[发明专利]考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度方法

权利要求书

1.一种考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度方法，其特征在于以下步骤：

第一步，建立不含储热装置的一阶段调度模型

不含储热装置的一阶段调度模型以系统整体运行成本最小为目标，其中包含发电成本与弃风惩罚成本，在满足系统负荷要求和安全约束的前提下，实现系统整体的经济调度；其目标函数如式(1)所示；

式中，f_i(P_e,i,t)和f_j(P_e,j,t,P_h,j,t)为凝汽式机组i和抽汽式热电联产机组j在t时段的发电成本函数；T为总调度时段数，N_e为凝汽式机组数量，N_h为抽汽式热电联产机组数量，即为热源数量，P_e,i,t和P_e,j,t分别为t时段凝汽式机组i和抽汽式热电联产机组j的发电功率，P_h,j,t为t时段抽汽式热电联产机组j的供热功率；为t时段风电出力预测值，P_w,t为t时段风电并网功率，λ_w为弃风惩罚系数，取正数；

约束条件包括电力平衡约束、供热平衡约束、凝汽式机组发电功率上下限约束、抽汽式热电联产机组发电功率上下限约束、风电并网容量约束、抽汽式热电联产机组热出力上下限约束、凝汽式机组爬坡率约束、抽汽式热电联产机组爬坡率约束、系统备用约束；

求解上述一阶段调度模型，获得该调度模式下各发电集团的计划出力以及对应的弃风量，作为二阶段调度的参考；

第二步，建立储热罐运行模型

运行时，储热罐通过阀门与供回水管道相连，储热罐运行时储存热量应满足式(15)：

式中，为储热罐m在t时段的储热量，为储热罐最大储热容量；

由于供回水流量和温度的限制，在某一时段内存储和释放的热量不应超出一定范围，如式(16)所示；

式中，和分别为储热罐m最大储热和放热速率；

上述式(15)和式(16)即为储热罐运行模型；

第三步，建立发电集团利益主体协调的二阶段多目标调度模型

二阶段多目标调度模型中，为每个发电集团配置储热罐，同时引入调峰补偿机制，优先保证发电集团内部调节实现集团内风电消纳；若集团内部调峰能力仍不足，可调用其他发电集团的调峰能力，但须支付补偿成本；若集团内部实现风电消纳的同时仍有调峰能力，可帮助其他集团进行出力调整，并获得补偿收益；以等效发电成本最小为目标对每个发电集团分别进行建模，同时引入弃风惩罚最小的目标，建立多目标优化模型，其目标函数如式(17)和式(18)所示；

式中，F_s为发电集团s等效发电煤耗量，为发电集团s中凝汽式机组数量，为发电集团s中抽汽式热电联产机组数量，S为系统中发电集团个数，T为总调度时段数；为发电集团s在t时段的风电预测出力，C_w为弃风惩罚成本；为调用其他集团调节能力时需支付的调峰补偿成本，如式(19)所示；

式中，λ_c为发电集团s调用其他集团调节能力时的补偿系数，为二阶段调度风电并网功率，为t时段凝汽式机组i的一阶段出力计划，为t时段抽汽式热电联产机组j的一阶段出力计划，为风电一阶段并网功率，三者之和为发电集团s一阶段计划出力；

当发电集团s中增加储热装置后，若通过发电集团s内部调节后，二阶段调度总出力与一阶段相同，则集团s内部实现风电消纳；若二阶段出力大于一阶段，则发电集团s需利用其他集团调峰资源，并支付补偿成本；若二阶段出力小于一阶段，则发电集团s内部调节实现风电消纳的同时，提供调峰服务并获得补偿收益；

引入储热罐模型的二阶段模型中，修改后的供热平衡约束和储热罐容量平衡约束分别如式(20)和式(21)所示；

式中，为第m个供热区域的抽汽式热电联产机组集合；为t时段第m个供热区域的热负荷需求；为区域m中储热罐在调度周期最后一个时段，罐体内剩余的储热量，为储热初值；

其他安全约束包括第一步中的电力平衡约束、凝汽式机组发电功率上下限约束、抽汽式热电联产机组发电功率上下限约束、风电并网容量约束、抽汽式热电联产机组热出力上下限约束、凝汽式机组爬坡率约束、抽汽式热电联产机组爬坡率约束、系统备用约束，及式(15)和式(16)所示的约束；

第四步，二阶段调度模型等效转化

利用线性加权和法处理二阶段调度模型中多目标问题，将式(17)和(18)所示的多个目标函数进行线性加权，等效目标函数如式(22)所示：

式中，μ_s及μ_w为各集团目标及风电弃风惩罚目标的加权系数；

目标函数中引入式(19)所示的调峰补偿成本利用凝聚函数进行光滑化处理，将式(19)等价为式(23)：

式中，为等价后的调峰补偿成本，p为正的控制参数，当p的取值满足误差要求时，认为凝聚函数与原函数等价；

因此，等效处理后的二阶段模型目标函数如式(24)所示：

其他安全约束包括第一步中的电力平衡约束、凝汽式机组发电功率上下限约束、抽汽式热电联产机组发电功率上下限约束、风电并网容量约束、抽汽式热电联产机组热出力上下限约束、凝汽式机组爬坡率约束、抽汽式热电联产机组爬坡率约束、系统备用约束，及式(15)、式(16)、式(19)～式(21)所示的约束；

利用原对偶内点法求解等效转化后的模型，得到考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度结果，实现发电集团内部调节和外部辅助服务相结合，保证各发电集团利益主体的独立性，实现满足公平性要求的电力系统调度。