本發(fā)明涉及電氣工程領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種帶水電可逆式改造的區(qū)域規(guī)劃分析方法。

背景技術(shù)：

1、常規(guī)的水電機(jī)組調(diào)節(jié)能力有限，一般在系統(tǒng)負(fù)荷低谷時期無法主動消納多余電量，甚至?xí)写罅織壦F(xiàn)象的發(fā)生。但通過新增抽水蓄能機(jī)組與水泵水輪機(jī)，便可使常規(guī)水電站具備抽蓄調(diào)節(jié)的能力，促進(jìn)資源在時間上的優(yōu)化調(diào)節(jié)，達(dá)到削峰填谷的目的。而且基于已有的水電站進(jìn)行可逆式改造，其開發(fā)成本遠(yuǎn)低于直接新建抽蓄電站，改造潛力巨大。但是，在一個較大的區(qū)域中，如何評估哪些水電站可進(jìn)行可逆式改造，如何評估某水電站進(jìn)行可逆式改造需要新增的可逆式機(jī)組容量，如何計算出區(qū)域內(nèi)適合進(jìn)行可逆式改造的水電站進(jìn)行改造后給區(qū)域電網(wǎng)帶來的效益。因此，針對上面的問題，有必要建立一種帶水電可逆式改造的區(qū)域規(guī)劃分析方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種帶水電可逆式改造的區(qū)域規(guī)劃分析方法，其能夠使用該規(guī)劃方法來提出具體改造方案，包括進(jìn)行可逆式改造的水電站以及改造后新增的可逆式機(jī)組裝機(jī)容量。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種帶水電可逆式改造的區(qū)域規(guī)劃分析方法，包括以下步驟：

3、s1、區(qū)域內(nèi)水電站初步篩選：對分析區(qū)域內(nèi)的水電站進(jìn)行篩選，去掉不適合進(jìn)行可逆式改造的水電站；

4、s2、規(guī)劃模型的建立：規(guī)劃模型通過最小化電力系統(tǒng)總成本進(jìn)行優(yōu)化；

5、s3、模型求解和結(jié)果分析：輸入各類機(jī)組的相關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)。

6、按上述方案，所述步驟s1中，采用的篩選方法為：根據(jù)距高比l/h和與下水電站水庫水平距離l兩個參數(shù)，保留距高比<50且水平距離<10km的水電站。

7、按上述方案，所述步驟s2中，所述總成本部分包括可逆式水電站投資成本、新增火電機(jī)組和新能源機(jī)組投資成本、運(yùn)行成本、固定運(yùn)行和維護(hù)成本、儲能機(jī)組的投資和運(yùn)維成本；所述模型的約束包含各類機(jī)組風(fēng)光水火的相關(guān)約束，可逆式機(jī)組的相關(guān)約束，系統(tǒng)電量平衡約束以及系統(tǒng)備用約束。

8、按上述方案，所述步驟s3中，輸入各類機(jī)組的相關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)包括s1步驟中篩選出的水電站的標(biāo)準(zhǔn)水頭h和水平距離l的重要參數(shù)，利用規(guī)劃模型求解軟件進(jìn)行求解并進(jìn)行相關(guān)分析。

9、按上述方案，在所述步驟s1中，額定水頭h和水平距離l的評估方法如下：

10、

11、

12、

13、式中，k為消落深度系數(shù)，在計算時取0.5作為典型值，htmax為最大水頭，htmin為最小水頭；為上水庫正常蓄水位，為上水庫死水位，為下水庫正常蓄水位，為下水庫死水位；

14、水平距離的估算如下式：

15、

16、式中，為下庫壩高，lr為河道長度。

17、按上述方案，在所述步驟s2中，增加可逆式水電機(jī)組的容量新增決策變量和可逆式水電機(jī)組的運(yùn)行決策變量。

18、按上述方案，在所述步驟s2中，增加可逆式水電機(jī)組的投資成本和可逆式水電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本；

19、水電可逆式改造總成本表示為新增可逆式機(jī)組裝機(jī)容量的線性函數(shù)，可逆式水電站總投資成本如下所示：

20、

21、式中，n?p為規(guī)劃區(qū)域內(nèi)省份數(shù)量，m為k省份中包含的可進(jìn)行改造的梯級水電機(jī)組的數(shù)量，為規(guī)劃模型中預(yù)期未來進(jìn)行裝機(jī)的可逆式機(jī)組容量，也就是規(guī)劃模型中的決策變量，一般作為所裝可逆式機(jī)組發(fā)電功率和抽水功率的上限，h和l分別為可逆式水電站額定水頭和進(jìn)出水口水平距離，而h,l參數(shù)根據(jù)改造的實(shí)際環(huán)境確定，和分別為與h,l即與水庫實(shí)際環(huán)境相關(guān)的函數(shù)，在可逆式改造地點(diǎn)確定的情況下為確定的參數(shù)；

22、規(guī)劃模型考慮某年或某幾年的規(guī)劃結(jié)果，如果按總投資成本考慮，即直接將總投資成本加入目標(biāo)函數(shù)里明顯是不合理的，因此，利用資本回收系數(shù)來引入了年化投資成本概念，考慮利率和可逆式機(jī)組的運(yùn)行壽命：

23、

24、

25、式中，i為利率，t為新建可逆式機(jī)組的壽命，crf為資本回收系數(shù)，為新增可逆式機(jī)組的年化投資成本。

26、可逆式水電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本為固定運(yùn)行維護(hù)成本，認(rèn)為可逆式水電機(jī)組總投資成本的一定比例，如下式所示：

27、

28、其中，ε為比例系數(shù)，一般取2.5％-3％之間。

29、按上述方案，在所述步驟s2中，增加可逆式水電機(jī)組的建模及相關(guān)約束；

30、可逆式機(jī)組建模和抽水蓄能機(jī)組建模類似，都分成抽水工況和發(fā)電工況兩種情況進(jìn)行分析，機(jī)組建?？稍敿?xì)描述為：

31、

32、

33、

34、

35、

36、

37、

38、

39、其中，分別為水電站i的可逆式機(jī)組x在時刻t的抽水發(fā)電功率，分別為水電站i的可逆式機(jī)組x在時刻t的抽水發(fā)電流量，分別為水電站i的可逆式機(jī)組x在時刻t處于抽水發(fā)電工況下水庫凈水頭，ηpumpηgen分別為可逆式機(jī)組抽水發(fā)電工況下的效率，和分別為抽水發(fā)電工況下可逆式機(jī)組的上/下備用容量，為抽水(發(fā)電)時的水頭損失；

40、可逆式水電機(jī)組的其他的運(yùn)行約束可描述為：

41、

42、

43、

44、

45、

46、其中，前兩個約束為可逆式機(jī)組處于不同工況下的出力限制約束，分別為抽水工況下水電站i的可逆式機(jī)組x的最大出力和最小出力，分別為發(fā)電工況下水電站i的可逆式機(jī)組x的最大出力和最小出力，表示機(jī)組所處的工作狀態(tài)的0-1變量，當(dāng)水電站i的可逆式機(jī)組x在時刻t處于抽水工況時為1，當(dāng)水電站i的可逆式機(jī)組x在時刻t處于發(fā)電工況時為1，分別為水電站i的可逆機(jī)組x在抽水工況下凈水頭上下限，分別為水電站i的可逆機(jī)組x在發(fā)電工況下凈水頭上下限；

47、利用水位-庫容曲線結(jié)合流量平衡約束和水量平衡約束來建立凈水頭、庫容和流量的關(guān)系，相比與梯級水電中的水量平衡約束做了修改，具體描述如下：

48、

49、

50、vmin≤vi,t≤vmax

51、

52、

53、其中，第一個約束代表著水位庫容曲線得到的函數(shù)關(guān)系，第二個式子代表將此時刻的庫容和下一時刻的庫容求平均作為式函數(shù)關(guān)系的輸入量，vmax?vmin分別代表著水電站i的庫容上下限，第四個關(guān)于流量的約束表明時刻t的水電站i的總流量包括此時的水電站發(fā)電流量棄水量可逆式機(jī)組的發(fā)電流量和抽水流量以及充當(dāng)機(jī)組備用容量的流量最后一個涉及到水庫庫容的約束即為水量平衡約束，表示時刻t的自然來水，δt是時間間隔，相當(dāng)于仿真步長；τ為上下游水流時滯，表示上游泄水到達(dá)下游水庫需要經(jīng)過的時間。

54、實(shí)施本發(fā)明的帶水電可逆式改造的區(qū)域規(guī)劃分析方法，具有以下有益效果：

55、本發(fā)明為區(qū)域水電可逆式改造方案提供了一種獲取思路，利用該分析方法，通過輸入各類機(jī)組的相關(guān)參數(shù)，和可逆式改造需要的標(biāo)準(zhǔn)水頭和水平距離參數(shù)，即可獲得區(qū)域內(nèi)水電站進(jìn)行可逆式改造的方案，并且也同時得到進(jìn)行可逆式改造后區(qū)域內(nèi)火電，風(fēng)光及儲能機(jī)組的新建方案，電力系統(tǒng)最優(yōu)投資成本和小時調(diào)度。