一种发电厂碳-电协同优化调度方法与流程

本发明涉及电力调度，具体涉及一种发电厂碳-电协同优化调度方法。

背景技术：

1、电力系统低碳转型的持续推进，发电厂的调度方式正由传统的以满足电力负荷为核心，逐步向兼顾满足电力负荷与碳排放约束的多目标协同优化方向发展。在实际运行中，火电机组仍然是电力系统的重要组成部分，但其碳排放水平受多种因素影响较大。因此，如何在满足电力负荷需求的前提下，实现多发电机组之间的碳排放优化协同，已成为电力系统运行优化中的关键问题。

2、现有发电调度方法通常以最小燃料成本或最优经济性为主要目标，对碳排放因素的考虑多采用静态碳排放系数或简化的线性模型进行估计，难以准确反映机组在不同负荷区间下的实际碳排放变化特性。同时，部分方法虽然引入碳约束，但往往忽略机组运行工况变化对碳排放强度的动态影响，导致调度结果与实际运行状态存在偏差。

技术实现思路

1、（一）发明目的

2、本发明的目的是提供一种发电厂碳-电协同优化调度方法，通过构建碳排放强度动态更新机制与迭代优化调度方法，实现碳排放与电力出力协同优化，提高碳排放建模准确性。

3、（二）技术方案

4、为解决上述问题，本发明提供了一种发电厂碳-电协同优化调度方法，包括：

5、获取发电厂内各发电机组的当前运行工况、实时可用出力和电力调节能力参数；

6、根据各所述发电机组的当前运行工况，初始化碳排放强度参数；

7、依据负荷需求及所述碳排放强度参数，结合各发电机组的实时可用出力和电力调节能力参数，生成初始出力分配结果；

8、基于所述初始出力分配结果，计算各发电机组的初始碳排放响应量；

9、基于所述初始碳排放响应量，更新所述碳排放强度参数，获得更新后的碳排放强度参数；

10、基于所述更新后的碳排放强度参数、负荷需求、各发电机组的实时可用出力和电力调节能力参数，生成中间出力分配结果；

11、重复迭代，直至满足收敛条件，获得各发电机组的最终出力分配结果；

12、基于各发电机组的最终出力分配结果，对各发电机组进行调度。

13、本发明的另一方面，优选地，所述当前运行工况通过以下方法获得，包括：

14、采集各发电机组的运行数据，所述运行数据包括当前出力值；

15、根据各发电机组的当前出力值与额定容量的比值，确定发电机组的负荷率，并基于所述负荷率确定对应的当前运行工况；

16、所述实时可用出力通过以下方法获得，包括：

17、根据各发电机组的额定容量、当前运行状态及出力上下限约束，获得所述实时可用出力；

18、所述电力调节能力参数包括发电机组的爬坡速率、启停特性及调节响应能力。

19、本发明的另一方面，优选地，所述根据各所述发电机组的当前运行工况，初始化碳排放强度参数，包括：

20、获取各发电机组在不同运行工况下的历史碳排放数据，构建碳排放特性曲线；

21、根据各发电机组的当前运行工况，在所述碳排放特性曲线中匹配对应的运行区间；

22、基于所述运行区间内的单位发电量碳排放值，计算各发电机组的碳排放强度参数。

23、本发明的另一方面，优选地，所述依据负荷需求及所述碳排放强度参数，结合各发电机组的实时可用出力和电力调节能力参数，生成初始出力分配结果，包括：

24、获取下一调度周期内的负荷需求；

25、根据各发电机组的所述碳排放强度参数对发电机组进行升序排列，构建碳排放队列；

26、按照所述碳排放队列，对各发电机组进行出力分配，包括：

27、基于所述碳排放队列，从碳排放强度最低的发电机组开始，依次分配出力，直至满足负荷需求；

28、在对每一发电机组进行出力分配时，依据实时可用出力和电力调节能力参数，确定对应发电机组的初始出力值；

29、将参与出力分配的发电机组按照所述碳强度序列确定为初始调度顺序，未参与出力分配的发电机组设为备用机组；

30、基于各发电机组的初始出力值和初始调度顺序，构建所述初始出力分配结果。

31、本发明的另一方面，优选地，所述在对每一发电机组进行出力分配时，依据实时可用出力和电力调节能力参数，确定对应发电机组的初始出力值，包括：

32、获取当前待分配的剩余负荷需求；

33、根据所述发电机组的实时可用出力及出力下限约束，确定所述发电机组的可分配出力区间；

34、基于所述发电机组的爬坡速率约束，结合上一调度周期的实际出力值，计算所述发电机组在当前调度周期内允许的最大出力变化范围；

35、根据所述最大出力变化范围对所述可分配出力区间进行修正，获得修正后的可分配出力区间；

36、根据所述发电机组的启停特性及调节响应能力，判断所述该发电机组是否满足参与修正后的可分配出力区间的动态响应条件；

37、在满足动态响应条件的前提下，将所述发电机组的初始出力值确定为所述剩余负荷需求与修正后的可分配出力区间上限中的较小值。

38、本发明的另一方面，优选地，所述基于所述初始出力分配结果，计算各发电机组的初始碳排放响应量，包括：

39、基于所述初始出力值和下一调度周期时长，构建下一调度周期的出力序列，所述出力序列包括多个连续出力区间；

40、根据各发电机组的预设的机组效率曲线，确定不同出力区间对应的单位发电量碳排放系数；

41、基于所述单位发电量碳排放系数，计算各发电机组在不同出力区间的阶段性碳排放量；

42、基于预设的波动惩罚算法，对所述阶段性碳排放量进行修正，获得各阶段性碳排放响应量；

43、对各阶段性碳排放量进行加权，得到各发电机组的初始碳排放响应量。

44、本发明的另一方面，优选地，所述基于所述单位发电量碳排放系数，计算各发电机组在不同出力区间的阶段性碳排放量，包括：

45、确定每一出力区间的区间时长及对应的平均出力值；

46、基于所述平均出力值与区间时长，计算各出力区间的发电量；

47、将各出力区间的发电量与对应的单位发电量碳排放系数相乘，得到阶段性碳排放量。

48、本发明的另一方面，优选地，所述预设的波动惩罚算法，包括：

49、获取相邻出力区间之间的出力变化量，并计算对应的波动率；

50、当波动率低于预设阈值时，对应的惩罚系数为基准值；

51、当波动率大于或等于所述预设阈值时，根据所述波动惩罚算法计算对应的动态惩罚系数；

52、对各出力区间分别赋予对应的惩罚系数，形成惩罚系数序列。

53、本发明的另一方面，优选地，所述基于预设的波动惩罚算法，对所述阶段性碳排放量进行修正，获得各阶段性碳排放响应量，包括：

54、将各出力区间的阶段性碳排放量与对应的惩罚系数进行匹配；

55、对各出力区间的阶段性碳排放量分别乘以对应的惩罚系数，得到各出力区间修正碳排放量；

56、对所述各出力区间修正碳排放量进行加权处理，获得各阶段性碳排放响应量。

57、本发明的另一方面，优选地，所述收敛条件包括至少连续两次的中间出力分配结果相同。

58、（三）有益效果

59、本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

60、本发明基于机组当前运行工况初始化碳排放强度参数，并结合出力分配结果计算碳排放响应量，实现碳排放强度的动态更新，使碳排放参数能够随机组运行状态变化自适应调整，提高建模精度与实时性。通过负荷需求、电力调节能力及实时可用出力等多维约束，实现多机组协同优化调度，有效提升系统低碳运行水平。同时，采用迭代优化机制，通过出力分配、碳排放响应、参数更新的闭环反馈过程，使调度结果不断修正并逐步逼近最优解，增强系统的全局寻优能力。