考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明為考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，其特征在于首先，采集本地區(qū)水火電及抽水蓄能電站并網(wǎng)前后的相關(guān)信息，分類匯總；其次，基于電網(wǎng)公司購(gòu)電決策行為的購(gòu)電原則、購(gòu)電決策思路，確定模型的假設(shè)條件；然后，以收益最大化或虧損最小化為目標(biāo)，構(gòu)建不同模式下抽水蓄能電站并網(wǎng)的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化模型；最后，將綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果反饋給電網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃決策部門。本發(fā)明考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，通過(guò)分析不同模式下抽水蓄能電站并網(wǎng)的模型，對(duì)研究抽水蓄能電站并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)電網(wǎng)公司及抽水蓄能電站自身做出更好的經(jīng)營(yíng)決策具有重要意義。
【專利說(shuō)明】
考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，特別涉及一種考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)優(yōu)化方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)公司作為市場(chǎng)中的主要購(gòu)電商，要保證既能較好地適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情 況，又能兼顧各市場(chǎng)參與者的利益。所以電網(wǎng)公司制定購(gòu)電決策要考慮兩方面因素，一是積 極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，二是實(shí)現(xiàn)自身收益的相對(duì)最大化。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，居民生活 用電比例提高，用電量大幅度提升，電網(wǎng)峰谷差明顯加大，系統(tǒng)調(diào)峰問(wèn)題日益嚴(yán)重，電網(wǎng)的 安全穩(wěn)定、幼稚、高效運(yùn)行顯得更為重要。
[0003] 抽水蓄能電站作為調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行的一種有效手段，經(jīng)過(guò)多年的研究和論證， 已經(jīng)受到一定程度的認(rèn)可。抽水蓄能電站是一種將低谷電能轉(zhuǎn)換成高峰電能的電力蓄能裝 置。其主要運(yùn)行特點(diǎn)是機(jī)組既能發(fā)電，又能抽水，且能頻繁轉(zhuǎn)換，它利用核電站、火電站、徑 流式水電站等負(fù)荷低谷時(shí)提供的電能，從下水庫(kù)抽水到上水庫(kù)，通過(guò)水體這一能量載體將 電能轉(zhuǎn)換為水的勢(shì)能。在負(fù)荷高峰時(shí)，再?gòu)纳纤畮?kù)放水發(fā)電，擔(dān)負(fù)系統(tǒng)峰荷出力。另外，抽水 蓄能電站啟動(dòng)迅速，運(yùn)行靈活、可靠，對(duì)負(fù)荷的急劇變化可以做出快速反應(yīng)，除調(diào)峰填谷外， 還適合承擔(dān)調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等任務(wù)。
[0004] 隨著我國(guó)大容量高參數(shù)火力發(fā)電廠的投運(yùn)，特別是核電站的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)峰、安全 穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電面臨更為嚴(yán)峻的形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn) 行中的地位和作用，研究抽水蓄能電站效益和發(fā)展的有關(guān)問(wèn)題，深入研究抽水蓄能電站效 益的定量測(cè)算，市場(chǎng)條件下抽水蓄能電站的運(yùn)營(yíng)效益及其綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，以及在抽水蓄能 電站并網(wǎng)條件下的電網(wǎng)購(gòu)電決策，對(duì)于促進(jìn)抽水蓄能電站的發(fā)展，維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行， 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論研究?jī)r(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明在明確考慮抽水蓄能電站并網(wǎng)后，電網(wǎng)公司購(gòu)電決策行為的原則以及目標(biāo) 的基礎(chǔ)上，在一定的假設(shè)前提下，以電網(wǎng)公司利潤(rùn)最大化或虧損最小為目標(biāo)，結(jié)合電量平 衡，水、火電發(fā)電約束以及抽水蓄能電站自身約束條件，建立了考慮抽水蓄能電站并網(wǎng)運(yùn)行 條件的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化一般性模型。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0007] 步驟一：購(gòu)電優(yōu)化的準(zhǔn)備
[0008] 在進(jìn)行電網(wǎng)公司購(gòu)電決策分析前，應(yīng)考慮水電、火電運(yùn)行的實(shí)際情況。因此，需要 明確電網(wǎng)公司的一般年份收益；未并入抽水蓄能時(shí)水、火電發(fā)電量；水、火電發(fā)電價(jià)格；峰、 谷段發(fā)電總量；水、火電峰段、谷段及一般時(shí)段電價(jià)；水、火電峰段、谷段及一般時(shí)段發(fā)電 量；火電廠所能接受的最小峰谷比；抽蓄發(fā)電成本包括可變成本、固定成本；抽水蓄能電站 可變成本與發(fā)電量之間的相關(guān)性條件以及其他抽蓄基本數(shù)據(jù)。
[0009] 步驟二：作出假設(shè)條件
[0010] (1)在滿足火電機(jī)組最小發(fā)電量的前提下，優(yōu)先購(gòu)買水電；
[0011] ⑵由于輸電網(wǎng)損對(duì)價(jià)格影響較小，可忽略不計(jì)；
[0012] (3)除了儲(chǔ)水蓄能電站外，電網(wǎng)需求側(cè)所需的電量不變。
[0013] 步驟三：計(jì)算不同經(jīng)營(yíng)模式下的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算模型
[0014] 在需求側(cè)電量需求相對(duì)一致的情況下，考慮電網(wǎng)公司經(jīng)濟(jì)利益最優(yōu)化，進(jìn)一步分 析抽水蓄能電站并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)公司經(jīng)濟(jì)利益的影響。
[0015] (1)電價(jià)模式下。電站參與電網(wǎng)發(fā)電后，電網(wǎng)購(gòu)電成本變化=電站低谷時(shí)抽水從電 網(wǎng)買電的費(fèi)用_電網(wǎng)總增加購(gòu)電成本。其中電網(wǎng)總增加購(gòu)電成本=電站替代其他發(fā)電廠發(fā) 電電網(wǎng)增加的購(gòu)電成本+電站低谷時(shí)抽水電網(wǎng)增加的從其他電站購(gòu)電的費(fèi)用。
[0016] (2)租賃模式下。電站參與電網(wǎng)發(fā)電后，電網(wǎng)購(gòu)電成本變化=電站高峰時(shí)發(fā)電電網(wǎng) 減少的從其他電站購(gòu)電的費(fèi)用-低谷時(shí)抽水電網(wǎng)增加的從其他電站購(gòu)電的費(fèi)用。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019] 本發(fā)明考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，而通過(guò)分析不同模式下抽水蓄能 電站并網(wǎng)的模型，對(duì)研究抽水蓄能電站并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)電網(wǎng)公司及抽水蓄能電站自身做出 更好的經(jīng)營(yíng)決策具有重要意義。
[0020] 購(gòu)電優(yōu)化模型的建立：
[0021] (1)電價(jià)模式下購(gòu)電優(yōu)化模型的建立
[0022] 1、目標(biāo)函數(shù)
[0023] 在考慮抽水蓄能電站并網(wǎng)運(yùn)行的條件下，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)公司的收益最大，或虧損最 小，建立的目標(biāo)函數(shù)如下：
[0024] max L。= A〇-C。 (1)
[0025] 式中：L。是電網(wǎng)公司利潤(rùn)；A。電網(wǎng)公司收入；C。電網(wǎng)公司成本
[0029] Cps = Qps*Pps (5)
[0030] 其中：Qps--抽蓄對(duì)電網(wǎng)的售電量
[0031] Qs-電網(wǎng)公司對(duì)除抽水蓄能電站外其他用戶的售電量；
[0032] Ps--電網(wǎng)公司售電價(jià)格；
[0033] Pps, b--抽蓄的購(gòu)電價(jià)格；
[0034] Cw--電網(wǎng)公司購(gòu)買水電成本；
[0035] Cf--電網(wǎng)公司購(gòu)買火電成本；
[0036] Cps--電網(wǎng)公司購(gòu)買抽水蓄能成本；
[0037] qfh>1--火電廠i在高峰時(shí)段的發(fā)電量；
[0038] qfv>1--火電廠i在低谷時(shí)段的發(fā)電量；
[0039] qfp>1--火電廠i在腰荷時(shí)段的發(fā)電量；
[0040] pfh>1--火電廠i在高峰時(shí)段的發(fā)電價(jià)格；
[0041] pfv>1--火電廠i在低谷時(shí)段的發(fā)電價(jià)格；
[0042] pfp>1--火電廠i在腰荷時(shí)段的發(fā)電價(jià)格。
[0043] 根據(jù)電量相等，則得出以下等式：
[0047] Qb--電網(wǎng)公司購(gòu)電量；
[0048] qf>1--火電廠i的發(fā)電量；
[0049] qw> j--水電廠j的發(fā)電量；
[0050] n--抽水蓄能機(jī)組抽水-發(fā)電效率，一般取3/4 ;
[0051] Pps--抽水蓄能的上網(wǎng)價(jià)格；
[0052] 2、一般約束條件
[0053] 在抽水蓄能電站參與并網(wǎng)運(yùn)行后，電網(wǎng)公司的收益應(yīng)較之前為大，則有以下約束 條件：
[0054] L。彡 L， 。 （9)
[0055] 其中
[0056] L，。= A，〇-C，。 （10)
[0057] A'。= QS*PS (11)
[0058] C， 。 = C， W+C， f (12)
[0059] 依據(jù)電量平衡，則有以下等式：
[0064] 考慮電網(wǎng)水電全發(fā)，即： m m
[0065] IXy =2Xj (17) J=l 7=1
[0066] 因此依據(jù)電量平衡相關(guān)等式，可得出以下結(jié)論：
[0071] 3、水電、火電相關(guān)約束條件
[0072] 水電、火電發(fā)電電量不僅要滿足其最小發(fā)電量，同時(shí)也應(yīng)小于其最大可發(fā)電量，即 如下所示：
[0073] Qf,〇i ^ qf, i ^ Qf, imax (22)
[0074] qw,0j 彡 qw, j 彡 qw, jnax (23)
[0075] 在抽水蓄能電站參與并網(wǎng)運(yùn)行后，由于抽水蓄能電站發(fā)高峰電，抽低谷電，則會(huì)對(duì) 火電機(jī)組產(chǎn)生影響，為保證"三公"原則，火電機(jī)組峰谷比的變動(dòng)不能低于％，即：
[0076] 峰谷比
(24)
[0078] ?/?，*100% -1 彡 e。 (25)
[0079] qf>01--火電廠i的最小發(fā)電量；
[0080] qf, inax--火電廠i的最大發(fā)電量；
[0081] qf>0j--水電廠j的最小發(fā)電量；
[0082] qw> jnax--水電廠j的最大發(fā)電量；
[0083] 〇--為火電廠的峰谷電量比；
[0084] ? '--抽水蓄能電站為并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)火電廠的峰谷比；
[0085] e〇--最小峰谷比的變化值。
[0086] 4、與抽水蓄能電站相關(guān)的約束條件
[0087] 為使抽水蓄能電站收益最大或虧損最小，即
(26)
[0089] 抽水蓄能電站的發(fā)電電量與抽水電量相關(guān)，同時(shí)不僅要大于最小發(fā)電量，還要小 于最大發(fā)電量，即如下約束條件所示：
[0090] QPs,g= nQps>pu (27)
[0091] Qps,〇 Qps>g Qps>nax (28)
[0092] tps>0^ tps^ tps>nax (29)
[0093] 由于抽水蓄能電站在高峰段時(shí)期發(fā)電，其中高峰段的發(fā)電量首先要滿足水力發(fā) 電，還要滿足最小火力發(fā)電，即： n m
[0094] Qps,g 9whj (3°) /=1
[0095] Qps,g--抽水蓄能的發(fā)電量；
[0096] Qps,pu--抽水蓄能的蓄能電量；
[0097] Qps,。--抽水蓄能的最小發(fā)電量；
[0098] Qps,_--抽水蓄能的最大發(fā)電量；
[0099] tps-抽水蓄能利用小時(shí)數(shù)；
[0100] tps,。--抽水蓄能最小利用小時(shí)數(shù)；
[0101] tps, _--抽水蓄能最大利用小時(shí)數(shù)。
[0102] (2)租賃模式下購(gòu)電優(yōu)化模型的建立
[0103] 在租賃模式下，應(yīng)充分利用抽水蓄能電站，同時(shí)也需要滿足電網(wǎng)公司收益最大的 目的，因此，目標(biāo)函數(shù)同樣為：
[0104] maxL0 = A0-C0 (31)
[0105] 其中
(32)
[0108] 同樣，需要滿足以下約束條件，即：
[0109] L。> L，。 （34)
[0110] 其中
[0111] L，0 = A，0-C，。 （35)
[0112] A，C = QS*PS (36)
[0113] C，。= (：，W+C，f (37)
[0114] 為使抽水蓄能電站滿足一定收益，則：
(38)
[0116] 其中x為抽水蓄能電站所要求的最低收益，此外，還應(yīng)滿足（22)、（23)、（25)、 (27)、（28)、（29)、（30)等多個(gè)約束條件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮電力生產(chǎn)外部成本的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：51. 采集本地區(qū)水火電及抽水蓄能電站并網(wǎng)前后的相關(guān)信息，分類匯總；52. 基于電網(wǎng)公司購(gòu)電決策行為的購(gòu)電原則、購(gòu)電決策思路，確定模型的假設(shè)條件；53. 以收益最大化或虧損最小化為目標(biāo)，構(gòu)建不同模式下抽水蓄能電站并網(wǎng)的電網(wǎng)購(gòu) 電優(yōu)化模型；54. 將綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果反饋給電網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃決策部門。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，其特征在于： S3.以收益最大化或虧損最小化為目標(biāo)，構(gòu)建電價(jià)模式下抽水蓄能電站并網(wǎng)的電網(wǎng)購(gòu) 電優(yōu)化模型包括： 首先構(gòu)建其目標(biāo)函數(shù)，令電網(wǎng)公司利潤(rùn)最大化，電價(jià)模式下，抽水蓄能電站參與電網(wǎng)發(fā) 電后，電網(wǎng)購(gòu)電成本變化=電站低谷時(shí)抽水從電網(wǎng)買電的費(fèi)用-電網(wǎng)總增加購(gòu)電成本。其 中電網(wǎng)總增加購(gòu)電成本=電站替代其他發(fā)電廠發(fā)電電網(wǎng)增加的購(gòu)電成本+電站低谷時(shí)抽 水電網(wǎng)增加的從其他電站購(gòu)電的費(fèi)用。 考慮電量相等，電網(wǎng)公司購(gòu)電量與售電量相等，引入一般約束條件： LJL，。 其中，L' ^為抽水蓄能電站未參與并網(wǎng)運(yùn)行的電網(wǎng)公司利潤(rùn)，Lci則為抽水蓄能電站參 與并網(wǎng)運(yùn)行的電網(wǎng)公司利潤(rùn)。 水電、火電相關(guān)約束條件： Qf,Oi Qf, i Qf, imax ^w,Oj Qw, j Qw, jmax 其中，qf,w為火電廠i的最小發(fā)電量；為火電廠i的最大發(fā)電量為水電廠j 的最小發(fā)電量；qw、]niax為水電廠j的最大發(fā)電量。 在抽水蓄能電站參與并網(wǎng)運(yùn)行后，由于抽水蓄能電站發(fā)高峰電，抽低谷電，則會(huì)對(duì)火電 機(jī)組產(chǎn)生影響，為保證"三公"原則，火電機(jī)組峰谷比的變動(dòng)不能低于％，即峰谷比滿足： ω/ω，*100% -1 彡 e〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮抽水蓄能電站的電網(wǎng)購(gòu)電優(yōu)化方法，其特征在于： S3.以收益最大化或虧損最小化為目標(biāo)，構(gòu)建租賃模式下抽水蓄能電站并網(wǎng)的電網(wǎng)購(gòu) 電優(yōu)化模型包括： 該模式下，購(gòu)電優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)、約束條件與電價(jià)模式相同，抽水蓄能電站參與電網(wǎng) 發(fā)電后，電網(wǎng)購(gòu)電成本變化=電站高峰時(shí)發(fā)電電網(wǎng)減少的從其他電站購(gòu)電的費(fèi)用-低谷時(shí) 抽水電網(wǎng)增加的從其他電站購(gòu)電的費(fèi)用。為使抽水蓄能電站滿足一定收益，需滿足一下約 束條件：式中，M為租賃價(jià)；X為抽水蓄能電站所要求的最低收益。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK105894103SQ201410487864
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年9月23日
【發(fā)明人】劉敦楠, 趙巖, 李磊, 唐天琦, 胡宇, 徐玉杰
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 華北電力大學(xué)