含多類型新能源電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度模型案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u1550含多類型新能源電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度模型案例分析 圖412所示）。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s112火電機組單位能耗曲線4）對系統(tǒng)單位能耗的影響根據(jù)系統(tǒng)單位能耗的定義可以看出，系統(tǒng)單位能耗與新能源出力占系統(tǒng)負荷的百分比呈負相關(guān)，即該百分比越大，系統(tǒng)單位能耗越小。工程實際中，當新能源滲透率較低，出力與負荷的比值非常小時，系統(tǒng)單位能耗隨該比值的變化較為微弱。同等負荷水平下，當新能源滲透率較高，系統(tǒng)消納的新能源也較多時，新能源出力占系統(tǒng)負荷的比值較大，尤其在負荷高峰期，系統(tǒng)的單位能耗則會明顯下降。5）對污染氣體排放量的影響由污染氣體排放量的計算公式可知，污染氣體排放量與火電機組出力相關(guān)，一般火電出力越大，燃料消耗越多，污染氣體排放量越大。1.2含多類型新能源電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度模型在含多類型新能源的電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行中，風電出力由自然能源本身決定的固有隨機特征不能消除，需要其它電源來彌補。當高滲透率的新電源出力突增或缺失時，其它機組的運行成本與效率將受到影響。在現(xiàn)有發(fā)展新能源電力形勢下，一般認為，在系統(tǒng)運行時風電（光伏）得到優(yōu)先調(diào)度，核電和無調(diào)節(jié)性能水電站平穩(wěn)出力，可調(diào)節(jié)水電平衡新能源電力的隨機波動性并調(diào)節(jié)負荷峰谷差，其剩余容量承擔部分負荷，常規(guī)火電避免頻繁調(diào)整出力（日發(fā)電計劃內(nèi)不考慮啟停）保持高效發(fā)電，燃氣輪機應對風電、電源出力的間歇性變化與負荷曲線陡坡變化，抽水蓄能電站在當日低谷時段進行抽水，視為負荷，在峰值時段與負荷陡增時放水出力。本部分是以前述基于氣象數(shù)據(jù)分析的新能源發(fā)電預測方法為基礎(chǔ)，梳理形成了新能源調(diào)控模型。1.2.1目標函數(shù)建立多目標的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型，考慮風電（光伏）的優(yōu)先入網(wǎng)要求，不將其作為待優(yōu)化的變量，僅在約束中考慮由其間歇波動性帶來的影響。目標函數(shù)中對系統(tǒng)運行成本、水資源利用率以及化石燃料的環(huán)境成本進行了優(yōu)化。1）最小化火電機組的運行成本。即盡量減少燃料費用 (4-3)其中： (4-4) (4-5)式中，T表示時段總數(shù)；Nt表示系統(tǒng)中火電發(fā)電機組數(shù)目；表示機組i時段t內(nèi)的負荷功率（MW）；表示機組i時段t的啟停狀態(tài)；ai、bi、ci表示機組耗費一次能源費用的相關(guān)系數(shù)，分別為：元/MW2·h，元/MW·h，元/h。STi，SDi表示機組i的啟動費用和停機費用，元；燃煤、燃氣機組運行成本中均不計維護與投資等費用。2）化石燃料電廠的環(huán)境成本函數(shù)。單位電量SO2排放量： (4-6)式中，Q表示火電廠單位煤耗率，g/MW·h;a表示SO2與S分子量之比；Sar表示燃煤含硫質(zhì)量分數(shù)；表示S生成SO2的比例；ηS表示脫硫效率，%；單位電量NOx排放量 (4-7)式中，Q表示火電廠單位煤耗率，g/MW·h;a表示NOx與N分子量之比；Sar表示燃煤含氮質(zhì)量分數(shù)；表示N生成NOx的比例；ηN表示脫硫效率，%；單位電量TSP排放量 (4-8)式中，Q表示火電廠單位煤耗率，g/MW·h;表示N生成NOx的比例；表示脫硫效率，%；單位電量CO2排放量 (4-9)式中，Q表示火電廠單位煤耗率，g/MW·h;A表示燃料低位發(fā)熱量，MW·h；B表示CO2排放系數(shù)；P表示碳排放交易市場平均成交價，元/g；污染氣體排放成本： (4-10)式中，表示火電機組發(fā)電量，MW；η1、η2、η3、和η4分示表示單位電量污染物排放量價格。綜上所述，本文設(shè)置的含風電、火電和水電系統(tǒng)的機組組合優(yōu)化調(diào)度目標函數(shù)為： (4-11)1.2.2約束條件1）功率平衡約束在優(yōu)化過程中，系統(tǒng)內(nèi)的各類型機組組合已確定，即開機機組總?cè)萘恳涯軌驖M足系統(tǒng)可能出現(xiàn)的負荷波動需求。因此，進行功率平衡考慮的是系統(tǒng)內(nèi)各類型機組在各時段內(nèi)出力之和與系統(tǒng)當前的預測總負荷（含估算網(wǎng)損）相等。由于可調(diào)節(jié)水電站的加入，首先列寫水電轉(zhuǎn)換關(guān)系式如下 (4-12)對于可調(diào)節(jié)水電站，還需要滿足調(diào)度容量約束 (4-13)式中，表示發(fā)電轉(zhuǎn)換效率系數(shù)；表示水電站當前時段水頭高度，m；、表示水電站最小與最大分配水量，m3。對于小水電，需要滿足發(fā)電引用徑流量約束 Qtmin＜Qt≤Qtmax (4-14)式中，Qtmin、Qtmax表示t時段小水電發(fā)電可以引用的最小和最大流量，m3。又對于抽水蓄能電站，因為已先安排其在低谷時期Δt1和峰值時期Δt2的運行調(diào)度方式，所以功率平衡約束條件如下：時段t∈Δt1， (4-15)時段t∈Δt2， (4-16) (4-17)在其它時段， (4-18)式中，Pwt表示風電出力取值，MW；Ppht表示光伏電源出力取值，MW；PDt表示負荷值，MW；PHt表示無調(diào)節(jié)水電站出力，MW；PSHt表示小水電出力，MW；Pnut表示核電站出力，兩類型電站日間均穩(wěn)出力，MW；Δt2表示峰值時期；Pft表示時段t的抽水蓄能站出力，MW。2）系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束在含大規(guī)模新能源電力的系統(tǒng)中，對新能源電源出力的預測水平要低于負荷預測水平，需要利用正、負備用容量來應對其出力不確定性帶給系統(tǒng)的影響。時段t時火電機組i的最大出力與最小出力，可以表達為 (4-19) (4-20)式中，和表示火電機組向上與向下的爬坡率。同時考慮風電、光伏電源在時段t內(nèi)可能出現(xiàn)隨機波動，且波動變化系數(shù)分別為kw、kp，系數(shù)反映上下波動偏差量，可取5%~10%。則正旋轉(zhuǎn)備用（應對新能源電力的陡降）約束條件為 (4-21)需要注意，在峰值時期（t∈Δt2），不等式左端應加入的容量，體現(xiàn)抽水蓄能機組出力的變化空間，、分別為庫容可調(diào)水電站與抽蓄電站的最大出力值。系統(tǒng)負旋轉(zhuǎn)備用（應對新能源電力突增）約束條件為 (4-22)式中，表示水電站j的強迫出力值，MW。需要注意，在負荷低谷期（t∈Δt1），先判斷，若滿足，說明此時抽水蓄能已有能力平衡低谷期的間新能源電源出力增量。3）輸電線路容量約束： (4-23)其中，為系統(tǒng)內(nèi)所有機組的集合；為機組g的發(fā)電功率；γgj為機組在線路上的功率分布因子；Lj為線路輸電流量限制。4）機組出力和爬坡約束： (4-24) (4-25)其中，和分別為系統(tǒng)中機組g的最小、最大發(fā)電功率；和分別為機組g的向上和向下爬坡率。對于火電中的燃氣輪機機組，本身在小時時段內(nèi)可以滿足迅速啟停的要求，而其它燃煤機組在日調(diào)度內(nèi)不啟停鍋爐，因此約束條件中不含最小啟停機時間的約束。綜上各式，優(yōu)化調(diào)度模型首先確定抽水蓄能站在當日的工作方式，然后系統(tǒng)內(nèi)通過約束燃料耗量成本、增大可調(diào)水電站利用效率來確定多目標優(yōu)化函數(shù)，最后從分時段功率平衡與系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用角度設(shè)置約束條件，使得系統(tǒng)在接納新能源電力時能夠維持穩(wěn)定運行。由于引入大規(guī)模新能源電力參與功率平衡，關(guān)于模型求解策略，可運用機會規(guī)劃約束理論，引入風電、光伏隨機變量，通過蒙塔卡洛抽樣對約束條件進行檢驗，并將上述模型的多目標函數(shù)進行歸一化（采用加權(quán)整合或數(shù)學模糊法手段）?；蛘呃肞areto集處理手段，得到歸一化后的目標或各目標Pareto解的期望值，所確立的約束條件則根據(jù)對隨機變量的抽樣達到設(shè)定的置信度范圍。經(jīng)濟調(diào)度模型求解總體流程如圖4-1所示。圖4-1經(jīng)濟調(diào)度模型求解總體流程上述模型可以基于概率潮流優(yōu)化方法進行模型求解。根據(jù)日內(nèi)階段風、光、負荷的偏差功率計算日內(nèi)階段平均調(diào)整成本最小值。在隨機變量處理方面，兩點估計法將每個不確定的量用均值兩側(cè)的值代替，且其他不確定量取均值，計算概率潮流模型，較隨機抽樣的蒙特卡洛法計算量更小且精度較高。1.3新能源消納能力提升措施分析由于畢設(shè)時間原因，沒有進行仿真驗證和算例分析，僅結(jié)合上述所構(gòu)建的調(diào)控模型，對提供新能源消納能力提升措施進行效果分析。大規(guī)模風電并網(wǎng)運行將會對電網(wǎng)運行各個方面產(chǎn)生重要影響，提高風電消納能力是我國“雙碳”目標下電力系統(tǒng)必然選擇，無論對于風電場企業(yè)還是電網(wǎng)企業(yè)，都有重要的現(xiàn)實意義，能夠采取的措施可主要分為以下幾個方面：1）優(yōu)化電網(wǎng)電源比例，減少電網(wǎng)被迫棄風隨著風電的大量并網(wǎng)，為避免棄風著重發(fā)展抽水蓄能電站可以有效地將電網(wǎng)負荷低的多余電能轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)高峰時期的高價值電能，有效提升當?shù)仉娋W(wǎng)吸納風電的能力。2）發(fā)展新型調(diào)控系統(tǒng)，提高電網(wǎng)協(xié)調(diào)水平通過對電力系統(tǒng)不同地區(qū)不同部分進行電力分配，協(xié)調(diào)各個部分的用發(fā)電需求，使之處于一種動態(tài)平衡的狀態(tài)，是輸發(fā)配電網(wǎng)發(fā)展過程中的一個重要研究方向?通過本系統(tǒng)對風電功率預測的實現(xiàn)，可以使局部電網(wǎng)就地消納和補充峰值電量，提高了電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)性。3）加強區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，擴大風電消納范圍區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模較小是限