本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)新能源并網(wǎng)調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種基于混合電源多時(shí)間尺度互補(bǔ)的優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境問題和能源枯竭問題的日益加劇，風(fēng)能和太陽能等可再生能源得到了極大的發(fā)展，所占能源比重大幅上升。然而由于風(fēng)能和太陽能所具有的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性以及反調(diào)峰特性，大規(guī)模新能源并網(wǎng)給電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

異質(zhì)能源是指能源種類和出力特性不同的能源。風(fēng)光水火等異質(zhì)能源在出力時(shí)空特性以及調(diào)節(jié)能力上具有一定的互補(bǔ)性，且其互補(bǔ)特性強(qiáng)弱與時(shí)間尺度有關(guān)。充分利用異質(zhì)能源之間的互補(bǔ)特性，形成混合系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行可有效緩解單一風(fēng)力或光伏發(fā)電帶來的波動(dòng)性和反調(diào)峰特性。然而，目前多是針對(duì)單一日前時(shí)間尺度下互補(bǔ)調(diào)度策略的研究，鮮有日內(nèi)時(shí)間尺度的互補(bǔ)調(diào)度決策，由于日前風(fēng)光預(yù)測(cè)存在較大偏差，實(shí)際情況下互補(bǔ)系統(tǒng)的互補(bǔ)效果往往大打折扣，日前計(jì)劃確定的混合電源出力對(duì)實(shí)際負(fù)荷曲線的平滑效果也十分有限，從而導(dǎo)致調(diào)度壓力和發(fā)電費(fèi)用的增加。

目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)短期調(diào)度主要采用日前調(diào)度計(jì)劃和agc相結(jié)合的調(diào)度方式，時(shí)間尺度跨度大、調(diào)度模式較粗放，難以適應(yīng)大規(guī)模新能源接入后的電網(wǎng)調(diào)度，現(xiàn)有一些研究通過多時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃的協(xié)調(diào)配合來提高電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力。然而，現(xiàn)有研究幾乎都只是針對(duì)含風(fēng)電簡(jiǎn)單混合系統(tǒng)的多時(shí)間尺度調(diào)度模型，極少考慮光伏，沒有利用能源間的互補(bǔ)特性，同時(shí)，在棄風(fēng)棄光約束的處理上也比較簡(jiǎn)單。

基于此，希望有一種基于混合電源多時(shí)間尺度互補(bǔ)的優(yōu)化調(diào)度方法可以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于混合電源多時(shí)間尺度互補(bǔ)的優(yōu)化調(diào)度方法，解決目前單一的互補(bǔ)系統(tǒng)日前調(diào)度模型難以保證互補(bǔ)系統(tǒng)實(shí)際的互補(bǔ)及平抑效果的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于混合電源多時(shí)間尺度互補(bǔ)的優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟：

步驟一、利用異質(zhì)能源之間的互補(bǔ)特性將風(fēng)電機(jī)組、光伏電站和水電機(jī)組打捆成虛擬電源vp聯(lián)合運(yùn)行，并定義負(fù)荷跟蹤指標(biāo)來表征虛擬電源vp對(duì)負(fù)荷的跟蹤能力，使虛擬電源vp出力能很好地追蹤負(fù)荷曲線，負(fù)荷曲線扣除虛擬電源vp出力后為優(yōu)化負(fù)荷曲線，該優(yōu)化負(fù)荷曲線即為火電出力曲線；

步驟二、建立包含虛擬電源vp優(yōu)化調(diào)度層和火電優(yōu)化調(diào)度層的日前24h計(jì)劃模型，虛擬電源vp優(yōu)化調(diào)度層以負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr最小為目標(biāo)函數(shù)，火電優(yōu)化調(diào)度層以火力發(fā)電成本最小為目標(biāo)函數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)風(fēng)光水火四種能源的日前24h調(diào)度；

步驟三、建立包含兩層計(jì)劃的日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃模型，第一層以本調(diào)度時(shí)段內(nèi)優(yōu)化負(fù)荷曲線不發(fā)生變動(dòng)為目標(biāo)，第二層以本時(shí)段內(nèi)火電出力調(diào)整成本和啟停成本最低為目標(biāo)，并設(shè)置遞進(jìn)修正的棄風(fēng)棄光約束，由此實(shí)現(xiàn)風(fēng)光水火四種能源的日內(nèi)4h調(diào)度；

步驟四：建立包含兩層計(jì)劃的實(shí)時(shí)15min計(jì)劃模型，第一層以下一調(diào)度時(shí)刻優(yōu)化負(fù)荷曲線的值不發(fā)生變動(dòng)為目標(biāo)，第二層以下一調(diào)度時(shí)刻火電出力調(diào)整成本最低為目標(biāo)，并設(shè)置遞進(jìn)修正的棄風(fēng)棄光約束，由此實(shí)現(xiàn)風(fēng)光水火四種能源的實(shí)時(shí)15min調(diào)度。

步驟二所述日前24h計(jì)劃模型按如下方法建立：

日前24h計(jì)劃分為2層，第一層為vp優(yōu)化調(diào)度層，第二層為火電優(yōu)化調(diào)度層，第一層以負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr最小為目標(biāo)函數(shù)，得到vp出力曲線和日前優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.24h；接著，在日前優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.24h上安排常規(guī)火電的工作位置，以火電機(jī)組總發(fā)電成本最低為第二層的目標(biāo)函數(shù)；目標(biāo)函數(shù)如下：

minnr＝m1dt+m2ds+m3dc

(7)

式中：dt為vp出力相對(duì)于負(fù)荷的波動(dòng)率，dt越小，vp出力曲線與負(fù)荷曲線越接近，即vp對(duì)負(fù)荷的跟蹤能力越好；ds為負(fù)荷波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差，dc為負(fù)荷功率變化率，這兩個(gè)指標(biāo)共同表征經(jīng)vp平抑后優(yōu)化負(fù)荷曲線pr的波動(dòng)特性，值越小代表優(yōu)化負(fù)荷曲線pr越平滑、波動(dòng)越??；t為調(diào)度周期；為t時(shí)段內(nèi)負(fù)荷平均值；pl.t為t時(shí)刻的負(fù)荷；pv.t為t時(shí)刻vp的總出力，pv.t＝pw.t+pp.t+ph.t；pw.t、pp.t、ph.t分別為t時(shí)刻風(fēng)電、光伏及水電的出力；pr.t為t時(shí)刻優(yōu)化負(fù)荷曲線的值，pr.t＝pl.t-pv.t；為t時(shí)段內(nèi)優(yōu)化負(fù)荷曲線的平均值；pr.max和pr.min分別為優(yōu)化負(fù)荷曲線的最大值和最小值；m1、m2、m3分別為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，可根據(jù)各指標(biāo)的重要性調(diào)整權(quán)重系數(shù)大?。?imgfile="bda0001303436270000036.gif"wi="91"he="69"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>為日前24h計(jì)劃劃分的時(shí)段數(shù)；ng為火電機(jī)組總數(shù)目；ui.t為日前24h計(jì)劃所確定的火電機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停狀態(tài)；pg.i.t為日前24h計(jì)劃所確定的火電機(jī)組i在t時(shí)刻的出力狀況；si為火電機(jī)組i的啟動(dòng)成本；ai、bi、ci為火電機(jī)組i的經(jīng)濟(jì)特性參數(shù)；

約束條件如下：

1)功率平衡約束：

2)機(jī)組有功出力約束：

式中：pw.max為風(fēng)電機(jī)組的出力上限；pp.max為光伏電站的出力上限；ph.min和ph.max分別為水電機(jī)組的出力下限和出力上限；pmin.i和pmax.i分別為火電機(jī)組i的出力下限和出力上限；

3)機(jī)組爬坡能力約束：

式中：ru.i、rd.i分別為火電機(jī)組i的爬坡速率和滑坡速率；

4)機(jī)組最小開停機(jī)時(shí)間約束：

式中：分別為火電機(jī)組i到t-1時(shí)刻已連續(xù)開機(jī)時(shí)間和已連續(xù)停機(jī)的時(shí)間；分別為火電機(jī)組i的最小連續(xù)開機(jī)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間；

5)棄風(fēng)/棄光約束：

式中：δ1、δ2分別為允許的最大棄風(fēng)率和最大棄光率；和分別為t時(shí)刻最大風(fēng)電和光伏可用出力；

6)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束：

rst＝rt.st+rh.st≥αpw.t+βpp.t+γpl.t

(14)

式中：rst為t時(shí)刻系統(tǒng)所能增加的旋轉(zhuǎn)備用總?cè)萘?，rt.st、rh.st分別表示t時(shí)刻火電機(jī)組和水電機(jī)組所能增加的旋轉(zhuǎn)備用量；α為系統(tǒng)風(fēng)電出力預(yù)測(cè)誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)備用的需求系數(shù)；β為光伏出力預(yù)測(cè)誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)備用的需求系數(shù)；γ為負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)備用的需求系數(shù)。

步驟三所述日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃模型按如下方法建立：

日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃包含vp優(yōu)化調(diào)度層和火電優(yōu)化調(diào)度層兩層計(jì)劃；vp優(yōu)化調(diào)度層直接以[t+1,t+17]時(shí)段的日內(nèi)4h優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.4h.t與日前24h優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.24h.t相同為目標(biāo)函數(shù)來修正水電出力，超出水電調(diào)節(jié)范圍的才更改pr.4h.t即調(diào)整火電出力計(jì)劃；火電優(yōu)化調(diào)度層以本時(shí)段內(nèi)火電出力調(diào)整成本和啟停成本最低為目標(biāo)函數(shù)；火電機(jī)組組合狀態(tài)的微調(diào)主要是按照優(yōu)先順序法確定的機(jī)組開機(jī)優(yōu)先權(quán)來安排中小火電機(jī)組的快速啟停；

目標(biāo)函數(shù)如下：

pr.4h.t＝pr.24h.t

(15)

式中：pr.4h.t、pr.24h.t分別為[t+1,t+17]時(shí)段內(nèi)日內(nèi)4h和日前24h優(yōu)化負(fù)荷曲線的值；為日內(nèi)4h滾動(dòng)周期的時(shí)段數(shù)；εi.t為火電機(jī)組單位出力調(diào)整成本，其值等于滿負(fù)荷運(yùn)行條件下機(jī)組的平均單位出力成本，優(yōu)先調(diào)用單位出力調(diào)整成本低的機(jī)組；δpg.i.t為火電機(jī)組i在t時(shí)刻的出力調(diào)整量，調(diào)整量是當(dāng)前調(diào)度計(jì)劃相對(duì)于前一時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃而言；

約束條件如下：

1)棄風(fēng)棄光約束：

式中：ww.24h.t、wp.24h.t分別為日前計(jì)劃在[t+1,t+17]時(shí)段內(nèi)所確定的棄風(fēng)、棄光容量；δww.4h.t、δwp.4h.t分別為日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃在該時(shí)段內(nèi)所允許增加的棄風(fēng)、棄光容量調(diào)整量，調(diào)整系數(shù)λ1、λ2按需求設(shè)置，c1、c2為常數(shù)；

2)機(jī)組最小開停機(jī)時(shí)間約束：

啟停時(shí)間小于4h的機(jī)組才參與啟停，即

式中，tstart.i和tstop.i分別為機(jī)組i的啟停時(shí)間。

步驟四所述實(shí)時(shí)15min計(jì)劃模型按如下方法建立：

實(shí)時(shí)15min計(jì)劃通過令下一調(diào)度時(shí)刻的實(shí)時(shí)15min優(yōu)化負(fù)荷曲線的取值pr.min.t與日內(nèi)4h優(yōu)化負(fù)荷曲線的取值pr.4h.t相同作為第一層優(yōu)化目標(biāo)，以調(diào)整vp出力，同時(shí)以火電機(jī)組實(shí)時(shí)調(diào)整成本最小為第二層優(yōu)化目標(biāo)；目標(biāo)函數(shù)如下：

pr.min.t＝pr.4h.t

(19)

棄風(fēng)棄光約束：

式中：pr.min.t、pr.4h.t分別為t時(shí)刻實(shí)時(shí)15min和日內(nèi)4h優(yōu)化負(fù)荷曲線的值；ww.4h.t、wp.4h.t分別為日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃在t時(shí)刻所確定的棄風(fēng)、棄光容量；δww.min.t、δwp.min.t分別為實(shí)時(shí)15min調(diào)度計(jì)劃在t時(shí)刻所允許增加的棄風(fēng)、棄光容量調(diào)整量，調(diào)整系數(shù)λ3、λ4按需求設(shè)置，c3、c4為常數(shù)。

步驟二所述負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr最小的目標(biāo)函數(shù)基于螢火蟲算法完成，具體方法為，

2.1)首先隨機(jī)初始化水電機(jī)組一個(gè)調(diào)度日各個(gè)時(shí)刻的初代種群；

2.2)判斷機(jī)組有功出力約束是否滿足，若滿足則通過式(7)計(jì)算單個(gè)螢火蟲的個(gè)體滿意度，若不滿足則以罰函數(shù)的形式加入目標(biāo)函數(shù)；

2.3)更新螢火蟲位置，產(chǎn)生新個(gè)體，同時(shí)保留舊螢火蟲位置；

2.4)計(jì)算新個(gè)體位置的個(gè)體滿意度，將新舊螢火蟲位置合并排序，選擇最優(yōu)的n個(gè)個(gè)體進(jìn)入下一次迭代優(yōu)化；

2.5)判斷是否滿足迭代次數(shù)，若滿足則輸出最優(yōu)個(gè)體，即最優(yōu)水電機(jī)組出力曲線以及優(yōu)化負(fù)荷曲線，若不滿足則返回步驟2.3)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1)本發(fā)明通過定義負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr，使得vp出力可以很好地跟蹤負(fù)荷曲線的波動(dòng)，從而有效平抑火電出力曲線。

2)本發(fā)明通過設(shè)置遞進(jìn)修正的棄風(fēng)棄光約束，使前一尺度調(diào)度計(jì)劃中棄風(fēng)棄光容量更多的時(shí)段在下一尺度調(diào)度計(jì)劃中具有更大的棄風(fēng)棄光上調(diào)裕度，從而有效避免可能出現(xiàn)的風(fēng)光消納困難的情況，緩解間歇性電源的反調(diào)峰特性，以少量的棄風(fēng)棄光換取vp互補(bǔ)效果和追蹤能力的最大化。

3)本發(fā)明通過日內(nèi)多時(shí)間尺度的互補(bǔ)調(diào)度計(jì)劃，滾動(dòng)修正水電和火電出力，始終保持vp對(duì)負(fù)荷的良好追蹤，從而保證互補(bǔ)系統(tǒng)實(shí)際的互補(bǔ)和平抑效果。同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了火電機(jī)組的遞進(jìn)調(diào)節(jié)，有效減輕了調(diào)度人員及agc機(jī)組的調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)。

整個(gè)調(diào)度計(jì)劃將異質(zhì)能源互補(bǔ)發(fā)電與多時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，為多種新能源并網(wǎng)問題提供了有價(jià)值的解決方案。

附圖說明

圖1-本發(fā)明的調(diào)度方法總體流程圖。

圖2-各時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃示意圖。

圖3-vp優(yōu)化調(diào)度層螢火蟲算法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

本發(fā)明基于混合電源多時(shí)間尺度互補(bǔ)的優(yōu)化調(diào)度方法，其總體流程如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟一、利用異質(zhì)能源之間的互補(bǔ)特性將風(fēng)光水打捆成虛擬電源(vp)，并定義負(fù)荷跟蹤指標(biāo)來表征vp對(duì)負(fù)荷的跟蹤能力，使vp出力能很好地追蹤負(fù)荷曲線，負(fù)荷曲線扣除vp出力后為優(yōu)化負(fù)荷曲線；

所述步驟一的具體步驟為：

從出力時(shí)空特性和調(diào)節(jié)能力兩方面綜合考慮，將風(fēng)光水三種能源配置為vp，即風(fēng)光水電站。為了評(píng)價(jià)vp出力對(duì)負(fù)荷曲線的跟蹤能力，定義負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr，nr越小，代表vp出力曲線對(duì)負(fù)荷曲線的跟蹤和平滑效果越好，nr的定義式如下：

nr＝m1dt+m2ds+m3dc

(1)

pv.t＝pw.t+pp.t+ph.t

(3)

pr.t＝pl.t-pv.t

(5)

式中：dt為vp出力相對(duì)于負(fù)荷的波動(dòng)率，dt越小，vp出力曲線與負(fù)荷曲線越接近，即vp對(duì)負(fù)荷的跟蹤能力越好；ds為負(fù)荷波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差^[24]，dc為負(fù)荷功率變化率，這兩個(gè)指標(biāo)共同表征經(jīng)vp平抑后優(yōu)化負(fù)荷曲線pr的波動(dòng)特性，值越小代表優(yōu)化負(fù)荷曲線pr越平滑、波動(dòng)越??；t為調(diào)度周期；為t時(shí)段內(nèi)負(fù)荷平均值；pl.t為t時(shí)刻的負(fù)荷；pv.t為t時(shí)刻vp的總出力；pw.t、pp.t、ph.t分別為t時(shí)刻風(fēng)電、光伏及水電的出力；pr.t為t時(shí)刻優(yōu)化負(fù)荷曲線的值；為t時(shí)段內(nèi)優(yōu)化負(fù)荷曲線的平均值；pr.max和pr.min分別為優(yōu)化負(fù)荷曲線的最大值和最小值；m1、m2、m3分別為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，可根據(jù)各指標(biāo)的重要性調(diào)整權(quán)重系數(shù)大小。

步驟二、建立包含vp優(yōu)化調(diào)度層和火電優(yōu)化調(diào)度層的日前24h計(jì)劃模型，分別以負(fù)荷跟蹤指標(biāo)和火力發(fā)電成本最小為目標(biāo)函數(shù)；

所述步驟二的具體步驟為：

日前24h計(jì)劃分為2層，即vp優(yōu)化調(diào)度層和火電優(yōu)化調(diào)度層，每層需要遵循一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。第一層以負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr最小為目標(biāo)函數(shù)，得到vp出力曲線和日前優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.24h。接著，在pr.24h上安排常規(guī)火電的工作位置，以火電機(jī)組總發(fā)電成本最低為第二層的目標(biāo)函數(shù)。

目標(biāo)函數(shù)如下：

minnr＝m1dt+m2ds+m3dc

(7)

式中：日前24h計(jì)劃劃分的時(shí)段數(shù)；ng為火電機(jī)組總數(shù)目；ui.t為日前24h計(jì)劃所確定的火電機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停狀態(tài)；pg.i.t為日前24h計(jì)劃所確定的火電機(jī)組i在t時(shí)刻的出力狀況；si為火電機(jī)組i的啟動(dòng)成本；ai、bi、ci為火電機(jī)組i的經(jīng)濟(jì)特性參數(shù)。

約束條件如下：

1)功率平衡約束。

2)機(jī)組有功出力約束。

式中：pw.max為風(fēng)電機(jī)組的出力上限；pp.max為光伏電站的出力上限；ph.min和ph.max分別為水電機(jī)組的出力下限和出力上限；pmin.i和pmax.i分別為火電機(jī)組i的出力下限和出力上限。

3)機(jī)組爬坡能力約束。

式中：ru.i、rd.i分別為火電機(jī)組i的爬坡速率和滑坡速率。

4)機(jī)組最小開停機(jī)時(shí)間約束。

式中：分別為火電機(jī)組i到t-1時(shí)刻已連續(xù)開機(jī)時(shí)間和已連續(xù)停機(jī)的時(shí)間；分別為火電機(jī)組i的最小連續(xù)開機(jī)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間。

5)棄風(fēng)/棄光約束。

式中：δ1、δ2分別為允許的最大棄風(fēng)率和最大棄光率；和分別為t時(shí)刻最大風(fēng)電和光伏可用出力。

6)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束。

rst＝rt.st+rh.st≥αpw.t+βpp.t+γpl.t

(14)

式中：rst為t時(shí)刻系統(tǒng)所能增加的旋轉(zhuǎn)備用總?cè)萘?，rt.st、rh.st分別表示t時(shí)刻火電機(jī)組和水電機(jī)組所能增加的旋轉(zhuǎn)備用量；α為系統(tǒng)風(fēng)電出力預(yù)測(cè)誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)備用的需求系數(shù)；β為光伏出力預(yù)測(cè)誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)備用的需求系數(shù)；γ為負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差對(duì)旋轉(zhuǎn)備用的需求系數(shù)。

步驟三、建立包含兩層計(jì)劃的日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃模型，第一層以本調(diào)度時(shí)段內(nèi)優(yōu)化負(fù)荷曲線不發(fā)生變動(dòng)為目標(biāo)，第二層以本時(shí)段內(nèi)火電出力調(diào)整成本和啟停成本最低為目標(biāo)，并設(shè)置遞進(jìn)修正的棄風(fēng)棄光約束；

所述步驟三的具體步驟為：

對(duì)于當(dāng)前時(shí)刻t，依據(jù)最新未來4h風(fēng)、光及負(fù)荷超短期預(yù)測(cè)值，在保證vp追蹤能力的前提下，重新規(guī)劃[t+1,t+17]時(shí)段水電和火電機(jī)組出力及機(jī)組組合狀態(tài)。同時(shí)，為避免日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃反復(fù)調(diào)節(jié)，僅對(duì)[t+16,t+17]時(shí)段進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。

日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃仍包含vp優(yōu)化調(diào)度層和火電優(yōu)化調(diào)度層兩層計(jì)劃。vp優(yōu)化調(diào)度層直接以[t+1,t+17]時(shí)段的日內(nèi)4h優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.4h.t與日前24h優(yōu)化負(fù)荷曲線pr.24h.t相同為目標(biāo)函數(shù)來修正水電出力，超出水電調(diào)節(jié)范圍的才更改pr.4h.t即調(diào)整火電出力計(jì)劃?；痣妰?yōu)化調(diào)度層以本時(shí)段內(nèi)火電出力調(diào)整成本和啟停成本最低為目標(biāo)函數(shù)。火電機(jī)組組合狀態(tài)的微調(diào)主要是按照優(yōu)先順序法確定的機(jī)組開機(jī)優(yōu)先權(quán)來安排中小火電機(jī)組的快速啟停。

目標(biāo)函數(shù)如下：

pr.4h.t＝pr.24h.t

(15)

式中：pr.4h.t、pr.24h.t分別為[t+1,t+17]時(shí)段內(nèi)日內(nèi)4h和日前24h優(yōu)化負(fù)荷曲線的值；為日內(nèi)4h滾動(dòng)周期的時(shí)段數(shù)；εi.t為火電機(jī)組單位出力調(diào)整成本，其值等于滿負(fù)荷運(yùn)行條件下機(jī)組的平均單位出力成本，優(yōu)先調(diào)用單位出力調(diào)整成本低的機(jī)組；δpg.i.t為火電機(jī)組i在t時(shí)刻的出力調(diào)整量，調(diào)整量是當(dāng)前調(diào)度計(jì)劃相對(duì)于前一尺度調(diào)度計(jì)劃而言。

約束條件如下：

3)棄風(fēng)棄光約束。

式中：ww.24h.t、wp.24h.t分別為日前計(jì)劃在[t+1,t+17]時(shí)段內(nèi)所確定的棄風(fēng)、棄光容量；δww.4h.t、δwp.4h.t分別為日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃在該時(shí)段內(nèi)所允許增加的棄風(fēng)、棄光容量調(diào)整量，調(diào)整系數(shù)λ1、λ2按需求設(shè)置，c1、c2為常數(shù)。

由于日前計(jì)劃中棄風(fēng)棄光量越多的時(shí)段，實(shí)際調(diào)度中越容易出現(xiàn)較強(qiáng)的反調(diào)峰特性，風(fēng)光消納越容易出現(xiàn)困難，通過這樣的修正，可以使得日前計(jì)劃中棄風(fēng)棄光量更大的時(shí)段，在日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃中具有更大的棄風(fēng)棄光上調(diào)裕度，有效避免可能出現(xiàn)的風(fēng)光消納困難的情況，從而優(yōu)化互補(bǔ)系統(tǒng)的實(shí)際互補(bǔ)和平抑效果，減少火電出力的波動(dòng)，提升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

4)機(jī)組最小開停機(jī)時(shí)間約束。

啟停時(shí)間小于4h的機(jī)組才參與啟停，即

式中，tstart.i和tstop.i分別為機(jī)組i的啟停時(shí)間。

其余約束與日前24h計(jì)劃類似。

步驟四：建立包含兩層計(jì)劃的實(shí)時(shí)15min計(jì)劃模型，第一層以下一調(diào)度時(shí)刻優(yōu)化負(fù)荷曲線的值不發(fā)生變動(dòng)為目標(biāo)，第二層以下一調(diào)度時(shí)刻火電出力調(diào)整成本最低為目標(biāo)，并設(shè)置遞進(jìn)修正的棄風(fēng)棄光約束。

所述步驟四的具體步驟為：

實(shí)時(shí)15min計(jì)劃通過令下一調(diào)度時(shí)刻的實(shí)時(shí)15min優(yōu)化負(fù)荷曲線的取值pr.min.t與日內(nèi)4h優(yōu)化負(fù)荷曲線的取值pr.4h.t相同來調(diào)整vp出力，同時(shí)，由于上一時(shí)間尺度下的超短期預(yù)測(cè)精度已經(jīng)較高，故本時(shí)間尺度下水電和火電出力調(diào)整量較小，且機(jī)組組合狀態(tài)不發(fā)生調(diào)整。此時(shí)以火電機(jī)組實(shí)時(shí)調(diào)整成本最小為目標(biāo)，且無機(jī)組啟停費(fèi)用項(xiàng)。

目標(biāo)函數(shù)如下：

pr.min.t＝pr.4h.t

(19)

棄風(fēng)棄光約束：

式中：pr.min.t、pr.4h.t分別為t時(shí)刻實(shí)時(shí)15min和日內(nèi)4h優(yōu)化負(fù)荷曲線的值；ww.4h.t、wp.4h.t分別為日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃在t時(shí)刻所確定的棄風(fēng)、棄光容量；δww.min.t、δwp.min.t分別為實(shí)時(shí)15min調(diào)度計(jì)劃在t時(shí)刻所允許增加的棄風(fēng)、棄光容量調(diào)整量，調(diào)整系數(shù)λ3、λ4按需求設(shè)置，c3、c4為常數(shù)。

其余約束與日前24h計(jì)劃類似。

步驟五：基于螢火蟲算法完成日前24h計(jì)劃的第一層優(yōu)化，即vp的優(yōu)化調(diào)度，然后，通過改進(jìn)粒子群算法(ipso)的滾動(dòng)計(jì)算來求解得出多種時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃下火電機(jī)組的機(jī)組組合狀態(tài)、工作位置、發(fā)電總費(fèi)用等。

所述步驟五的具體步驟為：

動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的求解主要包括兩部分：vp優(yōu)化調(diào)度層的求解和火電機(jī)組滾動(dòng)優(yōu)化調(diào)度層的求解。首先通過螢火蟲算法(fa)完成日前24h計(jì)劃的第一層優(yōu)化，即vp的優(yōu)化調(diào)度，求取使負(fù)荷跟蹤度nr最小的水電機(jī)組的出力曲線，基本步驟如圖3所示：

1)首先隨機(jī)初始化水電機(jī)組一個(gè)調(diào)度日各個(gè)時(shí)刻的初代種群。

2)判斷式(10)約束是否滿足，若滿足則計(jì)算單個(gè)螢火蟲的個(gè)體滿意度式(7)，若不滿足則以罰函數(shù)的形式加入目標(biāo)函數(shù)。

3)更新螢火蟲位置，產(chǎn)生新個(gè)體，同時(shí)保留舊螢火蟲位置。

4)計(jì)算新個(gè)體位置的個(gè)體滿意度，將新舊螢火蟲位置合并排序，選擇最優(yōu)的n個(gè)個(gè)體進(jìn)入下一次迭代優(yōu)化。

5)判斷是否滿足迭代次數(shù)，若滿足則輸出最優(yōu)個(gè)體，即最優(yōu)水電機(jī)組出力曲線以及優(yōu)化負(fù)荷曲線，若不滿足則返回步驟3)。

完成vp優(yōu)化調(diào)度層的求解后，再采用優(yōu)先順序法求取各機(jī)組的啟停機(jī)順序，然后通過改進(jìn)粒子群算法(ipso)的滾動(dòng)計(jì)算來求解得出多種時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃下火電機(jī)組的機(jī)組組合狀態(tài)、工作位置、發(fā)電總費(fèi)用等。

由于互補(bǔ)系統(tǒng)的互補(bǔ)效果以及vp對(duì)負(fù)荷的跟蹤能力隨時(shí)間步長(zhǎng)的減少而提高，故本發(fā)明建立了含日前24h計(jì)劃、日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃和實(shí)時(shí)15min計(jì)劃在內(nèi)的三種時(shí)間尺度的調(diào)度計(jì)劃，如圖2所示。利用不斷更新的預(yù)測(cè)信息，考慮不同時(shí)間尺度下的互補(bǔ)特性，滾動(dòng)修正水電、火電調(diào)度計(jì)劃和棄風(fēng)棄光約束，從而保持vp對(duì)負(fù)荷的良好追蹤，有效提升互補(bǔ)系統(tǒng)實(shí)際的互補(bǔ)和平抑效果，并逐級(jí)減輕火電調(diào)度壓力，最終達(dá)到兼顧系統(tǒng)調(diào)節(jié)效益、環(huán)保效益以及經(jīng)濟(jì)效益的目的。

日前24h計(jì)劃在每日24：00制定一次，根據(jù)日前24h共96個(gè)時(shí)段的風(fēng)、光及負(fù)荷的短期預(yù)測(cè)值，利用多種異質(zhì)能源的互補(bǔ)特性，通過負(fù)荷跟蹤指標(biāo)nr安排水電機(jī)組出力，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步安排火電機(jī)組的啟停機(jī)計(jì)劃和大致出力計(jì)劃。

日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃每15min滾動(dòng)制定一次，在日前24h計(jì)劃基礎(chǔ)上，依據(jù)最新上報(bào)的未來4h風(fēng)、光及負(fù)荷超短期預(yù)測(cè)值，在保證vp對(duì)負(fù)荷良好追蹤的前提下，對(duì)[t+1,t+17]時(shí)段的發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)為避免反復(fù)調(diào)整日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃，僅對(duì)[t+16,t+17]時(shí)段的水電、火電出力和機(jī)組組合狀態(tài)進(jìn)行實(shí)際在線修正控制。

實(shí)時(shí)15min計(jì)劃也是每15min滾動(dòng)制定一次，在日內(nèi)4h滾動(dòng)計(jì)劃確定的機(jī)組出力值基礎(chǔ)上，依據(jù)最新的未來15min實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值，對(duì)下一個(gè)調(diào)度時(shí)段(未來15min)的機(jī)組出力值進(jìn)行在線修正。

本發(fā)明整個(gè)調(diào)度計(jì)劃將異質(zhì)能源互補(bǔ)發(fā)電與多時(shí)間尺度調(diào)度計(jì)劃有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，為多種新能源并網(wǎng)問題提供了有價(jià)值的解決方案。

最后需要說明的是，本發(fā)明的上述實(shí)例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。盡管申請(qǐng)人參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。