组组合优化目标函数包括机组运行费用和机组调峰费用;所述机组运行费用和机组调峰费用按以下步骤求得:
1.1、机组运行费用包括火电、核电机组燃料费用,火电机组启停费用,抽水蓄能机组启停费用;
机组运行费用Y为:
Y=YG+ST+SPS (1)
(1)式中,YG为火电、核电机组燃料费用,ST为火电机组启停费用,SPS为抽水蓄能机组启停费用;
1.1.1、火电、核电机组燃料费用YG为:
(2)式中,N为火电机组总台数;M为核电机组总台数;T为待研究的调度周期内所划分的时段总数;Y(Pi,k)为机组运行费用函数;Pi,k为机组i在k时段的有功功率;ca、cb、cc为运行费用参数;
1.1.2、火电机组启停费用ST为:
(3)式中,αi,k为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为运行状态时,为1,否则为0;为火电机组i的启动费用;βi,k为0-1变量,当k时段机组i从运行状态转变为停机状态时,为1,否则为0;为火电机组i的停机费用;
1.1.3、抽水蓄能机组启停费用SPS为:
(4)式中,W为抽水蓄能机组总台数;为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为发电工况时,为1,否则为0;为抽水蓄能机组i的发电机启动费用;为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为抽水工况时,为1,否则为0;为抽水蓄能机组i的电动机启动费用;
1.2、机组调峰费用包括火电机组深度调峰费用、核电机组调峰费用和抽水蓄能机组调峰费用;
机组调峰费用CR为:
CR=CRT+CRP+CRN (5)
(5)式中,CRT为火电机组深度调峰费用,CRN为核电机组调峰费用,CRP为抽水蓄能机组调峰费用;
1.2.1、火电机组深度调峰费用CRT为:
(6)式中,CRT,i为火电机组i单位容量的有偿调峰费用;Pn,i为机组额定出力;γPn,i为机组有偿调峰阈值,0<γ<100%;机组i在k时段的运行状态Ui,k为0-1变量,当机组运行时为1,当机组停机时为0;为火电机组i在k时段的实际出力;
1.2.2、核电机组调峰费用CRN为:
核电机组单位容量调峰费用CRN,i为
(8)式中,Cn为核电机组额定功率带基荷运行时的发电费用;η1为核电机组额定工况下的核电厂厂用电率;η2为核电机组处于功率水平(1-λ)Pn时的核电厂厂用电率;
1.2.3、抽水蓄能机组调峰费用CRP为
1.3、步骤1所述的组合优化目标为min(Y+CR)。
在上述的考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法中,步骤2所述电力***机组组合约束条件包括基本约束、核电机组出力特性约束和抽水蓄能机组出力特性约束;具体建立方式如下:
2.1、基本约束包括有功平衡约束,正、负备用容量约束,发电机出力上下限约束,机组功率调整速率约束,启停状态约束,最小运行、停机时间约束;
2.1.1、有功平衡约束为:
2.1.2、发电机出力上下限约束为:
Ui,kPi,min≤Pi,k≤Ui,kPi,max (11)
(11)式中,Pi,max为发电机组i最大技术出力,Pi,min为发电机组i最小技术出力;
2.1.3、机组功率调整速率约束为:
(12)式中,rr,i为发电机组i升功率最大速率,rd,i为发电机组i降功率最大速率;Δt为单个时段的时长;
2.1.4、启停状态约束为:
2.1.5、最小运行、停机时间约束;
2.1.5.1、最小运行时间约束为:
2.1.5.2、最小停机时间约束为:
2.1.6、正、负备用容量约束;
2.1.6.1、正备用容量约束为:
(16)式中,PPR为***正备用需求;
2.1.6.2、负备用容量为:
(17)式中,PNR为***负备用需求;
2.2、核电机组出力特性约束包括核电机组基本功率约束,满功率持续运行时间约束,低功率持续运行时间约束,升功率持续运行时间约束,降功率持续运行时间约束;
2.2.1、核电机组基本功率约束为
(18)式中,分别为核电机组i的满功率及低功率运行水平,ΔPi N为第i台核电机组每小时功率变化量,和为核电机组功率调节时段的过渡功率运行水平;ai,k、bi,k、ci,k、di,k分别为为核电机组运行在和四个功率运行水平对应的运行标志;
2.2.2、满功率持续运行时间约束为
(19)式中,Ta为核电机组满功率运行最小持续时间;
2.2.3、低功率持续运行时间约束为
(20)式中,Tb为核电机组低功率运行最小持续时间;
2.2.4、升功率持续运行时间约束,降功率持续运行时间约束过程中,相邻时段的出力满足严格的时间耦合约束,具体表现为机组组合模型中核电机组运行标志在相邻时间段的先后顺序满足如下关系:
升功率b→c→d→a;降功率a→d→c→b;
2.2.4.1、升功率时间耦合约束分解成b→c→d和c→d→a;
其中,b→c→d为
di,k+1≥(ci,k+bi,k-1-1) (21)
c→d→a为
ai,k+1≥(di,k+ci,k-1-1) (22)
2.2.4.2、降功率时间耦合约束分解成a→d→c和d→c→b;
其中,a→d→c为
ci,k+1≥(di,k+ai,k-1-1) (23)
d→c→b为
bi,k+1≥(ci,k+di,k-1-1) (24);
2.3、抽水蓄能机组出力特性约束包括抽水蓄能机组基本功率约束,抽水蓄能机组启停状态约束,水库容量约束;
2.3.1、抽水蓄能机组基本功率约束为:
(25)式中,分别为抽水蓄能机组i在k时段的发电功率和抽水功率;发电工况状态gi,k为0-1变量,发电工况下为1,抽水及静止工况下为0;抽水工况状态pi,k为0-1变量,抽水工况下为1,发电及静止工况下为0;
2.3.2、抽水蓄能机组启停状态约束为
2.2.3、水库容量约束为
在上述的考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法中,步骤3的实现包括采用混合整数规划算法对电力***机组组合优化模型进行求解,得到电力***机组组合方案。
本发明的有益效果是:
1.机组组合优化目标函数综合考虑了火电机组、核电机组和抽水蓄能机组的运行费用和调峰费用,具有全面性和准确性;
2.机组组合约束条件对核电机组的出力特性约束进行了量化,能够准确体现核电机组的功率调节特性。
3.该优化方法综合考虑了核电调峰的安全约束,能够科学合理的安排电力***日前调度计划,以满足电网负荷峰谷变化需求。
附图说明
图1为本发明一个实施例的流程图;
图2为本发明一个实施例典型日负荷曲线;
图3(a)、(b)、(c)为本发明一个实施例调峰方案1机组组合求解结果;
图4(a)、(b)、(c)为本发明一个实施例调峰方案2机组组合求解结果;
图5(a)、(b)、(c)为本发明一个实施例调峰方案3机组组合求解结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“相连”“连接"应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于相关领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实施例采用以下技术方案来实现,一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法,包括以下步骤:
步骤1、根据电力***内不同类型机组的燃料成本、启停成本和调峰成本,提出考虑核电调峰的电力***机组组合优化目标函数;
步骤2、提出考虑核电调峰的电力***机组组合约束条件;
步骤3、依据步骤1所述目标函数和步骤2所述约束条件,建立考虑核电调峰的电力***机组组合优化模型并进行求解,得到机组组合方案。
进一步,步骤1所述电力***机组组合优化目标函数包括机组运行费用和机组调峰费用;所述机组运行费用和机组调峰费用按以下步骤求得:
1.1、机组运行费用包括火电、核电机组燃料费用,火电机组启停费用,抽水蓄能机组启停费用;
机组运行费用Y为:
Y=YG+ST+SPS (1)
(1)式中,YG为火电、核电机组燃料费用,ST为火电机组启停费用,SPS为抽水蓄能机组启停费用;
1.1.1、火电、核电机组燃料费用YG为:
(2)式中,N为火电机组总台数;M为核电机组总台数;T为待研究的调度周期内所划分的时段总数;Y(Pi,k)为机组运行费用函数;Pi,k为机组i在k时段的有功功率;ca、cb、cc为运行费用参数;
1.1.2、火电机组启停费用ST为:
(3)式中,αi,k为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为运行状态时,为1,否则为0;为火电机组i的启动费用;βi,k为0-1变量,当k时段机组i从运行状态转变为停机状态时,为1,否则为0;为火电机组i的停机费用;
1.1.3、抽水蓄能机组启停费用SPS为:
(4)式中,W为抽水蓄能机组总台数;为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为发电工况时,为1,否则为0;为抽水蓄能机组i的发电机启动费用;为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为抽水工况时,为1,否则为0;为抽水蓄能机组i的电动机启动费用;
1.2、机组调峰费用包括火电机组深度调峰费用、核电机组调峰费用和抽水蓄能机组调峰费用;
机组调峰费用CR为:
CR=CRT+CRP+CRN (5)
(5)式中,CRT为火电机组深度调峰费用,CRN为核电机组调峰费用,CRP为抽水蓄能机组调峰费用;
1.2.1、火电机组深度调峰费用CRT为:
(6)式中,CRT,i为火电机组i单位容量的有偿调峰费用;Pn,i为机组额定出力;γPn,i为机组有偿调峰阈值,0<γ<100%;机组i在k时段的运行状态Ui,k为0-1变量,当机组运行时为1,当机组停机时为0;为火电机组i在k时段的实际出力;
1.2.2、核电机组调峰费用CRN为:
核电机组单位容量调峰费用CRN,i为
(8)式中,Cn为核电机组额定功率带基荷运行时的发电费用;η1为核电机组额定工况下的核电厂厂用电率;η2为核电机组处于功率水平(1-λ)Pn时的核电厂厂用电率;
1.2.3、抽水蓄能机组调峰费用CRP为
1.3、步骤1所述的组合优化目标为min(Y+CR)。
进一步,步骤2所述电力***机组组合约束条件包括基本约束、核电机组出力特性约束和抽水蓄能机组出力特性约束;具体建立方式如下:
2.1、基本约束包括有功平衡约束,正、负备用容量约束,发电机出力上下限约束,机组功率调整速率约束,启停状态约束,最小运行、停机时间约束;
2.1.1、有功平衡约束为:
2.1.2、发电机出力上下限约束为:
Ui,kPi,min≤Pi,k≤Ui,kPi,max (11)
(11)式中,Pi,max为发电机组i最大技术出力,Pi,min为发电机组i最小技术出力;
2.1.3、机组功率调整速率约束为:
(12)式中,rr,i为发电机组i升功率最大速率,rd,i为发电机组i降功率最大速率;Δt为单个时段的时长;
2.1.4、启停状态约束为:
2.1.5、最小运行、停机时间约束;
2.1.5.1、最小运行时间约束为:
2.1.5.2、最小停机时间约束为:
2.1.6、正、负备用容量约束;
2.1.6.1、正备用容量约束为:
(16)式中,PPR为***正备用需求;
2.1.6.2、负备用容量为:
(17)式中,PNR为***负备用需求;
2.2、核电机组出力特性约束包括核电机组基本功率约束,满功率持续运行时间约束,低功率持续运行时间约束,升功率持续运行时间约束,降功率持续运行时间约束;
2.2.1、核电机组基本功率约束为
(18)式中,分别为核电机组i的满功率及低功率运行水平,ΔPi N为第i台核电机组每小时功率变化量,和为核电机组功率调节时段的过渡功率运行水平;ai,k、bi,k、ci,k、di,k分别为为核电机组运行在和四个功率运行水平对应的运行标志;
2.2.2、满功率持续运行时间约束为
(19)式中,Ta为核电机组满功率运行最小持续时间;
2.2.3、低功率持续运行时间约束为
(20)式中,Tb为核电机组低功率运行最小持续时间;
2.2.4、升功率持续运行时间约束,降功率持续运行时间约束过程中,相邻时段的出力满足严格的时间耦合约束,具体表现为机组组合模型中核电机组运行标志在相邻时间段的先后顺序满足如下关系:
升功率b→c→d→a;降功率a→d→c→b;
2.2.4.1、升功率时间耦合约束分解成b→c→d和c→d→a;
其中,b→c→d为
di,k+1≥(ci,k+bi,k-1-1) (21)
c→d→a为
ai,k+1≥(di,k+ci,k-1-1) (22)
2.2.4.2、降功率时间耦合约束分解成a→d→c和d→c→b;
其中,a→d→c为
ci,k+1≥(di,k+ai,k-1-1) (23)
d→c→b为
bi,k+1≥(ci,k+di,k-1-1) (24);
2.3、抽水蓄能机组出力特性约束包括抽水蓄能机组基本功率约束,抽水蓄能机组启停状态约束,水库容量约束;
2.3.1、抽水蓄能机组基本功率约束为:
(25)式中,分别为抽水蓄能机组i在k时段的发电功率和抽水功率;发电工况状态gi,k为0-1变量,发电工况下为1,抽水及静止工况下为0;抽水工况状态pi,k为0-1变量,抽水工况下为1,发电及静止工况下为0;
2.3.2、抽水蓄能机组启停状态约束为
2.2.3、水库容量约束为
更进一步,步骤3的实现包括采用混合整数规划算法对电力***机组组合优化模型进行求解,得到电力***机组组合方案。
具体实施时,对压水堆核电机组的调峰成本及运行安全约束进行定量分析,以***运行费用及调峰费用最低作为优化目标;在机组组合问题常规约束条件的基础上,进一步考虑核电机组日负荷跟踪出力特性约束和抽水蓄能机组功率特性约束,最终建立了考虑核电机组参与调峰的电力***机组组合优化模型并进行求解。本实施例的优化方法综合考虑了核电调峰的安全约束,能够科学合理的安排电力***日前调度计划,以满足电网负荷峰谷变化需求。
如图1所示,一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法,包括以下步骤:
S1,综合考虑电力***内不同类型机组的燃料成本、启停成本和调峰成本,提出考虑核电调峰的电力***机组组合问题优化目标,包括机组运行费用和机组调峰费用;
S2,提出考虑核电调峰的电力***机组组合问题约束条件,包括基本约束、核电机组出力特性约束和抽水蓄能机组出力特性约束;
S3,基于以上两步得到的机组组合目标函数和约束条件,建立考虑核电参与调峰的电力***机组组合问题优化模型,并对优化问题进行求解,得到机组组合方案。
而且,提出考虑核电调峰的电力***机组组合问题优化目标,包括以下步骤;
S1.1,确定机组运行费用,包括机组燃料费用和启停费用,基于以下公式:
Y=YG+ST+SPS
其中,YG为火电、核电机组燃料费用,ST为火电机组启停费用,SPS为抽水蓄能机组启停费用。
火电、核电机组燃料费用YG表征为:
其中,N为火电机组总台数;M为核电机组总台数;T为待研究的调度周期内所划分的时段总数;Y(Pi,k)为机组运行费用函数;Pi,k为机组i在k时段的有功功率;ca、cb、cc为运行费用参数。
火电机组启停费用ST表征为:
其中,αi,k为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为运行状态时,为1,否则为0;为火电机组i的启动费用;βi,k为0-1变量,当k时段机组i从运行状态转变为停机状态时,为1,否则为0;为火电机组i的停机费用。
抽水蓄能机组启停费用SPS表征为
其中,W为抽水蓄能机组总台数;为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为发电工况时,为1,否则为0;为抽水蓄能机组i的发电机启动费用;为0-1变量,当k时段机组i从停机状态转变为抽水工况时,为1,否则为0;为抽水蓄能机组i的电动机启动费用。
S1.2,确定机组调峰费用,包括火电机组深度调峰费用、核电机组调峰费用和抽水蓄能机组调峰费用,基于以下公式:
CR=CRT+CRP+CRN
其中,CR为机组调峰费用,CRT为火电机组调峰费用,CRP为核电机组调峰费用,CRN为抽水蓄能机组调峰费用。
火电机组深度调峰费用CRT表征为
其中,CRT,i为火电机组i单位容量的有偿调峰费用;Pni为机组额定出力;γPn,i为机组有偿调峰阈值,0<γ<100%;机组i在k时段的运行状态Ui,k为0-1变量,当机组运行时为1,当机组停机时为0;为火电机组i在k时段的实际出力。
其中,核电机组调峰费用CRN表征为
其中,核电机组单位容量调峰费用CRN,i表征为
式中,Cn为核电机组额定功率带基荷运行时的发电费用;η1为核电机组额定工况下的核电厂厂用电率;η2为核电机组处于功率平台(1-λ)Pn时的核电厂厂用电率。
抽水蓄能机组调峰费用CRP表征为
S1.3,提出优化目标,基于以下公式:
min(Y+CR)
而且,提出考虑核电调峰的电力***机组组合问题约束条件,包括以下步骤;
S2.1,确定机组组合问题基本约束,包括有功平衡约束、正负备用容量约束、发电机组出力上下限约束、机组功率调整速率约束、启停状态约束、最小运行时间约束、最小停机时间约束。
有功平衡约束表征为
发电机组出力上下限约束表征为
Ui,kPi,min≤Pi,k≤Ui,kPi,max
其中,Pi,max为发电机组i最大技术出力,Pi,min为发电机组i最小技术出力。
机组功率调整速率约束表征为
其中,rr,i为发电机组i升功率最大速率,rd,i为发电机组i降功率最大速率。Δt为单个时段的时长。
最小运行时间约束表征为
Ui,x≥Ui,k-Ui,k-1
最小停机时间约束表征为
αi,k-βi,k=Ui,k-Ui,k-1
αi,k+βi,k≤1
启停状态约束表征为
αi,k-βi,k=Ui,k-Ui,k-1
αi,k+βi,k≤1
备用容量约束包括正备用容量约束和负备用容量约束。其中,正备用容量约束表征为
其中,PPR为***正备用需求。
负备用容量表征为
式中,PNR为***负备用需求。
S2.2,确定核电机组出力特性约束条件,包括核电机组基本功率约束、满功率持续运行时间约束、低功率持续运行时间约束、升功率持续时间约束和降功率持续时间约束。
核电机组出力特性约束需满足“12-3-6-3”的日负荷跟踪模式。即核电机组一天内以额定功率水平恒功率运行12小时,以低功率水平恒功率运行6小时,额定功率和低功率水平间的功率调节时间为3小时且功率线性变化。因此,在以小时为单位的日前调度发电计划中,核电机组共有4个功率运行水平: 和其中,分别为核电机组i的满功率及低功率运行水平,ΔPi N为第i台核电机组每小时功率变化量,和为核电机组功率调节时段的过渡功率运行水平。
核电机组基本功率约束表征为
ai,k,bi,k,ci,k,di,k∈{0,1}
ai,k+bi,k+ci,k+di,k=1
式中,ai,k、bi,k、ci,k、di,k分别为为核电机组运行在和四个功率运行水平对应的运行标志,ai,k、bi,k、ci,k、di,k均为0-1变量,且满足ai,k+bi,k+ci,k+di,k=1。
满功率持续运行时间约束表征为
ai,x≥ai,k-ai,k-1
x=k,k+1,...,min{T,k+Ta-1}
式中,Ta为核电机组满功率运行最小持续时间。
低功率持续运行时间约束表征为
bi,x≥bi,k-bi,k-1
x=k,k+1,...,min{T,k+Tb-1}
式中,Tb为核电机组低功率运行最小持续时间。
核电机组线性升/降功率过程中,相邻时段的出力需要满足严格的时间耦合约束,具体表现为机组组合模型中核电机组运行标志在相邻时间段的先后顺序必须满足如下关系:升功率b→c→d→a;降功率a→d→c→b。
升功率时间耦合约束可以分解成b→c→d和c→d→a。其中,b→c→d表征为
di,k+1≥(ci,k+bi,k-1-1)
c→d→a表征为
ai,k+1≥(di,k+ci,k-1-1)
降功率时间耦合约束可以分解成a→d→c和d→c→b。其中a→d→c表征为
ci,k+1≥(di,k+ai,k-1-1)
d→c→b表征为
bi,k+1≥(ci,k+di,k-1-1)
S2.3,确定抽水蓄能机组出力特性约束条件,包括抽水蓄能机组基本功率约束、抽水蓄能机组启停状态约束、水库水量约束。
其中,抽水蓄能机组基本功率约束表征为
pi,k,gi,k∈{0,1};pi,k+gi,k≤1
其中,分别为抽水蓄能机组i在k时段的发电功率和抽水功率;发电工况状态gi,k为0-1变量,发电工况下为1,抽水及静止工况下为0;抽水工况状态pi,k为0-1变量,抽水工况下为1,发电及静止工况下为0。
抽水蓄能机组启停状态约束表征为
水库容量约束表征为
而且,采用混合整数规划算法对优化问题进行求解,将上述优化目标函数和约束条件代入任一可以求解混合整数规划问题的成熟商业软件,进行求解。
下面是一个具体案例:
根据典型日负荷曲线,如图2所示,对6台核电机组、4台抽水蓄能机组、31台火电机组的机组组合进行优化,机组基本情况见表1。
表1***基本情况
首先提出机组组合的优化目标函数和约束条件,之后求解该电力***机组组合方式,与其他两种典型调峰方案进行对比,计算核电参与电力***调峰的综合效益,三种调峰方案如下:
方案1:核电机组不参与调峰,满功率稳定运行;
方案2:核电机组以固定时间、固定调峰深度参与电网调峰,选择两台900MW核电机组以“12-3-6-3”在晚上10点至早上10点降1/3额定功率运行;
方案3:核电机组采用本发明提出的机组组合数学模型,制定调峰方案。
最终得到不同调峰方案的机组组合数学模型求解结果见表2,方案1求解结果如图3(a)、(b)、(c)所示,方案2求解结果如图4(a)、(b)、(c)所示,方案3求解结果如图5(a)、(b)、(c)所示。
表2机组组合数学模型求解结果
通过以上优选实施例可以看出,在三种调峰方案中,核电机组、火电机组和抽水蓄能机组均严格满足各自的功率特性约束,求解结果能反映***的实际特征,所建立的数学模型合理,可适用于核电大规模接入背景下的电力***机组组合问题分析计算。核电不参与调峰时,火电机组和抽水蓄能机组频繁通过启停机操作来参与调峰,抽水蓄能机组的发电、停机、抽水工况转换也十分频繁,由于火电机组和抽水蓄能机组的启停/调峰费用高于核电调峰费用,因此方案3中的运行费用最低,经济性最优。这表明,相较目前核电机组始终满功率带基荷的运行方式,合理安排核电机组满功率、低功率稳定运行时间,适时参与电力***调峰,可以缓解其他机组调峰压力,同时提高电力***运行经济性。
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式,但是本领域普通技术人员应当理解,这些仅是举例说明,可以对这些实施方式做出多种变形或修改,而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (2)
1.一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法,其特征是,包括以下步骤:
步骤1、根据电力***内不同类型机组的燃料成本、启停成本和调峰成本,提出考虑核电调峰的电力***机组组合优化目标函数;
步骤2、提出考虑核电调峰的电力***机组组合约束条件;
步骤3、依据步骤1所述目标函数和步骤2所述约束条件,建立考虑核电调峰的电力***机组组合优化模型并进行求解,得到机组组合方案;
步骤2所述电力***机组组合约束条件包括基本约束、核电机组出力特性约束和抽水蓄能机组出力特性约束;具体建立方式如下:
2.1、基本约束包括有功平衡约束,正、负备用容量约束,发电机出力上下限约束,机组功率调整速率约束,启停状态约束,最小运行、停机时间约束;
2.1.1、有功平衡约束为:
2.1.2、发电机出力上下限约束为:
Ui,kPi,min≤Pi,k≤Ui,kPi,max (11)
(11)式中,Pi,max为发电机组i最大技术出力,Pi,min为发电机组i最小技术出力;
2.1.3、机组功率调整速率约束为:
(12)式中,rr,i为发电机组i升功率最大速率,rd,i为发电机组i降功率最大速率;Δt为单个时段的时长;
2.1.4、启停状态约束为:
2.1.5、最小运行时间约束;
2.1.6、正、负备用容量约束;
2.1.6.1、正备用容量约束为:
(16)式中,PPR为***正备用需求;
2.1.6.2、负备用容量约束为:
(17)式中,PNR为***负备用需求;
2.2、核电机组出力特性约束包括核电机组基本功率约束,满功率持续运行时间约束,低功率持续运行时间约束,升功率持续运行时间约束,降功率持续运行时间约束;
2.2.1、核电机组基本功率约束为
(18)式中,分别为核电机组i的满功率及低功率运行水平,ΔPi N为第i台核电机组每小时功率变化量,和为核电机组功率调节时段的过渡功率运行水平;ai,k、bi,k、ci,k、di,k分别为核电机组运行在和四个功率运行水平对应的运行标志;
2.2.2、满功率持续运行时间约束为
(19)式中,Ta为核电机组满功率运行最小持续时间;
2.2.3、低功率持续运行时间约束为
(20)式中,Tb为核电机组低功率运行最小持续时间;
2.2.4、升功率持续运行时间约束,降功率持续运行时间约束过程中,相邻时段的出力满足严格的时间耦合约束,具体表现为机组组合模型中核电机组运行标志在相邻时间段的先后顺序满足如下关系:
升功率b→c→d→a;降功率a→d→c→b;
2.2.4.1、升功率时间耦合约束分解成b→c→d和c→d→a;
其中,b→c→d为
di,k+1≥(ci,k+bi,k-1-1) (21)
c→d→a为
ai,k+1≥(di,k+ci,k-1-1) (22)
2.2.4.2、降功率时间耦合约束分解成a→d→c和d→c→b;
其中,a→d→c为
ci,k+1≥(di,k+ai,k-1-1) (23)
d→c→b为
bi,k+1≥(ci,k+di,k-1-1) (24);
2.3、抽水蓄能机组出力特性约束包括抽水蓄能机组基本功率约束,抽水蓄能机组启停状态约束,水库容量约束;
2.3.1、抽水蓄能机组基本功率约束为:
(25)式中,分别为抽水蓄能机组i在k时段的发电功率和抽水功率;发电工况状态gi,k为0-1变量,发电工况下为1,抽水及静止工况下为0;抽水工况状态pi,k为0-1变量,抽水工况下为1,发电及静止工况下为0;
2.3.2、抽水蓄能机组启停状态约束为
2.2.3、水库容量约束为
2.如权利要求1所述的考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法,其特征是,步骤3的实现包括采用混合整数规划算法对电力***机组组合优化模型进行求解,得到电力***机组组合方案。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710414181.6A CN107104467B (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710414181.6A CN107104467B (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107104467A CN107104467A (zh) | 2017-08-29 |
CN107104467B true CN107104467B (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=59659209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710414181.6A Active CN107104467B (zh) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | 一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107104467B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107681673B (zh) * | 2017-09-18 | 2019-09-03 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | 基于出力特性的熔盐塔式光热机组调峰方式的选择方法 |
CN107679759B (zh) * | 2017-10-12 | 2021-05-04 | 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 | 一种基于发电厂排序系数的安排机组组合的方法 |
CN108830493B (zh) * | 2018-06-22 | 2021-08-24 | 广东电网有限责任公司 | 一种核电机组调峰时间计算方法、装置、设备及存储介质 |
CN109167383B (zh) * | 2018-08-17 | 2022-04-01 | 国网福建省电力有限公司 | 基于精确线性化电力网络模型的电力***调峰优化方法 |
CN109347152B (zh) * | 2018-11-30 | 2022-01-18 | 国家电网公司西南分部 | 考虑多类型电源参与调峰的随机生产模拟方法及应用 |
CN110601233B (zh) * | 2019-09-30 | 2023-02-21 | 国家电网公司西北分部 | 一种电力***中储能电站的调峰调度方法 |
CN111882212A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-03 | 武汉大学 | 一种核电机组参与电网调峰的综合风险量化评估方法 |
CN112185602B (zh) * | 2020-09-15 | 2023-12-08 | 岭东核电有限公司 | 核电站停备机组的方法、装置、终端设备和存储介质 |
CN113078642A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-07-06 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 风电高占比的多源电力***的核电机组可调优化方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100681487B1 (ko) * | 2002-10-30 | 2007-02-09 | 한국전력공사 | 원자력발전소 안전해석을 위한 최적평가체계 |
CN103762619B (zh) * | 2014-02-12 | 2016-04-20 | 国家电网公司 | 一种基于电网调峰容量平衡的核电参与电网调峰判断方法 |
CN104377693A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-02-25 | 国家电网公司 | 一种发电生产模拟模型 |
CN104485690B (zh) * | 2014-12-18 | 2017-06-16 | 国家电网公司 | 一种基于多阶段动态规划的电网多源调峰方法 |
-
2017
- 2017-06-05 CN CN201710414181.6A patent/CN107104467B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107104467A (zh) | 2017-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107104467B (zh) | 一种考虑核电调峰及其安全约束的机组组合优化方法 | |
CN102593853B (zh) | 提高风电接纳能力的储能***容量优化配置方法 | |
CN107276122B (zh) | 适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法 | |
CN112865086B (zh) | 面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能***及方法 | |
CN103151803A (zh) | 一种含风电***机组及备用配置的优化方法 | |
CN108133104B (zh) | 一种长期跨流域多梯级水电优化运行模拟方法 | |
CN105406520A (zh) | 基于双主控动态协作的独立微电网经济调度优化方法 | |
CN209313452U (zh) | 一种高效率高安全风电制氢调峰调频*** | |
CN110350512A (zh) | 一种智能园区新能源发电站调度优化方法及*** | |
CN109936156A (zh) | 一种高效率高安全风电制氢调峰调频*** | |
CN110690729B (zh) | 一种调节电力***峰谷差的抽蓄优化调度方法 | |
CN112769156A (zh) | 一种计及大规模海上风电并网的源网荷储协调运行方法 | |
CN115081700A (zh) | 基于综合储能技术的数据中心多能协同优化方法及*** | |
CN110957722A (zh) | 一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法 | |
CN117649119A (zh) | 基于vcg理论的清洁能源碳减排价值评估方法 | |
CN116109037A (zh) | 电解水制氢计划制定方法及装置、介质、设备 | |
CN113555910B (zh) | 一种具备智能化水电储能装备的能源微网*** | |
Ma et al. | Two-stage optimal dispatching based on wind-photovoltaic-pumped storage-thermal power combined power generation system | |
CN115882483A (zh) | 一种利用容量弹性实现***最优储能容量配置的方法 | |
CN209250261U (zh) | 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频*** | |
Ali et al. | Intelligent hybrid energy system and grid integration using microcontrollers | |
CN114362259A (zh) | 一种含固体氧化物燃料电池和储能的火电厂联合调频***及其管控方法 | |
Wu et al. | Capacity Optimal Allocation Strategy of Energy Storage System Based on Fruit Fly Optimization Algorithm | |
CN116805792B (zh) | 高比例新能源***中火电-储能调节需求判定方法及*** | |
Song et al. | No-Fluctuation Wind Power Grid-Connection Aided by Pumped Storage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |