[发明专利]适用于多区域清洁能源协同的日前经济调度方法

权利要求书

1.一种适用于多区域清洁能源协同的日前经济调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)建立考虑环保的风-光-水-火电目标函数，目标函数由运行成本构成；

(2)建立计及区域清洁能源特性的约束条件，包括功率平衡约束、火力电站约束、风力电站约束、光伏电站约束、水力电站约束；

(3)合理简化电力系统，保留高压主网架构，未接进主网的电源逐级归入相应节点，预测日前电网负荷、日前风电功率及日前光伏功率；

(4)求解计及环保和区域清洁能源特性的风-光-水-火联合经济调度模型，得出优化电源及联络线日前计划；

如步骤(1)中建立考虑环保的风-光-水-火电目标函数，火力电站运行成本由总煤耗经济成本和环保设备运行成本构成，风力电站、光伏电站及水力电站运行成本主要由运行维护费用构成：所述经济调度模型用以实现系统经济总成本F最小化为目标，其目标函数如下：

其中，F₁为火力电站总运行成本；F₂为风力电站运行成本；F₃为光伏电站运行成本；F₄为水力电站运行成本；

所述F₁的计算公式为

F₁＝f₁₁+f₁₂

该式中：

式中：P_T.i(t)为t时段火力电站i的发电功率；若T单独出现，代表调度时段数，若以P_T，i形式出现，代表第i个火力电站，T代表火力电站；N_t为火力电站数；a_i、b_i、c_i为火力电站i运行成本系数；

式中：M₀为单位发电量脱硫成本，M₁为单位发电量脱硝成本；

式中：M_j为第j种设备单位发电量成本；A_j为第j种设备安装总成本；B_j为第j种设备的年损耗成本；G为火力电站年发电量；R为设备年限；

所述F₂、F₃、F₄的计算公式为

式中：F₂、F₃、F₄分别为风电、光伏及水力电站运行成本；C_W.g、C_S.n、C_H.j分别为第g个风力电站、第n个光伏电站、第j个水力电站的运行维护成本系数；P_W.g(t)、P_S.n(t)、P_H.j(t)分别为t时段第g个风力电站、第n个光伏电站、第j个水力电站的发电功率；Nw为风力电站数；Ns为光伏电站数；Nh为水力电站数；

如步骤(2)中建立计及区域清洁能源特性的约束条件，包括功率平衡约束、火力电站约束、风力电站约束、光伏电站约束、水力电站约束；

所述功率平衡约束公式为

式中：P_L.in.g(t)为t时段节点g的负荷；P_loss(t)为t时段的网损；P_H，j(t)为第j个水力电站在t时刻出力；P_S，n(t)为第n个光伏电站在t时刻出力；

所述火力电站约束公式为

(1)火力电站最大最小出力约束

P_T.i.min≤P_T.i(t)≤P_T.i.max

式中:P_T.i.min、P_T.i.max为火力电站机组i出力上下限；

(2)火力电站爬坡约束

式中:为火力电站i的向上、向下爬坡速率；P_T，i(t-1)为第i个火力电站在t-1时刻发电出力；

所述风力电站约束公式为

0≤P_W.g(t)≤ω_g·P_W.g.max

式中:P_W.g.max(t)为风力电站g出力上限，ω_g为风力电站g日前风电出力系数，为位于纬度经度ψ地区的风力电站g日前区域风电资源评估系数，C_max为风电资源评估系数最大值；

所述光伏电站约束公式为

0≤P_S.k(t)≤σ_k·P_S.k.max

式中:P_S.k.max为光伏电站k出力上限；σ_k为光伏电站k日前光伏出力系数；α_p为云量因子，分为晴、多云、阴3类，则对应晴天的α_s＝1，对应多云天和阴天的α_r和α_o满足0＜α_o＜α_r＜1；为该地区晴朗天气下的日照晴空指数，基于大量历史观测数据获取，可以方便地通过美国太空总署NASA气象数据库查得各经纬度下的月平均值；

所述水力电站约束公式为

(1)水力电站转换约束

P_H.j(t)＝9.81η_jQ_j(t)H_j(t)

式中:η_j为水力电站j的效率；Q_j(t)为t时段水力电站j的流量，单位：m³/s；H_j(t)为t时段水力电站水库j的水头高度；P_H，j(t)为第j个水力电站在t时刻出力；

(2)水力电站用水量约束

式中:Q_j.min、Q_j.max为最小最大用水量，单位：m³；若T单独出现，代表调度时段数，若以P_T，i形式出现，代表第i个火力电站，T代表火力电站；

(3)考虑风光区域变量的水力电站最大出力约束分为夏季丰水期和冬季枯水期

夏季丰水期计算公式如下：

0≤P_H.j(t)≤r·P_H.j.max

式中:P_H.j.max为水力电站出力上限；r为日前水电出力系数，取决于风电、光照资源；是风力电站日前风电出力系数的平均数；是光伏电站日前光伏出力系数的平均数；

冬季枯水期计算公式如下：

0≤P_H.j(t)≤γ·P_H.j.max

式中:γ为很小的系数；

如步骤(3)中预测日前光伏功率为：

式中，为经验公式计算纬度经度ψ的地区m月第d天h时的地表太阳

辐照度小时均值，η_ref为在参考温度T_ref和1000W/m²光照强度下的硅基光伏组件额定效率；A为硅基光伏组件总面积；α_T为光伏板的功率温度系数，取晶体硅太阳能光伏组件的功率温度系数为-0.35％/℃；T为运行光伏组件温度，以天气预报的预测气温代入计算。

2.如权利要求1所述的适用于多区域清洁能源协同的日前经济调度方法，其特征在于：如步骤(4)中求解过程为：在Matpower Mpc文件中编入母线、支路、电源、成本模块基础数据和边界条件，再将风力电站、光伏电站、水力电站、火力电站约束条件编入到约束条件模型M文件中；主程序main M文件调用约束条件模型M文件，给出Mpc M文件的边界条件，再运行opf M文件求解Mpc M文件，重复循环，直至完成全部时刻计算。