專利名稱：一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)調(diào)度運行領(lǐng)域，特別涉及一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法及其裝置。
背景技術(shù)：
截至2010年底，中國風(fēng)力發(fā)電累計裝機(jī)容量達(dá)到41827MW，首次超越美國，成為全球最大風(fēng)電裝機(jī)國。風(fēng)電作為“零污染、零排放”的綠色清潔能源，對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排，全面推動我國“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。在全球能源緊缺， 生態(tài)環(huán)境日益惡化的大背影下，電力行業(yè)作為能源消耗和污染物排放大戶，在保證電力安全可靠供應(yīng)的前提下，減少排放及實現(xiàn)“低碳發(fā)展”是大勢所趨。電力系統(tǒng)現(xiàn)有調(diào)度技術(shù)至少存在以下問題傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度以能源消耗量最少為目標(biāo)，忽視了電力生產(chǎn)對于生態(tài)環(huán)境的破壞，沒有體現(xiàn)出“減排”的要求。節(jié)能調(diào)度方法雖然綜合考慮了電力生產(chǎn)的“降耗”和“減排”，但是不能夠很好的評價不同一次能源之間的“環(huán)境效益”，并不太適用于包含大規(guī)模風(fēng)電的電力系統(tǒng)調(diào)度。因此，研究大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，對于整個電力工業(yè)的節(jié)能減排及低碳發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度以能源消耗量最少為目標(biāo)， 忽視了電力生產(chǎn)對于生態(tài)環(huán)境的破壞，沒有體現(xiàn)出“減排”，并且不能夠很好的評價不同一次能源之間的“環(huán)境效益”，并不太適用于包含大規(guī)模風(fēng)電的電力系統(tǒng)調(diào)度等的技術(shù)問題； 提供了一種在兼顧電力生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的同時，更加注重了對于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，既達(dá)到了節(jié)能減排的要求，又推動了電力生產(chǎn)的低碳化的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法及其裝置。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、由電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)采集給定電網(wǎng)系統(tǒng)在下一個調(diào)度周期T內(nèi)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)；其中，T為一個調(diào)度周期內(nèi)的小時數(shù)；步驟2、由低碳調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)所采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)電場和每臺發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值；步驟3、由電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)低碳調(diào)度系統(tǒng)獲取的風(fēng)電場和發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值制定新的發(fā)電執(zhí)行計劃；步驟4、由發(fā)電執(zhí)行系統(tǒng)將上述電力系統(tǒng)調(diào)度中心制定的新的發(fā)電執(zhí)行計劃發(fā)送到風(fēng)電場和火電廠進(jìn)行執(zhí)行。在上述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，所述的步驟1中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括風(fēng)電場預(yù)測出力值Pw、有功負(fù)荷預(yù)測值PD、發(fā)電機(jī)i的出力值下限Pimin、發(fā)電機(jī)i的出力值上限Pimax、發(fā)電機(jī)i的最大下爬坡速率1·/° 、發(fā)電機(jī)i的最大上爬坡速率riup、 發(fā)電機(jī)i的最小連續(xù)停運小時數(shù)Tifm、發(fā)電機(jī)i的最小連續(xù)運行小時數(shù)TTm、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用率η、風(fēng)電穿透功率極限系數(shù)Sw、支路ij的約束條件Pumax、支路數(shù)量N和發(fā)電機(jī)數(shù)量G。在上述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，所述的步驟2中， 獲取風(fēng)電場和每臺發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值的獲取方法基于目標(biāo)函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1、由電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)采集給定電網(wǎng)系統(tǒng)在下一個調(diào)度周期T內(nèi)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)；其中，T為一個調(diào)度周期內(nèi)的小時數(shù)；步驟2、由低碳調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)所采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)電場和每臺發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值；步驟3、由電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)低碳調(diào)度系統(tǒng)獲取的風(fēng)電場和發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值制定新的發(fā)電執(zhí)行計劃；步驟4、由發(fā)電執(zhí)行系統(tǒng)將上述電力系統(tǒng)調(diào)度中心制定的新的發(fā)電執(zhí)行計劃發(fā)送到風(fēng)電場和火電廠進(jìn)行執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，所述的步驟1中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括風(fēng)電場預(yù)測出力值？,、有功負(fù)荷預(yù)測值PD、發(fā)電機(jī)i的出力值下限Pimin、發(fā)電機(jī)i的出力值上限ΡΓΧ、發(fā)電機(jī)i的最大下爬坡速率r/。 、發(fā)電機(jī)i 的最大上爬坡速率Aup、發(fā)電機(jī)i的最小連續(xù)停運小時數(shù)Tifm、發(fā)電機(jī)i的最小連續(xù)運行小時數(shù)rITin、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用率η、風(fēng)電穿透功率極限系數(shù)δ w、支路ij的約束條件Pumax、支路數(shù)量N和發(fā)電機(jī)數(shù)量G。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，所述的步驟2中，獲取風(fēng)電場和每臺發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值的獲取方法基于目標(biāo)函數(shù)IrinF1 =min_ t=\ i=\ _maxF2= max XX^7I1MPltWa_ ，u=i TllMpltWa + kEC02 _其中，G為發(fā)電機(jī)數(shù)量；Pit為發(fā)電機(jī)i在t時段的有功出力值；Iit為發(fā)電機(jī)i在t時段的運行狀態(tài)，Iit = 1表示運行，Iit = O表示停機(jī)；fit(Pit)為發(fā)電機(jī)i在t時段的運行耗能；Sit表示發(fā)電機(jī)i在t時段的啟動耗能，它與停機(jī)時間τ i的長短有關(guān)；Jiie為發(fā)電機(jī)i 的發(fā)電效率；I(Pit)表示發(fā)電機(jī)i的發(fā)電效率Hi J逭有功功率Pit變化的函數(shù)關(guān)系式；θ α 為發(fā)電機(jī)所使用燃料的低位發(fā)熱量；k表示標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時的熱量損失系數(shù)；Ec02表示火電廠排放的C02、SO2和NOx等污染氣體經(jīng)過折算后的等價CO2排放量； 其具體操作步驟如下步驟3. 1、由模糊隸屬模塊根據(jù)模糊優(yōu)化方法將上述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換為模糊隸屬度函數(shù)；步驟3. 2、由約束模塊將上述已轉(zhuǎn)換的模糊隸屬函數(shù)中加入約束條件后構(gòu)成由模糊隸屬度函數(shù)和約束條件構(gòu)成的低碳調(diào)度數(shù)學(xué)模型；步驟3. 3、由有功負(fù)荷分配值獲取模塊根據(jù)上述已加入約束條件的模糊隸屬函數(shù)得到輸出最優(yōu)解，即最優(yōu)有功負(fù)荷分配值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，所述的=乂，其中，a,發(fā)電機(jī)耗能特性曲線的常數(shù)項；bi 發(fā)電機(jī)耗能特性曲線的一次項；ci 發(fā)電機(jī)耗能特性曲線的二次項； 所述的
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，所述的步驟3. 2中，約束模塊加入約束條件基于下述公式約束條件1、系統(tǒng)有功平衡約束
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，，其特征在于，所述的步驟3. 1中，模糊隸屬模塊將上述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換為模糊隸屬函數(shù)的具體步驟如下步驟3. 11、將上述目標(biāo)函數(shù)即發(fā)電機(jī)資源消耗量最少化HiinF1以及能源環(huán)境效益最優(yōu)化HiaxF2轉(zhuǎn)化為隸屬度函數(shù)，表達(dá)式分別為 發(fā)電機(jī)資源消耗量最少化
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法，其特征在于，所述的步驟3. 3中，有功負(fù)荷分配值獲取模塊獲取得到輸出最優(yōu)解的具體方法基于粒子群算法和禁忌搜索算法，其具體步驟如下步驟3. 31、由適應(yīng)度值計算單元根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)和發(fā)電機(jī)運行數(shù)據(jù)計算出兩個子目標(biāo)函數(shù)
8.一種用于權(quán)利要求1所述的一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法的裝置，包括電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)以及分別與電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)相連的低碳調(diào)度系統(tǒng)和發(fā)電執(zhí)行系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法的裝置，其特征在于，所述的電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)包括模糊隸屬模塊、約束模塊以及有功負(fù)荷分配值獲取模塊，所述的有功負(fù)荷分配值獲取模塊還包括依次相連的適應(yīng)度值計算單元、極值獲取單元、粒子速度位置更新單元、禁忌搜索單元、極值更新單元以及輸出判斷單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度方法及其裝置，包括以下步驟步驟1、由電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)采集給定電網(wǎng)系統(tǒng)在下一個調(diào)度周期內(nèi)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)；步驟2、由低碳調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)所采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)電場和每臺發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值；步驟3、由電力系統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)低碳調(diào)度系統(tǒng)獲取的風(fēng)電場和發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷分配值制定新的發(fā)電執(zhí)行計劃；步驟4、由發(fā)電執(zhí)行系統(tǒng)將上述電力系統(tǒng)調(diào)度中心制定的新的發(fā)電執(zhí)行計劃發(fā)送到風(fēng)電場和火電廠進(jìn)行執(zhí)行。本發(fā)明具有如下優(yōu)點兼顧電力生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的同時，更加注重了對于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，既達(dá)到了節(jié)能減排的要求，又推動了電力生產(chǎn)的低碳化。
文檔編號H02J3/46GK102170129SQ20111010192
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者劉棟, 趙簡, 陳道君, 龔慶武 申請人:武漢大學(xué)