基于分时电价的光伏-光热-抽蓄联合并网优化调度.pdf
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1、ElectricalAutomation63NewEnergyPowerControlTechnology新能源发电控制技术电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期于分时电价的光伏光热抽蓄联合并网优化调屋杨巧玲,张晓雨,胡方彬,杨振斌,张博砚(兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050)摘要:针对波动性光伏电站对电网调度问题产生的影响,建立了基于分时电价的光伏光热一抽蓄联合并网优化调度模型。通过光热和抽蓄两种可调度性电源的合理配合,可有效提升光伏时空平移特性,进而增加火电机组出力稳定性。为提高求解速率,将所建模型分为新能源联合并网多目标优化调度和火电机组经济调度两个阶段,并采用C
2、PLEX求解器进行求解。通过改进的IEEE30节点算例表明,光伏光热抽蓄联合并网相比于光伏一光热、光伏一抽蓄联合并网具有更好的经济性、稳定性。关键词:光热电站;抽水蓄能电站;分时电价;优化调度D0I:10.3969/j.issn.1000-3886.2023.04.020中图分类号TM73文献标志码A文章编号10 0 0-38 8 6(2 0 2 30 4-0 0 6 3-0 4Optimal Scheduling of Photovoltaic-solar Thermal-pumping StorageGeneration Combined Grid Connection Based on
3、Time of Use PriceYang Qiaoling,Zhang Xiaoyu,Hu Fangbin,Yang Zhenbin,Zhang Boyan(College of Electrical and Information Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou Gansu 730050,China)Abstract:In view of the impact of fluctuating photovoltaic power plants on grid scheduling,a photovoltaic-sola
4、r thermal-pumped storagecombined grid-connected optimal scheduling model based on time of use price was established.Through the reasonable coordination ofthe two dispatchable power sources of solar thermal and pumped storage,the space-time translation characteristics of photovoltaics canbe effective
5、ly improved,thereby increasing the output stability of thermal power units.In order to improve the solution rate,theestablished model was divided into two stages:new energy combined grid-connected multi-objective optimal scheduling and thermalpower unit economic scheduling,and the CPLEX solver was u
6、sed to solve it.The improved IEEE 30 node calculation example showsthat the photovoltaic-sola thermal-pumped storage combined grid-connection has better economy and stability than the photovoltaic-solar-thermal and photovoltaic-pumped-storage combined grid-connection.Keywords:photothermal power stat
7、ion;pumped storage power station;time of use price;optimal scheduling00引言随着我国光伏装机容量的不断增长,导致其出力随机性、间歇性和波动性更加明显,给系统调度带来了严峻的挑战。光热和抽蓄等具有储能系统的清洁电源通过“能量吞吐”来平抑光伏波动,可有效解决上述问题,此类电源与光伏发电共同建立多源相济协调机制势在必行2 文献3以新能源联合出力最大、广义负荷波动以及火电机组运行成本最小为目标函数,建立了风一光一蓄多目标优化调度模型,有效地解决了风、光出力不确定性对系统产生的不利影响。文献4以系统净负荷波动、火电机组发电成本最小为目
8、标函数,建立了光伏光热发电系统的两阶段优化调度模型,有效地解决了光伏并网产生的调度问题。文献5引入分时电价,建立了风电一光热优化调度模型,该模型不仅有效地平抑了风电波动,还大大提高了新能源并网的经济性。但是,关于上述工作仅针对一种可调度清洁能源参与多能互补展开,而对光热协同抽蓄建立的多源相济协调机制研究甚少。单一具有可调度性的电源并网在平抑新能源波动时具有很大的局限性。为此,本文从光热和抽蓄电站的可调度性人手,考虑了新能源并网效益、系统净负荷波动大小、火电机组发电成本和环境成定稿日期:2 0 2 2-0 4-2 2基金项目:国家自然科学基金(517 6 7 0 18)本等因素,建立了基于分时电
9、价的光伏一光热一抽蓄联合并网两阶段优化调度模型,并通过我国西北某地区实际数据以及改进的IEEE30节点系统验证了所建模型的有效性与可行性1光热电站能流分析光热电站主要由聚光集热系统(solarfield,SF)、储热系统(t h e r ma l s t o r a g e,T S)和热力循环系统(powercycle,PC)构成,三者之间的能量传递通过导热流体(heattransferfluid,HTF)来实现,其能量流向如图1所示。OCSPHeat LossMechanical LossI.cuntSP,SolarQSP.SPCSPSFHTFPCQ.CSP.TTS*Heat Loss图1光
10、热电站能量流动图图1中:QcsP.slar为SF所接收的初始热能;QsP为SF弃掉的热能;QCSP.SH为SF向HTF传输的热能;QCOCSP,THQ.CSP,HT分别为t时刻TS和HTF之间热能流动;Q?为PC总共接收的热能;PCSP为CSP实际功率;HeartLoss为热能损失;MechanicalLoss为PC中机械损耗。各系统之间的耦合关系见文献6。64ElectricalAutomationNewEnergyPowerControlTechnology新能源发电控制技术电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期2多源联合并网优化调度模型本文以提高新能源并网综合效益、减小系统净负荷波动程
11、度以及火电机组综合成本为目标建立了光伏一光热一抽蓄联合并网两阶段优化调度模型,包括新能源联合并网多目标调度模型和火电机组经济调度模型,其分别对应为第一、二阶段。2.1新能源联合并网多目标优化调度模型第一阶段主要考虑光热、抽蓄电站对系统净负荷波动、并网总效益的影响。假定光伏出力全部接人电网,在调度模型中:考虑了光伏、光热、抽蓄并网效益Epv、Ec s p、Eh,引人了新能源运行维护成本E,、抽蓄电站开停机成本Ez;为了方便多目标函数的单目标化处理,将系统净负荷波动大小表示为调度周期内系统净负荷方差的倒数。具体如下:max F,=Epv+Ecsp+Eh-E,-E,(1)Tmax F2=T/Z(P.
12、-Pp.)(2)TErv=Z(,+Qi)PPv(3)=1TEcspZ(,+a)psp(4)二1=1TE=(,+a)(P-Pl)(5)1=1TE=Z(B,PPVPV+PCSPP+apPhp+hePha)(6)E,=Shpnip+Shgnhe(7)hgP.=PL.-PPV-PCsP Ph(8)TPD.avPp.(9)二式中:T为调度周期;,为分时电价;2分别为光伏、光热、抽蓄电站的环境效益;PPV为t时刻光伏实际出力;PCSP为t时刻光热实际出力;Phe、Ph p 为t时刻释放、储存的功率;,phg分别为光伏、光热、抽蓄电站(抽水、发电)运行维护成本;Shp、ShgvnhpVnhe分别为水泵和水轮
13、机的启停成本、启停次数;Pp,为系统净负荷在t时刻的功率;Pp.a为调度周期内系统净负荷均值;PL,为原始负荷。此外,该阶段模型还应满足光热电站储热系统相关约束、光热电站发电系统相关约束、抽水蓄能电站相关约束2.2火电机组经济调度模型第二阶段主要以火电机组经济调度为主,引人了煤耗成本E环境成本E、机组启停成本E,在满足一定约束条件的情况下,优化各火电机组出力。max F,=E+E,+E(10)此外,该阶段模型还应满足常规火电机组约束以及网络相关约束。3多源联合并网优化调度求解策略根据所建模型,两阶段优化调度求解策略如图2 所示。第一阶段优化调度中:首先对多目标函数进行归一化处理以消除二者之间的
14、量纲差异,如式(11)所示;然后采用加权求和法将其转化为单目标函数,如式(12)所示;最后,通过混合整数线性规划(mixed-integerlinear programming,M ILP)方法对第一阶段模型进行优化。阶段一:新能源联合并网多目标优化调度抽蓄调节工光伏出力光伏-光热一抽蓄光热出力联合出力多具标归一化加权法函数的处理工MILP方法工多源接入电网后的等效负荷阶段二:火电经济调度火电出力目标函数线性化经济调度+分时电价MILP方法火电最优经济出力经济性最佳运行方案图2多源联合两阶段优化调度策略F)=(F,-Fimn)/(Fi.mx-Fi.mn)(11)F!+入F!(12)may式中:
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