一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法及系统

文档序号:760068 发布日期:2021-04-06 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法及系统 (Unit scheduling method and system considering unit tri-state start-stop process ) 是由 王文 陈振寰 丁恰 杨春祥 曹荣章 蒋靖啸 张柏林 雷绅 司晓峰 涂孟夫 张彦涛 于 2020-11-18 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法及系统,本发明根据机组启动方式确定机组启停曲线,启停曲线与实际生产运行更加相符,基于该启停曲线构建考虑机组启停过程的机组模型,解决了现有机组模型因瞬时启停曲线,导致无法满足实际执行需求的问题,相较现有技术更加符合实际,实用性更强,同时不会导致调度计划与实际偏差较大,提高了电力系统调度中火电运行模型的精度。(The invention discloses a unit scheduling method and system considering a unit tri-state start-stop process, wherein a unit start-stop curve is determined according to a unit start mode, the start-stop curve is more consistent with actual production operation, a unit model considering the unit start-stop process is constructed based on the start-stop curve, the problem that the actual execution requirement cannot be met due to the instantaneous start-stop curve of the existing unit model is solved, compared with the prior art, the method is more practical, the practicability is higher, meanwhile, the scheduling plan cannot be caused to have larger deviation with the actual, and the accuracy of a fire-electricity operation model in the power system scheduling is improved.)

一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法及系统

技术领域

本发明涉及一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法及系统,属于电力调度领域。

背景技术

现有的火电机组组调度计划构建方法,往往先构建火电机组模型,基于火电机组模型构建调度计划,因此很大程度上火电机组模型的准确性决定了调度计划的准确性。

火电机组的启动是整机启动,锅炉、汽机、发电机三大主机设备之间是相互联系、相互制约的,各环节的操作必须协调配合才能顺利启动。火电机组一旦执行启动操作,就处于运行状态,其出力遵循特定的功率轨迹:从0递增至最小出力;之后进入调度阶段,机组可接受调度指令在最小出力和最大出力范围内改变出力;火电机组的停机是由电网计划安排的停运,在将要停机时,其出力从最小出力沿着特定的功率轨迹递减至0,然后进入停机状态。

传统的火电机组建模更加关注机组最小出力以上的调度阶段,所以一般机组建模时进行了大量简化,忽略了火电机组的启停过程功率轨迹,认为所有机组启动后和停机前的瞬间出力均为最小出力,形成阶梯状的启动和停机计划曲线,如图1所示。但是在实际执行上述出力计划时,火电机组发电功率无法瞬间爬升或爬降,从而导致模型与实际执行的出力存在差异。另一方面,机组的启动方式是由停机后的设备冷却时间长短及设备的保温情况来决定的,一般按照机组停机后到再启动时的时间间隔来分类,可将启动方式分为三种:冷态启动、温态启动、热态启动。停机时间大于72h之后再启动,称为冷态启动;停机时间48~72h之后再启动,称为温态启动;停机时间小于48h之后再启动,称为热启动。不同的启动方式,需遵循不同的特定功率轨迹。

因此目前的火电机组建模未考虑火电机组在启动和停机过程的功率轨迹,导致所做的计划往往与实际偏差较大,使得调度计划不可能完全跟踪计划,进而引起系统频率偏差;并且目前的火电机组建模仅支持一种启动类型,未考虑热态启动、温态启动、冷态启动下机组启停曲线的差异,与实际生产运行不符。

发明内容

本发明提供了一种考虑机组三态启停过程的线性规划建模方法及系统,解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法,包括,

获取机组启停状态和启停状态变化,根据预设的机组已持续停机时间模型和机组启动方式判别模型,确定机组启动方式;

根据机组启动方式,确定机组启停曲线,构建考虑机组启停过程的机组模型;

根据考虑机组启停过程的机组模型,构建调度计划,进行机组调度。

机组已持续停机时间模型为,

HrsOffi,t≤M*(1-yi,t)

|HrsOffi,t-HrsOffi,t-1-1+Ui,t|≤M*yi,t

其中,HrsOffi,t为机组i在t时刻已停机时间,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间,M为常数,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,Ui,t为机组i在t时刻的启停状态。

机组启动方式判别模型为,

yi,t,s≥yi,t-1-ε1+ε2*[HrsOffi,t-1-CHrs+1],s=3

其中,yi,t,s为机组i在t时刻执行s类启动方式的状态量,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,Ssu为启动方式集合,s=1、2、3分别表示热启动、温启动和冷启动,WHrs为温启动所需的最小停机时间,CHrs为冷启动所需的最小停机时间,ε1、ε2为常数,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间。

考虑机组启停过程的机组模型为,

其中,yi,t,s为机组i在t′时刻执行s类启动方式的状态量,zi,t″为机组i在t″时刻停机的状态量,为机组i执行s类启动方式下所需的开启时段,为机组i所需的停机时段,为机组i执行s类启动方式开机后t-t′+2时刻的固定出力,为机组i开始停机后时刻的固定出力,表示机组i在t时刻的启停功率。

一种考虑机组三态启停过程的机组调度系统,包括,

启动方式确定模块:获取机组启停状态和启停状态变化,根据预设的机组已持续停机时间模型和机组启动方式判别模型,确定机组启动方式;

建模模块:根据机组启动方式,确定机组启停曲线,构建考虑机组启停过程的机组模型;

调度模块:根据考虑机组启停过程的机组模型,构建调度计划,进行机组调度。

启动方式确定模块中机组已持续停机时间模型为,

HrsOffi,t≤M*(1-yi,t)

|HrsOffi,t-HrsOffi,t-1-1+Ui,t|≤M*yi,t

其中,HrsOffi,t为机组i在t时刻已停机时间,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间,M为常数,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,Ui,t为机组i在t时刻的启停状态。

启动方式确定模块中机组启动方式判别模型为,

yi,t,s≥yi,t-1-ε1+ε2*[HrsOffi,t-1-CHrs+1],s=3

其中,yi,t,s为机组i在t时刻执行s类启动方式的状态量,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,Ssu为启动方式集合,s=1、2、3分别表示热启动、温启动和冷启动,WHrs为温启动所需的最小停机时间,CHrs为冷启动所需的最小停机时间,ε1、ε2为常数,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间。

建模模块构建的考虑机组启停过程的机组模型为,

其中,yi,t,s为机组i在t′时刻执行s类启动方式的状态量,zi,t″为机组i在t″时刻停机的状态量,为机组i执行s类启动方式下所需的开启时段,为机组i所需的停机时段,为机组i执行s类启动方式开机后t-t′+2时刻的固定出力,为机组i开始停机后时刻的固定出力,表示机组i在t时刻的启停功率。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行考虑机组三态启停过程的线性规划建模方法。

一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行考虑机组三态启停过程的线性规划建模方法的指令。

本发明所达到的有益效果:本发明根据机组启动方式确定机组启停曲线,启停曲线与实际生产运行更加相符,基于该启停曲线构建考虑机组启停过程的机组模型,解决了现有机组模型因瞬时启停曲线,导致无法满足实际执行需求的问题,相较现有技术更加符合实际,实用性更强,同时不会导致调度计划与实际偏差较大,提高了电力系统调度中火电运行模型的精度。

附图说明

图1为未考虑机组启停过程的机组模型;

图2为本发明的流程图;

图3为考虑机组三态启停过程的火电机组建模;

图4为热态启动对应的机组模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图2所示,一种考虑机组三态启停过程的机组调度方法,包括以下步骤:

步骤1,获取机组启停状态和启停状态变化,根据预设的机组已持续停机时间模型和机组启动方式判别模型,确定机组启动方式。

机组已持续停机时间模型如下:

HrsOffi,t≤M*(1-yi,t) (1)

|HrsOffi,t-HrsOffi,t-1-1+Ui,t|≤M*yi,t (2)

其中,HrsOffi,t为机组i在t时刻已停机时间,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间,M为很大的常数,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,即为逻辑变量yi,t∈{0,1},yi,t=1为正在开机,yi,t=0为正在停机,Ui,t为机组i在t时刻的启停状态。

根据机组已持续停机时间,构建的机组启动方式判别模型为:

yi,t,s≥yi,t-1-ε1+ε2*[HrsOffi,t-1-CHrs+1],s=3 (5)

其中,ε1、ε2为很小的常数;Ssu为启动方式集合;yi,t,s为机组i在t时刻执行s类启动方式的状态量;yi,t,s=1为机组i在t时刻执行s类启动操作,否则为0;WHrs为温启动所需的最小停机时间;CHrs为冷启动所需的最小停机时间;

公式(3)表示机组启动时仅能选择1种启动类型,启动类型s的值越小,表示相应类型的启动所需停机的时间越短,即s=1、2、3分别表示热启动、温启动和冷启动;公式(4)表示当机组i在t-1时刻已停机时间HrsOffi,t-1大于温启动所需最小时间,且t时刻开机,则机组一定是温或冷启动;再结合公式(5),若已停机时间大于冷启动所需最小时间,则机组为冷启动。

为了使ε1、ε2的取值能够保证公式(4)、(5)实现启动方式的判别,需要考虑以下情况:

(1)当yi,t,s=1,HrsOffi,t-1≥CHrs,即机组冷启动,式(4)需要满足以下条件:

-ε1+N1*ε2>0 (6)

-ε1+N1*ε2≤1 (7)

其中,N1为非零整数;

(2)当yi,t,s=0,式(5)需要满足以下条件:

-1-ε1+N1*ε2≤0 (8)

-1-ε1+N2*ε2≤0 (9)

其中,N2是一个非零整数;

(3)当yi,t,s=1,HrsOffi,t-1<CHrs,式(5)需要满足以下条件:

-ε1+N2*ε2≤0 (10)

综合考虑式(6)~(10),ε1、ε2取值如下:

其中,N为很大的常数,需要满足大于机组最大可能的停机时间,Δ为一个非零数。

步骤2,根据机组启动方式,确定机组启停曲线,构建考虑机组启停过程的机组模型。

根据机组启动方式,即可确定机组启停曲线,其中开机曲线为0至最小技术出力的递增曲线,停机曲线为从最小技术出力至0的递减曲线,不同的启动方式曲线存在一定的差别,见图3和4。

机组启停曲线用公式可表示为:

其中,分别为机组开机曲线和停机曲线,为机组i执行s类启动方式下所需的开启时段,为机组i所需的停机时段,为机组i执行s类启动方式开机后k时刻的固定出力,为机组i开始停机后k时刻的固定出力。

如图3所示,考虑机组启停过程的机组模型为,

其中,yi,t,s为机组i在t′时刻执行s类启动方式的状态量,zi,t″为0/1变量,机组i在t″时刻停机的状态量,为机组i执行s类启动方式开机后t-t′+2时刻的固定出力,为0至最小技术出力的递增曲线,为机组i开始停机后时刻的固定出力,为从最小技术出力至0的递减曲线,表示机组i在t时刻的启停功率。

步骤3,根据考虑机组启停过程的机组模型,构建调度计划,进行机组调度。

上述方法根据机组启动方式确定机组启停曲线,启停曲线与实际生产运行更加相符,基于该启停曲线构建考虑机组启停过程的机组模型,解决了现有机组模型因瞬时启停曲线,导致无法满足实际执行需求的问题,相较现有技术更加符合实际,实用性更强,同时不会导致调度计划与实际偏差较大,提高了电力系统调度中火电运行模型的精度。

一种考虑机组三态启停过程的机组调度系统,包括,

启动方式确定模块:获取机组启停状态和启停状态变化,根据预设的机组已持续停机时间模型和机组启动方式判别模型,确定机组启动方式。

启动方式确定模块中机组已持续停机时间模型为,

HrsOffi,t≤M*(1-yi,t)

|HrsOffi,t-HrsOffi,t-1-1+Ui,t|≤M*yi,t

其中,HrsOffi,t为机组i在t时刻已停机时间,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间,M为常数,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,Ui,t为机组i在t时刻的启停状态。

启动方式确定模块中机组启动方式判别模型为,

yi,t,s≥yi,t-1-ε1+ε2*[HrsOffi,t-1-CHrs+1],s=3

其中,yi,t,s为机组i在t时刻执行s类启动方式的状态量,yi,t为机组i在t时刻的启停状态变化,Ssu为启动方式集合,s=1、2、3分别表示热启动、温启动和冷启动,WHrs为温启动所需的最小停机时间,CHrs为冷启动所需的最小停机时间,ε1、ε2为常数,HrsOffi,t-1为机组i在t-1时刻已停机时间。

建模模块:根据机组启动方式,确定机组启停曲线,构建考虑机组启停过程的机组模型。

建模模块构建的考虑机组启停过程的机组模型为,

其中,yi,t,s为机组i在t′时刻执行s类启动方式的状态量,zi,t″为0/1变量,机组i在t″时刻停机的状态量,为机组i执行s类启动方式下所需的开启时段,为机组i所需的停机时段,为机组i执行s类启动方式开机后t-t′+2时刻的固定出力,为机组i开始停机后时刻的固定出力,表示机组i在t时刻的启停功率。

调度模块:根据考虑机组启停过程的机组模型,构建调度计划,进行机组调度。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行考虑机组三态启停过程的线性规划建模方法。

一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行考虑机组三态启停过程的线性规划建模方法的指令。

本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

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