一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法和系统与流程

本发明属于电力系统调度优化，具体涉及一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法和系统。

背景技术：

1、多能互补清洁能源基地是高比例可再生能源集中开发和远距离外送的重要工程形态。该类基地通常包括梯级水电站、抽水蓄能电站、集中式风电场和光伏电站等多类电源，各类电源出力经汇集后通过外送通道送至受端电网。在装机容量显著超过外送通道容量的基地中，日前调度的关键并不只是判断总装机容量是否充足，而是需要在给定送电曲线下协调梯级水电、抽水蓄能、风电和光伏的逐时出力，以满足外送功率平衡、降低弃风弃光弃水并提高调节资源利用效率。

2、送电曲线是清洁能源基地与受端电网之间开展日前外送计划协调的重要边界条件。在基地装机容量超过外送能力的场景下，送电曲线参数的设置会直接影响日前调度方案的可行性和运行效果。

3、现有技术关于日前调度方面，主要存在以下不足：一是多流域梯级水电、抽水蓄能、风电、光伏和共享外送通道通常以部分组合形式建模，缺少面向基地级系统的统一日前调度优化框架；二是送电曲线多被作为固定输入、优化输出或单一变量处理，难以将不同送电曲线参数进行统一生成和比较；三是在送电曲线参数调整后，现有方法通常难以同时给出调度可行性判断、不可行原因诊断以及参数影响程度排序，导致送电曲线协商和参数取值仍依赖大量人工试算。

技术实现思路

1、针对现有多能互补清洁能源基地存在的系统集成不足、送电曲线表征受限、参数影响程度难以定量识别等问题，本发明提供一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法和系统，将送电曲线关键参数作为可控输入，以最小化系统等效弃电损失为目标进行日前调度优化，并进一步识别各参数的相对重要性。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，根据基地梯级水风光蓄资源以及各类资源出力汇集后经外送通道送至受端电网的输送模式，构建包含各类资源参数以及外送通道容量的资源场景条件；其中，所述资源参数包括梯级水电系统内各梯级水电站参数，抽水蓄能电站的装机容量与蓄能容量，以及风电场和光伏电站分别在日前调度周期各调度时段的风电可用出力和光伏可用出力；

5、步骤s2，以梯级水电系统在日前调度周期内发电量最大为目标，结合梯级水电系统约束，构建梯级水电系统子模型；以各梯级水电站参数为输入，独立求解所述梯级水电系统子模型，得到各梯级水电站在同一时序可行解下在日前调度周期各调度时段的最大可用出力，叠加同时段风电可用出力和光伏可用出力，得到每个调度时段的梯级水电与风光出力之和；将日前调度周期所有调度时段的所述梯级水电与风光出力之和再进行出力相加及转换，得到日可用总能量；

6、步骤s3，以日可用总能量为送电能量的归一化基准，设定包含日总能量比例、峰谷差率、峰值时刻和峰值时长的送电曲线参数，对日总能量比例和日可用总能量进行乘法运算，得到日总送电量；基于送电曲线参数，采用环形时间距离与升余弦核算法生成单峰特性的临时送电曲线；对临时送电曲线中超过外送通道容量的时段按截断-再分配算法进行后处理，得到满足外送通道容量约束且保持日总送电量不变的送电曲线；

7、步骤s4，构建日前调度混合整数线性规划模型，包括在日前调度周期内最小化系统等效弃电损失目标以及模型约束；所述等效弃电损失包括弃风损失、弃光损失、等效弃水损失和抽水循环惩罚项；所述模型约束包括梯级水电系统约束、抽水蓄能电站约束、风电与光伏出力上限约束以及系统功率平衡约束；所述梯级水电系统约束共享给所述梯级水电系统子模型，包括梯级水电站的水量平衡约束、梯级流量耦合约束、计及外生运行状态参数的出力上下限约束、采用第二类特殊有序集sos2对水头相关关系进行分段线性化表示的约束；所述抽水蓄能电站约束包括抽水蓄能电站的蓄能平衡约束、发电与抽水互斥约束、蓄能容量约束、初始与日末蓄能约束；

8、步骤s5，调用混合整数线性规划求解器对所述日前调度混合整数线性规划模型求解，得到符合所述送电曲线的各梯级水电站、抽水蓄能电站以及风电场、光伏电站在各调度时段的出力过程，作为日前调度方案输出；当所述日前调度混合整数线性规划模型无可行解时，提取不可约不一致约束子系统并归类不可行原因。

9、本发明提供的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法和系统具有以下优点：

10、（1）本发明构建了面向梯级水风光蓄多能互补基地的统一日前调度优化框架，能够在同一模型中协调多流域梯级水电、抽水蓄能、风电、光伏和外送通道约束，改善现有方法仅针对部分电源组合建模、难以支撑基地级外送计划制定的问题。

11、（2）本发明将日总能量比例、峰谷差率、峰值时刻和峰值时长作为送电曲线的可控输入参数，通过环形时间距离和升余弦核生成送电曲线，并在通道容量约束下进行截断—再分配处理，使生成曲线同时满足日电量要求和外送通道容量约束，便于开展批量场景分析和送电曲线参数比选。

12、（3）本发明以系统等效弃电损失最小为目标，将弃风损失、弃光损失、等效弃水损失和抽水循环惩罚项统一到同一能量尺度进行优化，并采用水头分段线性化处理梯级水电出力关系，在计及水头影响的同时保持模型的混合整数线性结构，提高模型的可求解性和工程适用性。

13、（4）本发明在模型无可行解时提取不可约不一致约束子系统，并依据约束物理含义归类不可行原因，能够识别水量不足、蓄能越限、梯级耦合限制或功率平衡限制等约束冲突来源，减少人工逐案排查成本。

14、（5）本发明通过多因子场景分析计算送电曲线参数和抽水蓄能边界条件对调度结果的影响程度，能够对关键参数进行重要性排序，并区分可通过日内调度调整的损失分量与受资源条件和物理边界约束较强的损失分量，为送电曲线协商、抽水蓄能边界设置和运行预期评估提供定量依据。

1.一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，所述梯级水电站参数包括水位-库容曲线、天然径流、装机容量与最小技术出力，并根据天然径流，引入梯级水力传播时滞得到各梯级水电站在日前调度周期各调度时段的入库流量，具体方式为：

3.根据权利要求2所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，梯级水电站在日前调度周期各调度时段的入库流量的计算方式为：

4.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，日可用总能量的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，步骤s3具体包括：

6.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，步骤s4中，所述日前调度周期内最小化系统等效弃电损失目标为：

7.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，所述梯级水电系统约束包括：

8.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，所述抽水蓄能电站约束包括：

9.根据权利要求1所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法，其特征在于，还包括：

10.一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化系统，其特征在于，所述梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化系统，用于实现权利要求1至9任一项所述的一种梯级水风光蓄多能互补基地日前调度优化方法。