CN107919686B - 一种广域源-荷日前有功优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种广域源‑荷日前有功优化控制方法,包括:读取各类电源、集中式工业负荷和分布式民用负荷的相关数据;对分布式民用负荷进行分组聚合处理;计算各组聚合负荷的聚合调节性能参数;构建并求解广域源‑荷日前有功优化模型,得到各类电源、集中式工业负荷、聚合民用负荷的日前有功功率计划;分配聚合民用负荷中各分布式负荷的日前有功功率计划。本发明提供的一种广域源‑荷日前有功优化控制方法充分考虑了多形态弹性负荷的调节特性,利用聚合的方式解决了海量广域分布式负荷的特性分析问题,实现广域多形态弹性负荷、常规电源和风电的协调优化控制,提高电网对风电的消纳能力。
Description
技术领域
本发明属于新能源电力***有功优化控制领域,尤其涉及一种广域源-荷日前有功优化控制方法。
背景技术
随着大型千万千瓦级风电基地风电装机容量急剧增长,风电在***中的占比增加。风电的随机性和波动性的特点,增加了电网调峰压力,仅依靠常规机组出力不能实现风电的充分消纳。负荷侧,集中式弹性负荷(如高载能负荷)和分布式弹性负荷(如蓄热电锅炉等)均显现出良好的调节特性,能够参与电网调度,促进风电的消纳。然而,弹性负荷调节特性复杂,且分布式弹性负荷具有分布广域、数量海量的特点,增加了电网调度的难度。
针对源-荷协调控制方面,国内外已有初步的研究。有文献针对大规模风电并网造成的调峰问题,对高载能负荷等集中式弹性负荷参与“荷-源”协调控制的可行性和有效性进行了研究。有文献进行了价格型和激励型需求响应参与源-荷协调控制的理论研究,但并未深入考虑广域弹性负荷的可调节特性。有文献研究了蓄热电锅炉等分布式弹性负荷的可调节特性,但并未对其参与源-荷协调控制进行深入研究。
综上所述,针对集中式负荷(高载能负荷)和分布式负荷(蓄热电锅炉)等广域弹性负荷,共同参与“荷-源”优化控制方面,目前尚缺乏***性研究。为了使广域弹性负荷能够更好地参与电网调节,充分消纳风电,需要提出一种新的广域源-荷日前有功优化控制方法,实现综合考虑风电、常规电源、广域弹性负荷的有功优化控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种广域源-荷日前有功优化控制方法,用于解决大规模风电并网背景下,源-荷有功优化控制问题,为电网运行提供参考。
一种广域源-荷日前有功优化控制方法,包括以下步骤:
S1:读取各类电源、集中式工业负荷和分布式民用负荷的相关数据;
S2:对分布式民用负荷进行分组聚合处理;
S3:计算各组聚合负荷的聚合调节性能参数;
S4:构建并求解广域源-荷日前有功优化模型,得到各类电源、集中式工业负荷、聚合民用负荷的日前有功功率计划;
S5:分配聚合民用负荷中各分布式负荷的日前有功功率计划。
所述S1包括以下步骤:
S101:获取电网中集中式工业负荷的数量MH,分布式民用负荷的数量N;
所述S2包括以下步骤:
S201:对N个分布式民用负荷进行分组,本文中分布式民用可调负荷只考虑蓄热电锅炉负荷;将型号相同、可调节功率范围相同的蓄热电锅炉负荷分为同一组,共分为Mx组,第m组蓄热电锅炉数量为Nm。
S202:对Mx组分布式蓄热电锅炉负荷聚合处理,聚合过程如附图1。
所述S3包括以下步骤:
所述S4包括以下步骤:
S401:构建广域源-荷日前有功优化模型,设定目标函数为弃风量最小,约束条件包括功率平衡约束,风电出力约束,常规电源运行约束,聚合负荷约束,高载能负荷约束。
所述S5包括以下步骤:
本发明提供的一种广域源-荷日前有功优化控制方法,通过:读取各类电源、集中式工业负荷和分布式民用负荷的相关数据;对分布式民用负荷进行分组聚合处理;计算各组聚合负荷的聚合调节性能参数;构建并求解广域源-荷日前有功优化模型,得到各类电源、集中式工业负荷、聚合民用负荷的日前有功功率计划;分配聚合民用负荷中各分布式负荷的日前有功功率计划。此方法充分考虑了大规模风电并网的波动性及弹性负荷的调节特性,通过聚合的方式解决了分布式负荷数量海量的问题,能够更好地发挥广域弹性负荷、常规电源对风电的互补调节作用,促进风电消纳。
附图说明
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1是本发明提供的一种广域源-荷日前有功优化控制方法流程图。
图2是本发明提供的实例2中区域电网示意图
图3是本发明提供的实例2中区域电网的风电及各类负荷的次日有功功率预测数据
图4是本发明提供的实例2中区域电网的聚合民用负荷的次日有功功率预测数据
图5是本发明提供的实例2中区域电网的风电、常规电源、高载能负荷、聚合民用负荷的日前有功功率计划
图6是本发明提供的实例2中区域电网的各个分布式民用负荷的日前有功功率计划
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案,将在下面的描述中提出其详细的结构。显然,本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的典型实施例详细描述如下,除详细描述的这些实施例外,还可以具有其他实施方式。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
图1是一种广域源-荷日前有功优化控制方法的流程图。图1中,本发明提供的一种广域源-荷日前有功优化控制方法流程图包括:
S1:读取各类电源、集中式工业负荷和分布式民用负荷的相关数据;
S2:对分布式民用负荷进行分组聚合处理;
S3:计算各组聚合负荷的聚合调节性能参数;
S4:构建并求解广域源-荷日前有功优化模型,得到各类电源、集中式工业负荷、聚合民用负荷的日前有功功率计划;
S5:分配聚合民用负荷中各分布式负荷的日前有功功率计划。
所述S1包括以下步骤:
S101:获取电网中集中式工业负荷的数量MH,分布式民用负荷的数量N;
所述S2包括以下步骤:
S201:对N个分布式民用负荷进行分组,本文中分布式民用可调负荷只考虑蓄热电锅炉负荷;将蓄热电锅炉型号、蓄热量、额定功率相同的蓄热电锅炉负荷分为同一组,共分为Mx组,第m组蓄热电锅炉数量为Nm。
所述S3包括以下步骤:
S301:计算Mx组聚合民用负荷的次日24个点负荷预测功率:第m组聚合民用负荷t时段的负荷预测功率为:
S302:计算Mx组聚合民用负荷的最小和最大可调节功率:
S303:计算Mx组聚合民用负荷的最小和最大蓄热量:
S304:计算Mx组聚合民用负荷的最大爬坡率和最小爬坡率:
所述S4包括以下步骤:
S401:构建广域源-荷日前有功优化模型
多形态弹性负荷参与的源-荷日前有功优化控制问题的实质是在满足电力***常规约束的前提下,充分发挥常规电源及弹性负荷的调节作用,以更多地消纳大规模风电。故以弃风量最小为目标,构建目标函数如下:
其中约束条件包括:
(1)功率平衡约束:
式中,NG表示***中常规机组的个数;表示***中常规机组i在时段t的启停状态,用0或1表示;表示常规机组i在t时段的有功出力;为t时段常规负荷预测功率;分别为第m个高载能负荷和聚合民用负荷在t时段的日前计划功率;MH为集中式工业负荷(高载能负荷)的个数,Mx为聚合民用负荷(蓄热电锅炉)的组数。
(2)风电出力约束条件
(3)常规电源运行约束条件
1)技术出力上下限约束:
式中,PGi,max和PGi,min分别为常规机组i的输出功率上下限。
3)爬坡速度约束:
(4)聚合民用负荷(蓄热电锅炉聚合负荷)约束
1)蓄热量约束
蓄热式电锅炉设计最高出水温度为95℃,如果蓄热器内水温超过95℃,锅炉将会降低负荷运行,所以在满足次日白天供热需求的情况下应使蓄热量在规定范围以内:
2)负荷有功功率约束
3)功率波动约束
蓄热式电锅炉的功率可调性很高,但是为了确保电锅炉的安全稳定运行,其功率的波动应限制在一定范围之内:
(5)集中式工业负荷(高载能负荷)约束
1)负荷上下限约束
2)负荷爬坡率约束
其中,DPh -和DPh +为高载能负荷m从时段t-1到时段t允许的最大降出力和升出力值。
所述S5包括以下步骤:
图2是一个区域电网示意图,以此为例,本发明提供的一种广域源-荷日前有功优化控制方法包括:
S1:读取各类电源、集中式工业负荷和分布式民用负荷的相关数据。
(1)区域电网中,风电场额定功率300MW;常规电源机组额定功率G1:300MW、G2:300MW;高载能负荷数量MH=1,其额定容量50MW;分布式民用负荷N=10,其额定功率分别为1MW*6,1.25MW*4;外送功率为0,即Pin=Pout。
(2)获取日前有功预测数据:次日风电有功出力预测数据、常规负荷功率预测数据、各集中式工业负荷(即高载能负荷)功率预测数据,见附图3(a);各分布式民用负荷(即蓄热电锅炉负荷)功率预测数据,见附图3(b)。
(3)获取常规电源的性能参数:
机组Gi | P<sub>Gi,max</sub> | P<sub>Gi,min</sub> | P<sub>Gi,up</sub> | P<sub>Gi,down</sub> |
G1 | 300MW | 150MW | 30MW/h | -30MW/h |
G2 | 300MW | 150MW | 30MW/h | -30MW/h |
(4)获取集中式工业负荷调节性能参数:
(5)获取分布式民用负荷调节性能参数:
S2:对分布式民用负荷进行分组聚合处理,如下表所示。
S3:计算各组聚合负荷的聚合调节性能参数,结果如下:
计算两组聚合民用负荷的次日负荷预测功率,结果见附图4;
S4:构建并求解广域源-荷日前有功优化模型,得到风电、火电、集中式工业负荷的日前有功功率计划,见附图5(a),聚合民用负荷的日前有功功率计划,见附图5(b)。
S5:分配聚合民用负荷中各个分布式负荷日前有功功率计划,结果见附图6。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种广域源-荷日前有功优化控制方法,包括以下步骤:
S1:读取各类电源、集中式工业负荷和分布式民用负荷的相关数据;
S101:获取电网中集中式工业负荷的数量MH,分布式民用负荷的数量N;
S2:对分布式民用负荷进行分组聚合处理;
S3:计算各组聚合负荷的聚合调节性能参数;
S4:构建并求解广域源-荷日前有功优化模型,得到各类电源、集中式工业负荷、聚合民用负荷的日前有功功率计划;
S5:分配聚合民用负荷中各分布式负荷的日前有功功率计划;
所述S4包括以下步骤:
S401:构建广域源-荷日前有功优化模型,设定目标函数为弃风量最小,约束条件包括功率平衡约束,风电出力约束,常规电源运行约束,聚合民用负荷约束,高载能负荷约束;
S401:构建广域源-荷日前有功优化模型;
构建目标函数如下:
其中约束条件包括:
(1)功率平衡约束:
NG表示***中常规机组的个数;表示***中常规机组i在时段t的启停状态,用0或1表示;表示常规机组i在t时段的有功出力;为t时段常规负荷预测功率;分别为第m个高载能负荷和聚合民用负荷在t时段的日前计划功率;MH为集中式工业负荷的个数,Mx为聚合民用负荷的组数;
(2)风电出力约束条件
(3)常规电源运行约束条件
1)技术出力上下限约束:
式中,PGi,max和PGi,min分别为常规机组i的输出功率上下限;
3)爬坡速度约束:
(4)聚合民用负荷约束
1)蓄热量约束
蓄热式电锅炉设计最高出水温度为95℃,蓄热量在规定范围以内:
式中,蓄热量可表示为其中为t时段第m类蓄热式电锅炉的用电负荷功率,为t时段第m类蓄热式电锅炉的用电负荷预测功率,为t时段第m类蓄热式电锅炉的聚合蓄热量,Dt为蓄热式电锅炉中采集用电负荷功率的时间间隔;
2)负荷有功功率约束
3)功率波动约束
蓄热式电锅炉的功率可调性很高,但是为了确保电锅炉的安全稳定运行,其功率的波动应限制在一定范围之内:
(5)集中式工业负荷约束
1)负荷上下限约束
2)负荷爬坡率约束
5.根据权利要求3所述的一种广域源-荷日前有功优化控制方法,其特征在于,所述S3包括以下步骤:
S301:计算Mx组聚合民用负荷的次日24个点负荷预测功率:第m组聚合民用负荷t时段的负荷预测功率为:
S302:计算Mx组聚合民用负荷的最小和最大可调节功率:
S303:计算Mx组聚合民用负荷的最小和最大蓄热量:
S304:计算Mx组聚合民用负荷的最大爬坡率和最小爬坡率:
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JP2012039686A (ja) | 蓄電池を用いた系統運用方法 |
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Date | Code | Title | Description |
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