一种含高比例风光电力系统中抽蓄电站的优化控制方法与流程

技术特征：
1.一种含高比例风光电力系统中抽蓄电站的优化控制方法,其特征是，它包括以下步骤：1)建立抽蓄机组效率-功率模型：抽蓄机组储能效率分为：抽水工况运行效率和发电工况运行效率，公式如下：抽蓄机组储能效率分为：抽水工况运行效率和发电工况运行效率，公式如下：式中，η
p
为储能机组抽水工况运行效率；η
g
为储能机组发电工况运行效率；h
p
为抽水扬程；h
g
为发电水头；v0和v
t
分别为抽水或发电周期内水库库容的初始值和终止值；p
p
为抽蓄机组的抽水功率；p
g
为抽蓄机组的发电功率；r
u
为单位换算系数；结合水轮机特性曲线的实验数据，通过最小二乘法拟合，得到水泵效率关于轴功率的关系式和水轮机效率关于水轮机出力的关系式：关系式和水轮机效率关于水轮机出力的关系式：式中，ρ为水密度；g为重力加速度；p
p_turbine
为电动机转递给水泵轴端的功率即轴功率；p
g_turbine
为水轮机的出力；2)抽蓄机组运行约束：
①
抽蓄电站库容约束：对于任意时段τ∈t，有以下约束:式中，w0为抽蓄电站上水库初始水量；w
max
和w
min
分别为抽蓄电站上水库最大和最小水量；为时段t抽蓄电站的发电功率；p
s
为抽蓄水泵的额定功率；为时段t抽蓄电站抽水机组的数量；c
w
为抽水或发电时的平均水量/电量转换系数；
②
抽蓄电站发电出力约束：式中：为时段t抽蓄电站发电机组的数量；p
h
为抽蓄发电机组额定功率；p
g,min
为抽蓄电站发电机组的出力下限；
③
抽蓄机组启停次数约束：每日、每台机组的启停次数如下：
式中：不等号左边项表示一日内机组启停的台次；k
total
为抽蓄电站总的机组台数；为时段t抽蓄电站抽水机组的数量减1；为时段t抽蓄电站发电机组的数量减1；m
ps
为每台机组每天启停次数限制；3)抽蓄系统的上层控制采用恒功率模式或变功率模式：
①
恒功率模式：恒功率抽水、发电模式运行步骤如下：a.抽水工况参考值及发电工况参考值p
low
、p
high
初值设置：p
low
设置为等效负荷的最小值，便于向上迭代，p
high
设置为等效负荷的峰值，便于向下迭代；式中，p
eq_load
(t)为时段t的等效负荷，p
load
(t)为时段t的负荷功率，p
wp
(t)为时段t的风电和光伏的累加功率；b.抽水、发电功率计算：确定当前p
low
、p
high
值后，计算该参考值下抽蓄系统的抽水、发电功率如下：式中，p
pss
(t)为时刻t的抽蓄系统功率；p
pss_time
(t)为时刻t的抽蓄系统额定功率；c.抽蓄系统电量计算：式中，η
pss_p
为抽蓄系统抽水工况总效率；η
pss_g
为抽蓄系统发电工况总效率；e
pss_p
为抽蓄系统抽水期间抽水电量；e
pss_g
为抽蓄系统发电期间发电电量；
②
变功率模式：变功率抽水、发电模式运行步骤如下：a.抽水工况参考值及发电工况参考值p
low
、p
high
初值设置：p
low
设置为等效负荷的最小值，便于向上迭代，p
high
设置为等效负荷的峰值，便于向下迭代；式中，p
eq_load
(t)为时段t的等效负荷，p
load
(t)为时段t的负荷功率，p
wp
(t)为时段t的风电和光伏的累加功率；b.变功率抽水、发电模式通过迭代计算的方法求取p
low
、p
high
：确定当前p
low
、p
high
值后，计算抽蓄系统的抽水、发电功率如下：
c.抽蓄系统电量计算：式中，η
pss_p
为抽蓄系统抽水工况总效率；η
pss_g
为抽蓄系统发电工况总效率；e
pss_p
为抽蓄系统抽水期间抽水电量；e
pss_g
为抽蓄系统发电期间发电电量；4)抽蓄系统下层各机组间优化运行：
①
机组抽蓄系统总效率公式如下：式中，p
pump.i
为各机组抽水功率；p
gen.i
为各机组发电功率；
②
机组的控制策略采用均分控制或差异性控制：a.采取均分控制，则各采样时刻机组个数和机组功率求取如下式：式中，k(t)为时刻t的抽蓄机组个数；p
pump,i
(t)为时刻t各机组抽水功率；p
gen,i
(t)为时刻t各机组发电功率；b.采取差异性控制，则各采样时刻机组个数和机组功率求取如下式：式中，k(t)为时刻t的抽蓄机组个数；p
pump,i
(t)为时刻t各机组抽水功率；p
gen,i
(t)为时刻t各机组发电功率；各机组功率将分别依据轴功率-水泵效率特性曲线和水轮机出力-水轮机效率特性曲线进行分配；
5)抽蓄系统参与调峰评价指标：
①
绝对峰谷差δpδp＝max{p
eq_load
(t)}-min{p
eq_load
(t)}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)绝对峰谷差δp反映了等效负荷在一天尺度内最大绝对偏差；
②
抽蓄系统峰谷调节系数γ式中δp为原始等效负荷峰谷差；δp'为调峰后的等效负荷峰谷差；p
pss_n
为抽蓄系统额定功率；
③
等效负荷变化标准差d式中k为总采样点数；p
eq_ave
为一天内等效负荷的平均值；d越小，表示数据的离散程度越小，即负荷波动越小；
④
抽蓄系统耗水量q
wc
式中c
w1
为机组1抽水发电时的水量/电量转换系数；c
w2
为机组2抽水发电时的水量/电量转换系数；c
w3
为机组3抽水发电时的水量/电量转换系数；c
w4
为机组4抽水发电时的水量/电量转换系数。

技术总结
本发明一种含高比例风光电力系统中抽蓄电站的优化控制方法，综合考虑系统网架、电力电量平衡和抽蓄机组运行约束等相关约束，以抽蓄系统运行效率最大化为目标，顾及风电、光伏等可再生能源出力的随机性和波动性，建立双层优化模型，各时段均会选出最适合启动的机组，以及分配给该机组的功率大小，使得各时段各机组均处在效率较高的状态，参与的抽蓄机组个数变化与总抽水/发电功率变化保持一致，从而让抽蓄系统整体效率接近于理想工作效率，有效的降低了机组启停成本和对机组寿命的危害。降低了机组启停成本和对机组寿命的危害。降低了机组启停成本和对机组寿命的危害。


技术研发人员：朱星旭 周家旭 李翠萍 李军徽 罗铉众 司文博 王晓龙
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/3/8