[发明专利]一种电力现货市场环境下对抽水蓄能机组的调度方法

权利要求书

1.一种电力现货市场环境下对抽水蓄能机组的调度方法，其特征在于，包括步骤：

根据现货市场中各市场机组的报价和实际运行参数，结合参与出清的各抽水蓄能机组所在水库库容、水头大小参数，建立现货市场下抽水蓄能机组和市场火电机组的联合出清模型；

在联合出清模型中，将现货市场的调度周期分为若干时间段且设定系统运行与各个机组的约束条件，根据系统历史负荷大小预测每一调度时段的负荷值，出清结果中各个机组的出力情况满足受每一时段约束条件；

通过商用求解器对联合出清模型模型进行优化求解，得到各市场火电机组和抽水蓄能机组的出力曲线和系统总购电成本，实现现货市场环境下抽水蓄能机组和市场火电机组的协同优化调度；

在抽水蓄能机组参与现货市场的联合出清模型中，以系统总购电成本最小为优化目标函数，约束条件由三部分组成，第一部分为系统运行约束，第二部分为市场机组运行约束，第三部分是抽水蓄能机组约束；

其中，该联合出清模型的优化目标函数为：

(1)

式中，N表示参与现货市场的火电机组总台数，T表示一个调度周期的总时段数，每天考虑96时段，则T为96；为火电机组j在时段t的发电出力；运行费用是与机组申报的各段出力区间和对应能量价格有关的多段线性函数；抽水蓄能电站的成本较低，实现机电能量转换中的水量损耗；

结合实际运行约束对抽水蓄能机组进行建模，具体包括步骤：

发电水头为上下两个水库的水位差，发电水流量为水轮机用来发电的单位时间耗水量，获取各抽水蓄能机组所在水库的库容和水头大小数据，结合抽水蓄能机组实际工作曲线，建立由公式(8)、(9)、(10)表示的分段线性模型，公式(8)将水库库容分为N个子区间，并将水头值设置对应的断点，公式(9)表示分段线性化的线性约束条件，公式(10)用来求得一定库容大小下对应的水头；

(8)

(9)

(10)

式中：和为参与系统出清的各个抽水蓄能电站上水库库容的最大最小值，和分别为水库库容和水头的分段插值；为二进制变量，表示时段t水库库容是否在第n个子区间；和分别表示第i个水库在时段t的库容和水头大小；

构建如公式（11）和（12）所示的模型，对抽水蓄能机组的发电工况和抽水工况的运行时间加以限制：

(11)

(12)

式中：为二进制变量且当第i个抽水蓄能机组在时段t开始发电为1，否则为零；为二进制变量且第i个抽水蓄能机组在时段t停止发电为1，否则为0；为二进制变量且第i个抽水蓄能机组在时段t开始抽水为1，否则为0；为二进制变量且第i个抽水蓄能机组在时段t停止抽水为1；否则为0；、、、表示前述各二进制变量在时段t后一时段中的大小，即e=t+1；、分别为发电状态的最小运行时间和待机时间，、分别为抽水工况下最小运行时间和待机时间；

抽水蓄能机组的发电功率与水头大小和发电水流量之间的关系呈非线性，且在一个具体的水头大小下有一条发电功率与发电水流量的特性曲线；在最大水头和最小水头间设置X个子区间，每一个子区间的输出功率和水流量的关系用该区间中间值水头大小对应的特性曲线代表，即有X个水头等级下的发电特性曲线；将每个区间的发电特性曲线都分为Y个发电单元，每一发电单元对应一个具体的发电功率和水流量大小；

通过公式(13)确定时段t水库水头所处在的水头等级，通过公式(14)确定此时抽水蓄能机组的发电功率和水流量的范围；公式(15)表示由于机械限制抽水蓄能机组的发电出力存在最大最小限值；

(13)

(14)

(15)

式中：X表示水头子区间数，Y表示每个水头子区间下的发电单元数量；为发电模型的权重变量，其和与发电工况状态变量相等；和分别为水头等级x下的最大最小水头值；为水库的最大水头值；和分别为水头等级x对应的特性曲线的第y个发电单元的发电功率和发电水流量的值；和为时段t抽水蓄能机组i的发电输出功率和发电水流量；

抽水蓄能机组的抽水功率设定为定值，抽水流量用恒定常数表示，公式(16)代表第i个抽水蓄能机组在时段t的抽水功率和抽水流量；

(16)

式中：为抽水蓄能机组i的额定抽水功率，为抽水蓄能机组i的抽水流量大小；

水头大小本质上取决于上水库库容，上水库库容大小的变化又是由水流量确定的，上水库库容由式(17)确定，即时段t的水库库容等于t-1时段的库容大小加上t时段的抽水流量再减去t时段的发电水流量；

(17)

式中：为第i个抽水蓄能机组在时段t的上水库库容大小。