考虑光热发电站接入的最优机组组合研究.pdf
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1、Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023文章编号:10 0 7-7 57 X(2 0 2 3)0 8-0 130-0 4研究与设计考虑光热发电站接入的最优机组组合研究微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期孙华利1,赵莹1,董诗焘1,庄怀东(1.云南电力调度控制中心,云南,昆明6 50 0 0 0;2.南京南瑞继保工程技术有限公司,江苏,南京2 1110 2摘要:目前,世界上大部分电力需求是由传统火力发电机组来供给的。确定发电机组的启停状态及实时出力,即机组组合(U C),可实现最佳发电功率分配以节省大量的燃料投入和费用,因此公用事业公司需要
2、根据负荷需求来更经济地管理其发电策略。对此提出了一种基于数学规划的机组组合-最优潮流算法(UC-ACOPF),可接入光热发电站后的电力系统中。在母线电压、线路功率、变压器抽头位置等约束下,实现了最优机组组合和发电功率的安全调度。在修改后的IEEE-14节点测试系统中进行了算例仿真,无论是否接入光热电站,算法均具备有效性,系统接入光热发电站后,总发电成本得到有效降低。关键词:机组组合;数学规划;最优潮流;光热发电站中图分类号:TM732Study on Optimal Unit Commitment Considering AccessSUN Huali,ZHAO Ying,DONG Shita
3、o,ZHUANG Huaidong?(1.Yunnan Electric Power Dispatch and Control Center,Kunming 650000,China;2.NR Electric Co.,Ltd.,Nanjing 211102,China)Abstract:At present,power demand is mostly supplied by traditional thermal power generators.Determining the start-up andstop status and real-time output of generati
4、ng units,i.e.,unit commitment(UC),can realize the optimal generation powerdistribution to save fuel inputs and costs.Therefore,utility companies need to manage their generation strategy more economi-cally according to the load demand.In the paper,a unit commitment-AC optimal power flow(UC-ACOPF)algo
5、rithm based onmathematical programming is proposed,it can be applied to the power system connected to photothermal power plants.Underthe constraints of the bus voltage,line transmission power and transformer tap position,the optimal UC and safe dispatching ofpower are realized.The example simulation
6、 is carried out in the IEEE-14 test system.The algorithm is effective whether con-nected to photothermal power plants or not.After the system is connected to photothermal power plants,the total power gen-eration cost is effectively reduced.Key words:unit commitment;mathematical programming;optimal p
7、ower flow;photothermal power plant0引言UC(unit commitment)是发电调度中最重要的问题之一,通过UC可以协调短期机组发电出力以满足负荷的预测需求 1-2。电力系统中的UC是通过优化机组启停状态以及实时出力,而最优UC则必须在正常运行工况下,以最低运营成本来满足系统的预测负荷和旋转备用需求 3-4。可再生能源(RES)作为绿色能源,在发电领域减少碳排放方面可以起到重要作用。通过引人RES发电,可以减少系统的总燃料成本和响应时间 5。文献 6 考虑将实时电价和可中断负荷两种需求响应方法融人机组组合中,建立了含风光发电的电力系统多目标优化调度模型。文
8、献 7-8 以经济最优为目标,提出了含可再生能源发电的电力系统联合调作者简介:孙华利(198 3一),男,硕士,高级工程师,研究方向为电力调度自动化;赵莹(198 3一),女,白族,硕士,高级工程师,研究方向为电力调度自动化;董诗焘(1991一),男,硕士,工程师,研究方向为电力调度自动化;庄怀东(1994一),男,硕士,工程师,研究方向为电力调度自动化。130文献标志码:Aof Photothermal Power Plants度策略。文献 9 构建了含光热电站的多源电力系统随机机组组合优化调度模型,降低了系统调度成本,同时保障了高渗透率RES的电力系统稳定性。本文提出了一种基于数学规划的机
9、组组合一最优潮流算法,可应用于接入光热发电站后的电力系统中。通过在现有的系统中集成太阳能发电站来求解最优机组组合和发电出力,从而降低发电成本,研究通过在修改后的IEEE-14系统上进行了算例仿真,验证了算法有效性。1含RES发电的电力系统机组组合建模1.1含RES发电的机组组合基本概念在电力系统中,电力公司必须提前安排发电计划,并制定机组组合策略,以满足实时负荷变化,包括发电机的启停、Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023何时将其同步至系统以及何时关停并退出系统的顺序。因此,机组组合问题是以最低发电总成本为目标来规划发电机组的启停时间和输出功率。
10、同时,保障机组满足爬坡率限制、最大和最小发电功率等约束。发电成本的燃料供应成本,而机组维护成本只占很小的比例。燃油成本的节约可以通过在并网发电机组之间进一步适当的负荷分配来实现。目前,传统化石燃料的供应日益枯竭,在寻求替代能源的过程中,太阳能、风能、地热能等RES引起了广泛关注,其中风电和太阳能发电的技术已经日趋成熟。本文重点关注太阳能光热发电,并将其加入现有的电网模型中,建立了接入热电厂后的综合电力系统机组组合模型。1.2考虑最优潮流约束的机组组合建模本文建立了一个考虑交流最优潮流约束的机组组合模型(UC-ACOPF)。模型目标是在满足负荷备用需要及运行研究与设计2算例仿真2.1算例描述本文
11、将所建立的UC-ACOPF模型在IEEE-14标准系统中进行算例仿真,如图1所示。系统中,节点1、2、3、6、8 为发电机节点,其余9 个节点为负荷节点,共2 0 条输电线路。ACOPF作为优化子问题,以实现每小时的机组发电总成本最优。为验证模型有效性,本文使用某实际2 4h负荷曲线来进行UC-ACOPF求解,图2 为该实际负荷曲线。本文对以下2 个场景进行仿真分析。case1:IEEE-14标准系统的UC-ACOPF;c a s e 2:考虑光热发电站的IEEE-14系统的UC-ACOPF。微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期3-约束的情况下降低系统总发电成本。目标函数:所有参与机
12、组组合的发电机燃料成本总和的最小化,F=min(FI+F,+.+F,)=minF,(Pg;)=ngmin(aiP2+b,Pui+c)i-1式(1)中,Pg为第i台发电机的发电功率,F为其相应的燃料成本,ai、b i、c i 均为其燃料成本系数,ng为发电机总数。最优潮流约束主要包含:系统的功率平衡;机组发电功率限制;负荷节点母线电压约束;传输功率、变压器抽头和移相器角度等约束。(1)有功功率和无功功率平衡约束:Pgi-Pai-P;=0,i=1,2,.,NlQgi-Qd-Q=0,i=1,2,.,N式(2)中,Pgi、Q g 为有功和无功发电功率,P、Q;为注人母线节点i处的有功功率和无功功率,P
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