本發(fā)明屬于流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地調(diào)度運(yùn)行，具體涉及一種考慮長(zhǎng)-短期嵌套修正的流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化調(diào)度運(yùn)行模擬方法。

背景技術(shù)：

1、全球能源轉(zhuǎn)型大勢(shì)下，風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)不斷躍升，為克服風(fēng)電出力與光伏出力的不確定性、隨機(jī)性和間歇性特征對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)，水風(fēng)光儲(chǔ)一體化開發(fā)成為提升風(fēng)光并網(wǎng)空間、推動(dòng)新能源發(fā)展的重要形式之一。

2、流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地電源種類、電站個(gè)數(shù)均較多，整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度具有極大的復(fù)雜性。現(xiàn)有技術(shù)中，僅采用流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模式，得到中長(zhǎng)期尺度互補(bǔ)調(diào)度方案。此種方法具有以下不足：在流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模式下，僅考慮徑流不確定性的中長(zhǎng)期調(diào)度規(guī)則，而對(duì)短期風(fēng)光出力的隨機(jī)波動(dòng)性、短期水電站和抽水蓄能電站的調(diào)節(jié)能力考慮不足，不利于高比例新能源滲透下水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地長(zhǎng)期消納與短期并網(wǎng)的有效承接，無(wú)法滿足多能互補(bǔ)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)評(píng)估新能源吸納率和送電線路利用小時(shí)數(shù)等指標(biāo)的精細(xì)化要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種考慮長(zhǎng)-短期嵌套修正的流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化調(diào)度運(yùn)行模擬方法，可有效解決上述問(wèn)題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種考慮長(zhǎng)-短期嵌套修正的流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化調(diào)度運(yùn)行模擬方法，包括以下步驟：

4、步驟s1：以流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地發(fā)電量最大或者發(fā)電效益最大為調(diào)度目標(biāo)，綜合考慮各電源、送電線路的約束條件，構(gòu)建流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型；

5、步驟s2：求解流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型，得到水風(fēng)光中長(zhǎng)期尺度電量互補(bǔ)調(diào)度方案；

6、步驟s3：以流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地的新能源吸納率最大或源網(wǎng)匹配性最好為調(diào)度目標(biāo)，構(gòu)建長(zhǎng)-短期嵌套修正模型；

7、步驟s4：基于長(zhǎng)-短期嵌套修正模型，對(duì)流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地的各電源出力過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化修正，得到水風(fēng)光儲(chǔ)短期尺度電力互補(bǔ)調(diào)度方案，指導(dǎo)流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地調(diào)度運(yùn)行。

8、優(yōu)選的，步驟s1中，各電源、送電線路的約束條件包括梯級(jí)水電站水力聯(lián)系、水電站水量平衡約束、水電站水位上下限及變幅約束、水電站調(diào)度期初期末水位約束、水電站出庫(kù)流量約束、水電站出力約束、水電站水頭約束、風(fēng)電站出力約束、光伏電站出力約束和送電線路出力約束。

9、優(yōu)選的，步驟s1中，發(fā)電量最大的調(diào)度目標(biāo)f1的表達(dá)式為：

10、

11、其中：t為流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型采用的時(shí)段序號(hào)；δtt為時(shí)段t的時(shí)間長(zhǎng)度；t為調(diào)度期包含的時(shí)段t的數(shù)量；nw、ns和nh分別為流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地內(nèi)參與調(diào)度運(yùn)行的風(fēng)電站、光伏電站和水電站的個(gè)數(shù)；和分別為風(fēng)電站j、光伏電站k和水電站l在時(shí)段t的平均出力；j＝1,2,...,nw；k＝1,2,...,ns；l＝1,2,...,nh；

12、發(fā)電效益最大的調(diào)度目標(biāo)f2的表達(dá)式為：

13、

14、其中：和分別為風(fēng)電站j、光伏電站k和水電站l在時(shí)段t的發(fā)電效益；和分別為風(fēng)電站j、光伏電站k和水電站l在時(shí)段t的上網(wǎng)電價(jià)。

15、優(yōu)選的，步驟s2具體為：求解流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型，得到滿足所述調(diào)度目標(biāo)和約束條件的電源最優(yōu)的中長(zhǎng)期運(yùn)行方式，包括：各水電站、風(fēng)電站和光伏電站在調(diào)度期的逐時(shí)段t的平均出力、各水電站逐時(shí)段t的水位；其中，對(duì)于水電站l，其在時(shí)段t的平均出力表示為其在時(shí)段t末的水位表示為

16、優(yōu)選的，步驟s3具體為：以流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地的新能源吸納率最大或源網(wǎng)匹配性最好為調(diào)度目標(biāo)，基于流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型求解得到的水電站l在時(shí)段t的平均出力以及預(yù)測(cè)得到的風(fēng)電站j在調(diào)度期的逐時(shí)段t'的出力以及光伏電站k在調(diào)度期的逐時(shí)段t'的出力綜合考慮送電線路ttc限制或者電網(wǎng)要求、水電站特性和抽水蓄能電站特性，構(gòu)建得到長(zhǎng)-短期嵌套修正模型；其中，t'為長(zhǎng)-短期嵌套修正模型采用的時(shí)段序號(hào)。

17、優(yōu)選的，流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地的新能源吸納率最大的調(diào)度目標(biāo)f3的表達(dá)式為：

18、

19、其中：δt′t為時(shí)段t'的時(shí)間長(zhǎng)度，δt′t小于δtt；t'為調(diào)度期包含的時(shí)段t'的數(shù)量；nst為流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地內(nèi)參與調(diào)度運(yùn)行的所有抽水蓄能電站的個(gè)數(shù)；和分別為風(fēng)電站j、光伏電站k、水電站l和抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的平均出力；pdst為抽水蓄能電站在調(diào)度期初和調(diào)度期末蓄能量差值對(duì)應(yīng)的發(fā)電量；

20、流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地的源網(wǎng)匹配性最好的調(diào)度目標(biāo)f4的表達(dá)式為：

21、

22、其中：prt'為時(shí)段t'的電網(wǎng)余荷，即電網(wǎng)要求的送電線路在時(shí)段t'的出力nload,t'與送電線路在時(shí)段t'的實(shí)際出力pt'的差值，prt'＝nload,t'-pt'；為調(diào)度期內(nèi)平均電網(wǎng)余荷，即

23、優(yōu)選的，步驟s4具體包括：

24、步驟s4.1，采用長(zhǎng)-短期嵌套修正模型，確定水電站l在時(shí)段t'的平均出力

25、步驟s4.2，采用長(zhǎng)-短期嵌套修正模型，確定風(fēng)電站j在時(shí)段t'的平均出力和光伏電站k在時(shí)段t'的平均出力

26、步驟s4.3，采用長(zhǎng)-短期嵌套修正模型，確定抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的平均出力

27、步驟s4.4，根據(jù)步驟s4.1、步驟s4.2和步驟s4.3得到的水電站l在時(shí)段t'的平均出力風(fēng)電站j在時(shí)段t'的平均出力光伏電站k在時(shí)段t'的平均出力和抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的平均出力重新評(píng)估流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地新能源吸納率和送電線路利用小時(shí)數(shù)指標(biāo)。

28、優(yōu)選的，步驟s4.1具體包括：

29、步驟s4.1.1，流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型采用的時(shí)段t的時(shí)間長(zhǎng)度為δtt，時(shí)間長(zhǎng)度δtt為一日或多日；將時(shí)段t的每日作為修正小周期，每日具有多個(gè)時(shí)段t'；

30、步驟s4.1.2，對(duì)于時(shí)段t的每日，確定水電站l的日內(nèi)逐時(shí)段t'的可調(diào)節(jié)出力

31、具體的，以水風(fēng)光中長(zhǎng)期尺度互補(bǔ)調(diào)度方案得到的水電站l在時(shí)段t的平均出力作為水電站l在時(shí)段t的每日的逐時(shí)段t'的平均出力，將逐時(shí)段t'的平均出力扣除相應(yīng)水電站在時(shí)段t'的最小技術(shù)出力，得到水電站l的日內(nèi)逐時(shí)段t'的可調(diào)節(jié)出力公式為：

32、

33、其中：為水電站l在時(shí)段t'的最小技術(shù)出力；

34、步驟s4.1.3，對(duì)于時(shí)段t的每日，確定送電線路日內(nèi)逐時(shí)段t'剩余送電能力

35、在送電線路在時(shí)段t'的最大輸電能力nt'或者電網(wǎng)要求的送電線路在時(shí)段t'的出力nload,t'的基礎(chǔ)上，扣除風(fēng)、光電站在時(shí)段t'的短期預(yù)測(cè)出力和水電站在時(shí)段t'的最小技術(shù)出力，得到送電線路日內(nèi)逐時(shí)段t'剩余送電能力公式為：

36、

37、或者

38、

39、其中：

40、若長(zhǎng)-短期嵌套修正模型的調(diào)度目標(biāo)為新能源吸納率最大，則選擇公式(6)；若長(zhǎng)-短期嵌套修正模型的調(diào)度目標(biāo)為源網(wǎng)匹配性最好，則選擇公式(7)；

41、步驟s4.1.4，基于電量平衡的水電站l的日內(nèi)逐時(shí)段t'出力修正，得到基于電量平衡修正后的水電站l在時(shí)段t'的出力

42、基于步驟s4.1.2得到的水電站l日內(nèi)逐時(shí)段t'的可調(diào)節(jié)出力和步驟s4.1.3得到的送電線路日內(nèi)逐時(shí)段t'剩余送電能力采用逐次切負(fù)荷方法將日內(nèi)可調(diào)節(jié)出力之和重新分配到日內(nèi)各時(shí)段t'，得到基于電量平衡修正后的水電站l在時(shí)段t'的出力公式為：并且滿足其中：為水電站l在日內(nèi)時(shí)段t'分配到的可調(diào)出力；a為一日包含的時(shí)段t'的數(shù)量，即a＝24/δt′t；b為當(dāng)前時(shí)段t'所處的天數(shù)；

43、步驟s4.1.5，對(duì)于時(shí)段t的每日，重復(fù)執(zhí)行步驟s4.1.2-s4.1.4，得到基于電量平衡修正后的時(shí)段t的每日的逐時(shí)段t'的出力即為水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力

44、步驟s4.1.6，基于水量平衡對(duì)水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力進(jìn)一步進(jìn)行修正，得到基于水量平衡修正后的水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力，即為

45、具體為采用基于末水位的水電出力約束修復(fù)策略，修正水電站出力，包括：

46、(1)基于步驟s4.1.5得到的水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力采用以電定水方法，逐時(shí)段t'向后計(jì)算，得到水電站l在時(shí)段t的末水位

47、(2)比較水位和水位

48、若ε為水位最大允許偏差，則采用以下方式進(jìn)行水電站出力修正：

49、如果則減小水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力即其中，為水電站出力修正量，通過(guò)試算得到；基于修正后的水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力采用以電定水方法得到的水電站l在時(shí)段t的末水位滿足

50、如果則增加水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力即其中，為水電站l在時(shí)段t'的最大允許出力；基于修正后的水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力采用以電定水方法得到的水電站l在時(shí)段t的末水位滿足

51、如果則不對(duì)水電站出力修正，水電站l在時(shí)段t內(nèi)的逐時(shí)段t'的出力即為

52、優(yōu)選的，步驟s4.2具體包括：

53、步驟s4.2.1，確定流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地在時(shí)段t'的棄電出力

54、具體的，水電站實(shí)際出力疊加風(fēng)電站、光伏電站短期預(yù)測(cè)出力后，考慮送電線路在時(shí)段t'的最大輸電能力nt'或者電網(wǎng)要求的送電線路在時(shí)段t'的出力nload,t'的限制，得到流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地在時(shí)段t'的棄電出力公式為：

55、

56、或者

57、

58、步驟s4.2.2，按照分配原則，將流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地在時(shí)段t'的棄電出力分配到各風(fēng)電站和光伏電站，得到每個(gè)風(fēng)電站j在時(shí)段t'的平均出力和每個(gè)光伏電站k在時(shí)段t'的平均出力公式如下：

59、

60、其中：αj和αk分別為風(fēng)電站j、光伏電站k的棄電分配比例，并且滿足

61、進(jìn)一步的，αj和αk的選取按照和的比例確定，即

62、

63、優(yōu)選的，步驟s4.3具體為：

64、若則確定抽水蓄能電站處于抽水蓄能狀態(tài)；若且送電線路具有剩余送電能力，則確定抽水蓄能電站處于發(fā)電狀態(tài)；抽水蓄能電站按照一定的運(yùn)行原則以及抽水蓄能電站出力可行域邊界生成策略確定其在時(shí)段t'的平均出力

65、抽水蓄能電站運(yùn)行特性包括：

66、抽水蓄能電站的運(yùn)行特性需要考慮抽水蓄能電站的投入順序、運(yùn)行原則和機(jī)組類型；

67、所述投入順序?yàn)槌榘l(fā)循環(huán)效率最高的抽水蓄能電站優(yōu)先投入工作，即優(yōu)先抽水蓄能和優(yōu)先發(fā)電；若多個(gè)抽水蓄能電站的抽發(fā)循環(huán)效率相同，則最大蓄能量更大的抽水蓄能電站優(yōu)先投入工作；同時(shí)，抽水蓄能電站投入工作的順序還需要考慮機(jī)組因素，尤其對(duì)于定速機(jī)組；

68、抽水蓄能電站運(yùn)行原則包括兩種：一是“應(yīng)抽盡抽”+“應(yīng)發(fā)盡發(fā)”原則，二是“應(yīng)抽盡抽”+“多日聯(lián)合優(yōu)化發(fā)電”原則；

69、所述機(jī)組類型包括兩種：一是變速機(jī)組，不考慮抽水蓄能電站單機(jī)滿抽要求；二是定速機(jī)組，考慮抽水蓄能電站單機(jī)滿抽要求；不考慮單機(jī)滿抽時(shí)抽水蓄能電站機(jī)組的抽水功率在一定范圍內(nèi)取值連續(xù)，為滿足抽水蓄能電站機(jī)組最大、最小抽水功率約束的任一值；考慮單機(jī)滿抽時(shí)抽水蓄能電站機(jī)組抽水功率只能取機(jī)組的最大抽水功率；抽水蓄能電站的出力根據(jù)各機(jī)組出力情況的不同組合而定；

70、抽水蓄能電站出力既要考慮抽水蓄能電站裝機(jī)容量和機(jī)組檢修安排的約束，還需要考慮抽水蓄能電站時(shí)段蓄能量約束和抽水蓄能電站期初期末蓄能量約束，所述抽水蓄能電站出力可行域邊界生成策略，用于確定抽水蓄能電站出力的可行范圍，具體包括：

71、步驟s4.3.1，抽水蓄能電站出力過(guò)程和抽水蓄能電站蓄能量過(guò)程滿足抽水蓄能電站蓄能量平衡約束方程：

72、

73、其中：

74、em,t'為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'初的蓄能量；和分別為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的抽水功率和發(fā)電功率；和中至少有一個(gè)取值為0且規(guī)定和分別為抽水蓄能電站m的抽水效率和發(fā)電效率；em,t'+1為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'+1末的蓄能量；

75、步驟s4.3.2，如果流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地內(nèi)包含多個(gè)抽水蓄能電站，則按順序依次對(duì)每個(gè)抽水蓄能電站執(zhí)行步驟s4.3.3-步驟s4.3.7：

76、步驟s4.3.3，確定抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的工作狀態(tài)：

77、具體的，根據(jù)當(dāng)前最新的確定抽水蓄能電站m處于抽水蓄能狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)；

78、步驟s4.3.4，初步生成抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的出力可行域邊界其中，和分別為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的出力可行域邊界的上限和下限：

79、若抽水蓄能電站m在時(shí)段t'處于抽水蓄能狀態(tài)，則按公式(13)確定其在時(shí)段t'的出力可行域邊界上限和下限：

80、

81、若抽水蓄能電站m在時(shí)段t'處于發(fā)電狀態(tài)，則按公式(14)確定其在時(shí)段t'的出力可行域邊界上限和下限：

82、

83、其中：和分別為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'考慮抽水蓄能電站裝機(jī)容量和機(jī)組檢修安排后最大抽水功率和最大發(fā)電功率；為流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地在時(shí)段t'的送電線路剩余輸電能力或者送電線路實(shí)際出力與電網(wǎng)要求的送電出力之間的缺口；

84、步驟s4.3.5，生成抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界其中，和分別為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界上限和下限；

85、(1)對(duì)于抽水蓄能電站m，以其調(diào)度期期初蓄能量為基礎(chǔ)，采用正序推算方法，采用公式(15)，生成其在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界：

86、

87、對(duì)于抽水蓄能電站m，以其調(diào)度期期末蓄能量為基礎(chǔ)，采用逆序推算方法，采用公式(16)，生成其在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界：

88、

89、其中：

90、和分別為采用正序推算方法得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'＝0末，即時(shí)段t'＝1初的蓄能量約束邊界上限和下限；

91、和分別為采用逆序推算方法得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'＝t'末的蓄能量約束邊界上限和下限；

92、和分別為抽水蓄能電站m在調(diào)度期初和調(diào)度期末的蓄能量；

93、和分別為采用正序推算方法得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'末的蓄能量約束邊界上限和下限；和分別為采用逆序推算方法得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'末的蓄能量約束邊界上限和下限；

94、和分別為采用正序推算方法得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'-1末的蓄能量約束邊界上限和下限；和分別為采用逆序推算方法得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'+1末的蓄能量約束邊界上限和下限；

95、和em分別為抽水蓄能電站m的最大蓄能量和最小蓄能量；

96、(2)采用公式(17)取包絡(luò)線，生成抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界：

97、

98、其中：和分別為抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界上限和下限；

99、步驟s4.3.6，根據(jù)步驟s4.3.5得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的蓄能量約束邊界以及步驟s4.3.1的抽水蓄能電站蓄能量平衡約束方程，對(duì)步驟s4.3.4得到的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的出力可行域邊界進(jìn)行修正，得到修正后的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的出力可行域邊界其中，和分別為修正后的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的出力可行域邊界的上限和下限；

100、步驟s4.3.7，根據(jù)修正后的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的出力可行域邊界的上限和下限，確定抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的實(shí)際出力根據(jù)確定的抽水蓄能電站m在時(shí)段t'的實(shí)際出力更新再繼續(xù)確定下一個(gè)抽水蓄能電站在時(shí)段t'的實(shí)際出力。

101、本發(fā)明提供的一種考慮長(zhǎng)-短期嵌套修正的流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化調(diào)度運(yùn)行模擬方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

102、本發(fā)明提供一種考慮長(zhǎng)-短期嵌套修正的流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化調(diào)度運(yùn)行模擬方法，在中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建長(zhǎng)-短期嵌套修正模型，充分考慮短期風(fēng)光出力的隨機(jī)波動(dòng)性、短期水電站和抽水蓄能電站的調(diào)節(jié)能力，從而在短期尺度上修正得到流域梯級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地內(nèi)各電源的實(shí)際出力過(guò)程，有利于高比例新能源滲透下水風(fēng)光儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)基地長(zhǎng)期消納與短期并網(wǎng)的有效承接，滿足多能互補(bǔ)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)評(píng)估新能源吸納率等指標(biāo)的精細(xì)化要求。