Page 22 - 电力与能源2024年第一期

16 黄琳圣，等：高比例可再生能源电力系统中火电深度调峰改造经济性分析

的火电机组深度调峰提升新能源消纳能力的评估 台发电机的有功出力。
方法；文献［12］则研究了热电联产机组改造对促 T I t t t t
f r ( u，d )= ∑∑ ( c u，i u i + c d，i d i ) （3）
进可再生能源一体化的影响。文献［13］提出了一 t = 1 i = 1
t
种储能与调峰相结合的实用方法。文献［14］对考 式中 c u，i——在 t 时间段机组 i 是否需要启机，需
t
虑风电消纳能力的储输联合规划进行研究，使用 要为 1，反之为 0； u i——在 t 时段下的启机成本；
t
改进的 Garver-6 和 IEEE RTS-24 节点系统进行 c d，i——在 t 时间段机组 i 是否需要停机，需要为 1，
t
反之为 0； d i ——在 t时段下的停机成本。
研究。上述文献在火电深度调峰方面取得了一些
1.2 约束条件
成效，但仍存在经济性问题。
1.2.1 常规机组约束
为此，本文提出采用时序生产模拟对建立的
（1）火电机组的出力具有上下限。机组功率
模型进行仿真，以燃煤发电成本以及机组启停成
约束如下：
本的经济性最优作为目标函数，然后围绕此目标
t t t （4）
函数建立约束，包括机组功率约束、爬坡约束、启 U i p i，min ≤ p i ≤ U i p i，max
t t
停时间约束、功率平衡约束以及蓄电池充放电约 式 中 U i —— 机 组 i 在 t 时 间 段 的 运 行 状 态 ； p i
——机组 i 在 t 时间段的功率；p i，min——机组 i 的最
束等，最后对 5 机 11 节点系统在不同情形下的场
小功率；p i，max——机组 i的最大功率。
景进行仿真。采用投资回收期法计算深度调峰改
（2）火电机组出力无法快速大范围地变化，因
造的经济效益，计算机组改造的费用、深度调峰过
此有速率限制。机组爬坡速率约束如下：
程中的成本和收益，为火电运营商提供参考。
t t - 1
-R i，down ≤ p i - p i ≤ R i，up （5）
1 电网经济调度模型 式中 R i，down——机组 i 的最小爬坡速率；R i，up——

t
1.1 目标函数 机组 i 的最大爬坡速率； p i——机组 i 在 t 时间段的
电力系统经济调度模型以机组之间的自由组 功率； p i t - 1 ——机组 i在 t-1 时间段的功率。
合为基础，通过在电网调度过程中合理增减出力， （3）火电机组在启停的时候有时间的限制，因
甚至启停机组，从而达到出力与负荷之间的平衡， 此 需 要 一 定 的 启 停 时 间 。 最 小 启 停 时 间 约 束
使电网运行的费用最低或是经济效益最高。传统 如下：
t
的电力经济调度模型只考虑了燃煤发电的成本， ì[ U i t - 1 - U i ] [ T i，on - T i，on ]≥ 0
t - 1
í t （6）
t - 1
而忽略了机组启停的费用。由于新能源发电成本 î [ U i t - 1 - U i ] [ T i，off - T i，off ]≥ 0
t
较低，但出力波动性大、具有间歇性，新能源的大 式中 U i ——机组 i 在 t 时间段的运行状态； U i t - 1
规模并网必然会导致机组的频繁启停，由此带来 ——机组 i 在 t - 1 时间段的运行状态；T i，on——机
大量的启停成本。 组 i 的最小连续运行时间； T i，on ——机组 i 在 t时间
t - 1
因此，本文在考虑风电并网、燃煤成本和机组 段持续运行时间；T i，off——机组 i 的最小连续停机

启停成本的前提下，研究以发电费用最小为目标 时间； T i，off ——机组 i在 t时间段的持续停机时间。
t - 1
的最优功率流（OPF）问题，其目标函数如下： 1.2.2 系统约束
min f = f p ( p )+ f r ( u，d ) （1） （1）电能即发即用，无法大量储存，因此供电
式中 f p——发电成本；f r——机组启停所带来的 需要满足负荷的波动。功率平衡约束如下：
I
费用。 t t t t t
∑ ( p i + p w，i + p pv，i )= p LD + p Loss （7）
T I i = 1
2
f p ( p )= ∑∑ ( a i P i + b i P i + c i ) （2） 式中 p i ——火力发电机组 i 在 t 时间段的功率；
t
t = 1 i = 1
t
t
式中 T——调度时间的总长度；I——总发电机 p w，i——风力机组 i 在 t 时间段的功率； p pv，i——光
t
台数； t——某一时间段；i——某一台发电机；a i， 伏机组 i 在 t 时间段的功率；p LD——在 t 时间段的
t
b i，c i——第 i 台发电机的能耗特性参数；P i——第 i 负荷；p Loss——在 t时间段的网损。