辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法与流程

本发明涉及一种辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法，属于电力系统的运行技术领域。

背景技术：

在现有的电力市场中，尤其是东北电力市场中，辅助服务市场已经成为其中一个重要环节。传统的电力系统调度未考虑辅助服务市场，这样会导致调度结果缺乏依据，并且无法保证参与调度的火电与风电的公平性。另一方面，东北的部分火电机组在灵活性改造的过程中在厂内引入了电采暖，这样也给辅助服务市场中的发电调度造成了挑战。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法。本发明充分考虑辅助服务市场的作用，保证调度的公平分配，得到更为合理的调度结果，确保了电力系统安全运行。

本发明提出一种辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)构建辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：

(1-1)确定辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型的目标函数，表达式如下：

式中，k^w为弃风惩罚成本权重系数，k^s为辅助服务交易总额系数，k^a为辅助服务分配不均惩罚成本系数，i^w为风电场编号集合，t为调度时刻集合，为风电场i在时刻t的发电出力，为风电场i在时刻t的可用出力预测值，i^g为火电机组编号集合，分别为火电机组i在辅助服务第一档、第二档的报价，分别为火电机组i在时刻t参与辅助服务第一档的功率和第二档的功率，为火电机组i在时刻t的有偿调峰第一档校正后基准，为火电机组i的出力下限，为时刻t的全网火电机组平均辅助服务调用比例；

(1-2)确定辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型的约束条件，具体如下：

(1-2-1)功率平衡约束：

式中，为火电机组i在时刻t的发电出力，为负荷i在时刻t的负荷预测，i^d为负荷编号集合；

(1-2-2)机组出力约束；

对于火电机组：

式中，分别为火电机组i出力上限和下限；

对于风电场：

(1-2-3)爬坡约束：

式中，分别为火电机组i的向上爬坡能力和向下爬坡能力；

(1-2-4)旋转备用约束：

式中，srut、srdt分别为电力系统在时刻t的向上旋转备用需求和向下旋转备用需求；

(1-2-5)线路容量约束：

式中，为线路j在时刻t的传输功率，为线路j的传输功率上限；

其中，线路j在时刻t的传输功率可通过转移分布因子计算：

式中，为火电机组i所在节点对线路j的转移分布因子，为风电场i所在节点对线路j的转移分布因子，为负荷i所在节点对线路j的转移分布因子，i^l为线路编号集合；

(1-2-6)电采暖校正调峰基准约束；

若火电机组绑定有电采暖参与调峰辅助服务，则根据实时电采暖功率对火电机组的调峰基准进行校正，存在约束条件表达式如下：

式中，为火电机组i在时刻t的有偿调峰第一档校正后基准，为火电机组i在时刻t的有偿调峰第二档校正后基准，为火电机组i的有偿调峰第一档校正前基准，为火电机组i的有偿调峰第二档校正前基准，为火电机组i在时刻t绑定的电采暖消耗的电功率；

(1-2-7)辅助服务功率约束：

(1-2-8)平均辅助服务调用比例约束：

式中，n^g为电力系统中运行的火电机组总数；

(3)采用内点法，对步骤(1)建立的辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型进行求解，得到的最优解，将得到的最优解作为辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度参数进行调度。

本发明提出的辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法，其优点是：

本方法考虑了调度的公平性，构建辅了助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度的调度目标，并建立了辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度的约束条件，采用内点法求解辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型，基于求解得到的调度参数进行调度。本方法能够有效适应东北地区当前正在开展的调峰辅助服务，充分考虑辅助服务市场的作用，保证调度的公平分配，得到更为合理的调度结果，确保了电力系统安全运行。

具体实施方式

本发明提出的一种辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法，下面结合具体实施例进一步说明如下。

本发明提出的一种辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度方法，包括以下步骤：

(1)构建辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：

(1-1)确定辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型的目标函数；

本发明中，调度目标需要保证：优先利用风电、弃风量根据不同风电场规模公平分配、火电参与的调峰辅助服务的功率基于各个火电的辅助服务报价由低至高按序分配、报价相同情况下各个火电参与辅助服务的功率基于可调区间公平分配，于是将辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度的调度目标设置为：

式中，k^w为弃风惩罚成本权重系数，可取值1000，k^s为辅助服务交易总额系数，可取值10，k^a为辅助服务分配不均惩罚成本系数，可取值0.1，i^w为风电场编号集合，t为调度时刻集合，为风电场i在时刻t的发电出力，为风电场i在时刻t的可用出力预测值，i^g为火电机组编号集合，分别为火电机组i在辅助服务第一档、第二档(所述第一档、第二档由辅助服务市场政策规定)的报价，分别为火电机组i在时刻t参与辅助服务第一档、第二档的功率，为火电机组i在时刻t的有偿调峰第一档校正后基准，为火电机组i的出力下限，为时刻t的全网火电机组平均辅助服务调用比例。

(1-2)确定辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型的约束条件，具体如下：

(1-2-1)功率平衡约束：

上式中，为火电机组i在时刻t的发电出力，为负荷i在时刻t的负荷预测，i^d为负荷编号集合。

(1-2-2)机组出力约束：

对于火电机组，其出力存在上下限：

上式中，分别为火电机组i出力上、下限。

对于风电场，可用出力的预测值为其出力上限：

(1-2-3)爬坡约束：

上式中，分别为火电机组i的向上爬坡能力和向下爬坡能力。

(1-2-4)旋转备用约束：

火电机组提供系统的旋转备用需求：

上式中，srut、srdt分别为电力系统在时刻t的向上旋转备用需求和向下旋转备用需求。

(1-2-5)线路容量约束：

线路的传输功率存在上下限约束：

上式中，为线路j在时刻t的传输功率，为线路j的传输功率上限。

其中，线路j在时刻t的传输功率可以通过转移分布因子计算：

上式中，分别为火电机组i、风电场i、负荷i所在节点对线路j的转移分布因子，i^l为线路编号集合。

(1-2-6)电采暖校正调峰基准约束；

如果火电机组绑定有电采暖参与调峰辅助服务，则需要根据实时电采暖功率对火电机组的调峰基准进行校正，其中有偿调峰基准校正为：

上式中，为火电机组i在时刻t的有偿调峰第一档校正后基准，为火电机组i在时刻t的有偿调峰第二档校正后基准，为火电机组i的有偿调峰第一档校正前基准，为火电机组i的有偿调峰第二档校正前基准，(基准是由辅助服务市场制定)为火电机组i在时刻t绑定的电采暖消耗的电功率。

该约束条件只存在于火电机组绑定有电采暖参与调峰辅助服务的情况下。

(1-2-7)辅助服务功率约束：

火电机组参与辅助服务第一档、第二档的功率通过以下约束条件定义：

(1-2-8)平均辅助服务调用比例约束：

上式中，n^g为电力系统中运行的火电机组总数。

(2)采用内点法，对步骤(1)建立的辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度模型进行求解，得到的最优解，将最优解作为辅助服务市场中考虑电采暖的火电与风电联合调度参数，基于调度参数进行调度。