技术摘要：
本发明公开了一种促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，其特征在于：通过获取该区域的电力系统规划水平年负荷预测参数、已明确及拟投产火电机组运行参数、规划水平年已明确的水电运行参数、风电历史数据和规划水平年风电8760h出力过程预测数据和各类拟建电 全部
背景技术：
为应对全球范围内越来越严峻的环境问题，安全高效、清洁低碳已经成为世界能 源发展的方向。大力开发风能是我国保障能源安全、改善能源结构的重大举措。随着电力系 统的不断发展，负荷特性在不断变化，负荷的峰谷差不断加大；大规模间歇性、随机性风电 消纳使得电网的调峰越来越困难。抽水蓄能电站运行灵活、反映快速，是电力系统中具有调 峰、填谷、调频、调相、备用和黑启动等多种功能的特殊电源，已成为电力系统解决调峰问题 以及促进风电等新能源消纳的首选。为推动抽水蓄能电站健康有序建设，促进风电高效利 用，科学论证抽水蓄能电站建设规模是十分必要的。 规划设计阶段，抽水蓄能电站装机容量选择的主要技术依据是《抽水蓄能电站水 能规划设计规范》(NB/T 35071-2015)(以下简称《规范》)。与风电有关的规定主要有以下内 容： 《规范》第6.0.5条规定：风电等新能源发电，应在分析其输出功率特性的基础上， 选取较为不利的典型运行方式参与平衡，低谷时段风电上网容量，应根据地区风能资源条 件和调峰电源条件拟定，必要时通过经济比较确定。 《规范》第18.3.4条规定：对水电和新能源比重较大的电力系统，应分析抽水蓄能 电站在提高可再生能源利用率方面的效益。 目前在进行抽水蓄能电站规划设计时，对于有风电的电力系统电力电量平衡，一 般在分析其出力特性的基础上，选取较为不利的典型运行方式参与电力电量平衡。典型运 行方式一般是将风电各月出力概化为典型24小时出力过程，概化的出力过程累计年电量等 于电力系统规划水平年的风电年总电量。 然而，风电出力具有随机性、间歇性特点，受气候及地形地貌影响，有些地区各风 电场虽然分布范围较广，但各风电场的出力同时性较高，互补性较差，风电出力对电网几乎 没有容量贡献。若采用概化的风电典型运行方式参与电力电量平衡，存在以下问题： a.选取概化的典型运行方式参与电力电量平衡，一般高峰时段出力按照风电装机 的2～5％考虑，计算结果体现出风电具有一定的替代容量效益。对于风电互补性差的电力 系统，可能导致系统规划设计的装机规模偏小，若高峰负荷时风电不能出力将造成系统出 现缺电的局面。 b.选取概化的典型运行方式参与电力电量平衡，一般低谷时段出力均按照风电装 机的60～70％考虑，忽略了风电出力的随机性，夸大了低谷时段风电可提供的电量。 c.选取概化的典型运行方式参与电力电量平衡，概化的出力过程累计年电量等于 电力系统规划水平年的风电年总电量，不能体现抽水蓄能电站对提高风电利用率方面的效 益。 6 CN 111598295 A 说 明 书 2/19 页 因此采用概化的风电典型运行方式参与电力电量平衡，对于风电大规模接入且互 补性差的电力系统，可能导致系统规划设计的装机规模偏小，夸大低谷时段风电可提供电 量，不能具体分析抽水蓄能电站在提高风电利用率方面的效益。 抽水蓄能电站运行方式主要有填谷、调峰，旋转备用。经检索，发明专利《提高风电 接纳能力的储能系统容量优化配置方法》专利申请号：201210046624.8。其原理是在电网中 配置储能系统能够在低谷负荷时存储电能，高峰负荷时释放电能，实现负荷的时空平抑，等 效减少负荷峰谷差，使得发电机组腾出更多向下调节容量，增大风电消纳。其本质是储能系 统按照调峰填谷方式运行，减少系统峰谷差，增大火电机组向下的调峰能力，增大风电消 纳。对于有大规模风电接入的电力系统，由于风电的随机性，除了大风天气，其他时段并没 有多余电力长期稳定提供抽蓄低谷抽水，为了确保抽蓄高峰发电，需要系统增加低谷时段 发电量，以抽水发电效率转换系数0.75计算，相当于低谷4度电换取高峰3度电，如果没有足 够的峰谷分时电价政策，这种运行方式将难以维持抽蓄电站的财务生存。若采用抽蓄调峰 填谷方式进行系统规划，有可能存在系统规划的火电装机规模偏小。
技术实现要素：
本发明的目的在于，促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法。本发 明利用抽水蓄能机组承担热备用以减小火电热备用容量增大火电向下的调峰容量以增大 风电消纳。进一步采用风电全年8760h逐时出力过程精确计算抽水蓄能机组低谷时段吸纳 弃风电量、以及相应减少的火电机组发电量及燃煤量消耗，以系统在整个规划期内国民经 济总支出最小的方案为抽水蓄能机组优化配置方案，体现促进风电消纳对系统配置抽水蓄 能机组容量的影响，使电力系统抽水蓄能电站装机容量得到合理优化。 本发明的技术方案：促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法， a.获取该区域电力系统规划水平年负荷预测参数，包括最高用电负荷、用电量、年 负荷曲线和典型日负荷曲线； b.获取电力系统规划水平年已明确及拟投产火电机组运行参数，包括单机容量、 技术最小出力，以及拟投产火电机组的燃料消耗特性曲线； c.获取电力系统中规划水平年已明确的水电运行参数，包括机组台数、单机容量、 平水年、枯水年逐月平均出力和预想出力； d.获取电力系统风电历史数据和规划水平年风电8760h出力过程预测数据； e.获取各类拟建电源经济指标，包括抽水蓄能电站及火电单位千瓦投资、运行费 率、固定资产余值、标煤价格和现值系数； f .计算电力系统各抽水蓄能装机容量方案相应的火电装机容量及风电年有效电 量； g.计算电力系统各抽水蓄能装机容量方案相应的系统年煤耗总量； h.计算各抽水蓄能装机容量方案总费用现值，使系统在整个规划期内总费用现值 最小的方案，为抽水蓄能电站装机容量优化方案。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，步骤f中，风电有效 电量计算流程包括以下步骤： 步骤f1：计算燃煤火电机组向下的调峰容量； 7 CN 111598295 A 说 明 书 3/19 页 ①根据步骤c水电运行参数(平水年逐月平均出力、预想出力)，进行逐月典型日电 力电量平衡，计算逐月火电开机容量，根据步骤b各类火电单机容量、技术最小出力计算逐 月火电机组技术最小出力之和PM,min； PM.min＝PM.min1 PM.min2 PM.minN 式中：PM,min1、PM,min2、…PM,minN为单台火电机组技术最小出力； ②进行逐月平均负荷日电力电量平衡，计算燃煤火电机组逐时出力PM,t0； ③计算燃煤火电机组向下的调峰容量Ndown； Ndown＝PM.t0-PM.min 步骤f2：根据火电向下的调峰容量获取风电消纳电量及弃风电量： 当前时刻风电消纳电量计算： 根据步骤d得到规划水平年风电8760h出力过程预测数据； 若当前时刻火电向下调峰容量大于风电出力，则风电消纳电量为当前时刻风电出 力，若当前火电向下调峰容量小于风电出力，则当前时刻风电消纳电量等于当前时刻火电 向下调峰容量； 式中：Pwind.abs为当前时刻风电消纳电量，Pwind为当前时刻风电出力； 当前时刻弃风电量计算： Pwind.dis＝Pwind-Pwind,abs 式中：Pwind.dis为当前时刻弃风电量； 步骤f3：利用抽蓄容量吸纳弃风电量： 原则如下：低谷时段系统热备用容量有富余，如果此时系统有弃风，则利用抽蓄容 量吸纳弃风，在负荷高峰时段替代火电发电量，节省系统燃煤消耗；如果有水电弃水调峰电 量，优先吸纳水电弃水调峰电量； 具体计算公式及说明如下： 当抽蓄容量小于水电弃水出力时，弃风吸纳电量为0；当抽蓄容量扣除水电弃水出 力后大于弃风出力，弃风吸纳电量等于当前时刻弃风出力；当抽蓄容量扣除水电弃水出力 后，小于风电弃风出力，弃风吸纳电量等于当前抽蓄容量与水电弃水出力之差： 式中：Npf为抽蓄容量PHd为当前时刻水电弃水调峰出力； 步骤f4：计算风电年有效电量及年弃风电量； 风电年有效电量计算公式： 8 CN 111598295 A 说 明 书 4/19 页 式中：N为抽蓄低谷时段吸纳弃风的时段数；η为抽水发电效率转换系数，取值 0.75； 风电年弃风电量计算： 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，步骤f中，系统各抽 水蓄能装机容量方案相应的火电装机容量计算方式如下： 根据中步骤c水电运行参数(枯水年逐月平均出力、预想出力)，进行逐月典型日电 力电量平衡，得到系统各抽水蓄能装机容量方案相应的火电装机容量。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，步骤f电力电量平 衡原则包括以下内容： 1) .由具有调节性能的水电承担日负荷曲线的峰荷，有调节性能水电强迫出力及 无调节性能水电承担基荷； 2) .火电承担剩余的峰荷、腰荷和基荷；装机容量平衡，由火电补充不足容量； 3) .抽水蓄能机组运行方式：在电力系统中主要承担热备用，在负荷低谷时段有弃 风时，系统热备用有富余，利用抽蓄容量吸纳弃风容量，在高峰时段替代火电机组发电，抽 蓄发电时其承担的热备用转由火电机组承担； 4) .约束条件： ①电力平衡约束：系统逐月典型日24h电力平衡约束，系统逐月典型日24h电力根 据步骤a得到； Dt＝NHt NTt NPt 式中：Dt为电力系统在t时刻的负荷；NHt、NTt、NPt分别为水电、火电、抽蓄在t时刻的 出力；风电不参与电力平衡；②系统负荷及事故备用约束 SH ST SP≥SD SH≤SH.M及SP≤SP.M 式中SH、ST、SP为水电、火电、抽蓄承担的负荷及事故备用容量，SD为系统需要的负 荷及事故备用容量。SH.M、SP.M为水电、抽蓄可提供的最大负荷及事故备用容量； ②电量平衡约束:电力系统逐月所需要的电量，等于各类电源的发电量之和；系统 逐月所需电量根据权利要求1中步骤a得到； ED＝EH ET EW EP 式中：ED为电力系统逐月需要的电量；EH、ET、EW、EP分别为水、火、风、抽水蓄能电站 的发电量； ③抽水蓄能电站抽水发电平衡约束： EGPi＝ηi·EPPi 式中：EGPi、EPPi分别为抽水蓄能电站弃风日的发电量和抽水电量，ηi为抽水发电转 9 CN 111598295 A 说 明 书 5/19 页 换效率，取值0.75； ④各类电站运行约束：火电的技术最小出力约束和装机容量约束，根据权利要求1 中步骤b火电运行参数约束；水电站装机容量、预想出力和强迫出力约束，根据权利要求1中 步骤c水电运行参数约束；抽水蓄能电站装机容量约束； ⑤火电检修约束：火电机组的检修时间45天，安排在水电丰期5月～10月； ⑥水电检修约束：水电机组的检修时间30天，安排在水电出力较小的枯期11月～ 次年4月； 5) .电力电量平衡采用平水年、枯水年逐月进行平衡，电力系统各抽水蓄能装机容 量方案相应的火电装机容量采用设计枯水年计算成果；电力系统各抽水蓄能装机容量方案 相应的风电吸纳电量及系统年煤耗总量采用设计平水年计算成果。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法， 步骤g中，电力系统各抽水蓄能装机容量方案相应的系统年煤耗总量计算方式如 下：步骤f完成后，得到系统吸纳风电后的火电出力过程， 根据步骤b规划水平年已明确及拟投产火电机组的燃料消耗特性曲线，以微增煤 耗从小到大决定增减容量的机组类型，如此得出各类机组逐时出力，由各类机组燃料消耗 特性曲线计算燃煤量，汇总各类机组燃煤量，得到该时刻火电燃煤量，汇总8760小时煤耗， 得到系统全年总燃煤量。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法， 步骤h中，电力系统抽水蓄能电站装机容量优化配置的经济合理方案，是在满足系 统需求和各类约束条件的前提下，使系统在整个规划期内总费用现值最小的方案；总费用 现值最低的函数表达式为： 式中：minPC为系统最小费用；n为规划期，t为年数； I为电站固定资产投资，包括抽水蓄能及火电固定资产投资，由抽水蓄能装机容 量、火电装机容量分别乘以抽水蓄能、火电单位千瓦投资得出；系统各抽水蓄能装机容量方 案相应的火电装机容量由步骤f计算得出；抽水蓄能电站及火电单位千瓦投资步骤e得到； Oc为电站运行费，包括抽水蓄能及火电运行费，由抽水蓄能电站及火电固定资产 投资乘以相应的运行费率得出；抽水蓄能电站及火电运行费率根据步骤e得到。 Fc为系统燃料费,由步骤g计算的系统年煤耗总量乘以标煤价格得出；标煤价格根 据步骤e得到。 Sv为计算期末回收的固定资产余值；根据步骤e得到； 为现值系数；根据步骤e得到。 发明效果分析：本发明的优化方法，与现有的采用风电较为不利的典型运行方式 参与平衡相比，能够针对风电出力随机性特点，精确计算出抽水蓄能电站因承担系统热备 用而减少的火电装机容量、增加的风电有效电量、以及因增加风电消纳相应减少的火电发 电量及燃煤量消耗，能够体现抽水蓄能电站对增加风电有效电量、减少火电装机容量以及 减少火电燃煤量消耗对系统配置抽水蓄能电站装机容量的影响，能够具体分析抽水蓄能电 10 CN 111598295 A 说 明 书 6/19 页 站对促进风电高效利用的效益，对于有大规模风电接入的电力系统抽水蓄能电站装机容量 可得到合理优化。 抽蓄调峰填谷运行方式，对于风电随机性较强的电力系统，除了大风天气，其他时 间并没有多余电力长期稳定提供抽蓄低谷抽水，为确保抽蓄高峰发电，需要系统增加低谷 发电量，如果没有足够的峰谷分时电价政策，这种运行方式将难以维持抽蓄电站的财务生 存。 抽蓄热备用运行，可以通过建立电力系统辅助服务市场维持财务生存，且现实可 行。两种运行方式相比较，调峰填谷运行方式配置的抽蓄规模偏大，造成浪费，而相应系统 规划的火电装机规模偏小，给系统安全稳定运行带来隐患。因此，对于大规模风电接入的电 力系统，抽蓄热备用运行方式的优化配置方案更合理。
本发明公开了一种促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，其特征在于：通过获取该区域的电力系统规划水平年负荷预测参数、已明确及拟投产火电机组运行参数、规划水平年已明确的水电运行参数、风电历史数据和规划水平年风电8760h出力过程预测数据和各类拟建电 全部
背景技术：
为应对全球范围内越来越严峻的环境问题，安全高效、清洁低碳已经成为世界能 源发展的方向。大力开发风能是我国保障能源安全、改善能源结构的重大举措。随着电力系 统的不断发展，负荷特性在不断变化，负荷的峰谷差不断加大；大规模间歇性、随机性风电 消纳使得电网的调峰越来越困难。抽水蓄能电站运行灵活、反映快速，是电力系统中具有调 峰、填谷、调频、调相、备用和黑启动等多种功能的特殊电源，已成为电力系统解决调峰问题 以及促进风电等新能源消纳的首选。为推动抽水蓄能电站健康有序建设，促进风电高效利 用，科学论证抽水蓄能电站建设规模是十分必要的。 规划设计阶段，抽水蓄能电站装机容量选择的主要技术依据是《抽水蓄能电站水 能规划设计规范》(NB/T 35071-2015)(以下简称《规范》)。与风电有关的规定主要有以下内 容： 《规范》第6.0.5条规定：风电等新能源发电，应在分析其输出功率特性的基础上， 选取较为不利的典型运行方式参与平衡，低谷时段风电上网容量，应根据地区风能资源条 件和调峰电源条件拟定，必要时通过经济比较确定。 《规范》第18.3.4条规定：对水电和新能源比重较大的电力系统，应分析抽水蓄能 电站在提高可再生能源利用率方面的效益。 目前在进行抽水蓄能电站规划设计时，对于有风电的电力系统电力电量平衡，一 般在分析其出力特性的基础上，选取较为不利的典型运行方式参与电力电量平衡。典型运 行方式一般是将风电各月出力概化为典型24小时出力过程，概化的出力过程累计年电量等 于电力系统规划水平年的风电年总电量。 然而，风电出力具有随机性、间歇性特点，受气候及地形地貌影响，有些地区各风 电场虽然分布范围较广，但各风电场的出力同时性较高，互补性较差，风电出力对电网几乎 没有容量贡献。若采用概化的风电典型运行方式参与电力电量平衡，存在以下问题： a.选取概化的典型运行方式参与电力电量平衡，一般高峰时段出力按照风电装机 的2～5％考虑，计算结果体现出风电具有一定的替代容量效益。对于风电互补性差的电力 系统，可能导致系统规划设计的装机规模偏小，若高峰负荷时风电不能出力将造成系统出 现缺电的局面。 b.选取概化的典型运行方式参与电力电量平衡，一般低谷时段出力均按照风电装 机的60～70％考虑，忽略了风电出力的随机性，夸大了低谷时段风电可提供的电量。 c.选取概化的典型运行方式参与电力电量平衡，概化的出力过程累计年电量等于 电力系统规划水平年的风电年总电量，不能体现抽水蓄能电站对提高风电利用率方面的效 益。 6 CN 111598295 A 说 明 书 2/19 页 因此采用概化的风电典型运行方式参与电力电量平衡，对于风电大规模接入且互 补性差的电力系统，可能导致系统规划设计的装机规模偏小，夸大低谷时段风电可提供电 量，不能具体分析抽水蓄能电站在提高风电利用率方面的效益。 抽水蓄能电站运行方式主要有填谷、调峰，旋转备用。经检索，发明专利《提高风电 接纳能力的储能系统容量优化配置方法》专利申请号：201210046624.8。其原理是在电网中 配置储能系统能够在低谷负荷时存储电能，高峰负荷时释放电能，实现负荷的时空平抑，等 效减少负荷峰谷差，使得发电机组腾出更多向下调节容量，增大风电消纳。其本质是储能系 统按照调峰填谷方式运行，减少系统峰谷差，增大火电机组向下的调峰能力，增大风电消 纳。对于有大规模风电接入的电力系统，由于风电的随机性，除了大风天气，其他时段并没 有多余电力长期稳定提供抽蓄低谷抽水，为了确保抽蓄高峰发电，需要系统增加低谷时段 发电量，以抽水发电效率转换系数0.75计算，相当于低谷4度电换取高峰3度电，如果没有足 够的峰谷分时电价政策，这种运行方式将难以维持抽蓄电站的财务生存。若采用抽蓄调峰 填谷方式进行系统规划，有可能存在系统规划的火电装机规模偏小。
技术实现要素：
本发明的目的在于，促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法。本发 明利用抽水蓄能机组承担热备用以减小火电热备用容量增大火电向下的调峰容量以增大 风电消纳。进一步采用风电全年8760h逐时出力过程精确计算抽水蓄能机组低谷时段吸纳 弃风电量、以及相应减少的火电机组发电量及燃煤量消耗，以系统在整个规划期内国民经 济总支出最小的方案为抽水蓄能机组优化配置方案，体现促进风电消纳对系统配置抽水蓄 能机组容量的影响，使电力系统抽水蓄能电站装机容量得到合理优化。 本发明的技术方案：促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法， a.获取该区域电力系统规划水平年负荷预测参数，包括最高用电负荷、用电量、年 负荷曲线和典型日负荷曲线； b.获取电力系统规划水平年已明确及拟投产火电机组运行参数，包括单机容量、 技术最小出力，以及拟投产火电机组的燃料消耗特性曲线； c.获取电力系统中规划水平年已明确的水电运行参数，包括机组台数、单机容量、 平水年、枯水年逐月平均出力和预想出力； d.获取电力系统风电历史数据和规划水平年风电8760h出力过程预测数据； e.获取各类拟建电源经济指标，包括抽水蓄能电站及火电单位千瓦投资、运行费 率、固定资产余值、标煤价格和现值系数； f .计算电力系统各抽水蓄能装机容量方案相应的火电装机容量及风电年有效电 量； g.计算电力系统各抽水蓄能装机容量方案相应的系统年煤耗总量； h.计算各抽水蓄能装机容量方案总费用现值，使系统在整个规划期内总费用现值 最小的方案，为抽水蓄能电站装机容量优化方案。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，步骤f中，风电有效 电量计算流程包括以下步骤： 步骤f1：计算燃煤火电机组向下的调峰容量； 7 CN 111598295 A 说 明 书 3/19 页 ①根据步骤c水电运行参数(平水年逐月平均出力、预想出力)，进行逐月典型日电 力电量平衡，计算逐月火电开机容量，根据步骤b各类火电单机容量、技术最小出力计算逐 月火电机组技术最小出力之和PM,min； PM.min＝PM.min1 PM.min2 PM.minN 式中：PM,min1、PM,min2、…PM,minN为单台火电机组技术最小出力； ②进行逐月平均负荷日电力电量平衡，计算燃煤火电机组逐时出力PM,t0； ③计算燃煤火电机组向下的调峰容量Ndown； Ndown＝PM.t0-PM.min 步骤f2：根据火电向下的调峰容量获取风电消纳电量及弃风电量： 当前时刻风电消纳电量计算： 根据步骤d得到规划水平年风电8760h出力过程预测数据； 若当前时刻火电向下调峰容量大于风电出力，则风电消纳电量为当前时刻风电出 力，若当前火电向下调峰容量小于风电出力，则当前时刻风电消纳电量等于当前时刻火电 向下调峰容量； 式中：Pwind.abs为当前时刻风电消纳电量，Pwind为当前时刻风电出力； 当前时刻弃风电量计算： Pwind.dis＝Pwind-Pwind,abs 式中：Pwind.dis为当前时刻弃风电量； 步骤f3：利用抽蓄容量吸纳弃风电量： 原则如下：低谷时段系统热备用容量有富余，如果此时系统有弃风，则利用抽蓄容 量吸纳弃风，在负荷高峰时段替代火电发电量，节省系统燃煤消耗；如果有水电弃水调峰电 量，优先吸纳水电弃水调峰电量； 具体计算公式及说明如下： 当抽蓄容量小于水电弃水出力时，弃风吸纳电量为0；当抽蓄容量扣除水电弃水出 力后大于弃风出力，弃风吸纳电量等于当前时刻弃风出力；当抽蓄容量扣除水电弃水出力 后，小于风电弃风出力，弃风吸纳电量等于当前抽蓄容量与水电弃水出力之差： 式中：Npf为抽蓄容量PHd为当前时刻水电弃水调峰出力； 步骤f4：计算风电年有效电量及年弃风电量； 风电年有效电量计算公式： 8 CN 111598295 A 说 明 书 4/19 页 式中：N为抽蓄低谷时段吸纳弃风的时段数；η为抽水发电效率转换系数，取值 0.75； 风电年弃风电量计算： 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，步骤f中，系统各抽 水蓄能装机容量方案相应的火电装机容量计算方式如下： 根据中步骤c水电运行参数(枯水年逐月平均出力、预想出力)，进行逐月典型日电 力电量平衡，得到系统各抽水蓄能装机容量方案相应的火电装机容量。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法，步骤f电力电量平 衡原则包括以下内容： 1) .由具有调节性能的水电承担日负荷曲线的峰荷，有调节性能水电强迫出力及 无调节性能水电承担基荷； 2) .火电承担剩余的峰荷、腰荷和基荷；装机容量平衡，由火电补充不足容量； 3) .抽水蓄能机组运行方式：在电力系统中主要承担热备用，在负荷低谷时段有弃 风时，系统热备用有富余，利用抽蓄容量吸纳弃风容量，在高峰时段替代火电机组发电，抽 蓄发电时其承担的热备用转由火电机组承担； 4) .约束条件： ①电力平衡约束：系统逐月典型日24h电力平衡约束，系统逐月典型日24h电力根 据步骤a得到； Dt＝NHt NTt NPt 式中：Dt为电力系统在t时刻的负荷；NHt、NTt、NPt分别为水电、火电、抽蓄在t时刻的 出力；风电不参与电力平衡；②系统负荷及事故备用约束 SH ST SP≥SD SH≤SH.M及SP≤SP.M 式中SH、ST、SP为水电、火电、抽蓄承担的负荷及事故备用容量，SD为系统需要的负 荷及事故备用容量。SH.M、SP.M为水电、抽蓄可提供的最大负荷及事故备用容量； ②电量平衡约束:电力系统逐月所需要的电量，等于各类电源的发电量之和；系统 逐月所需电量根据权利要求1中步骤a得到； ED＝EH ET EW EP 式中：ED为电力系统逐月需要的电量；EH、ET、EW、EP分别为水、火、风、抽水蓄能电站 的发电量； ③抽水蓄能电站抽水发电平衡约束： EGPi＝ηi·EPPi 式中：EGPi、EPPi分别为抽水蓄能电站弃风日的发电量和抽水电量，ηi为抽水发电转 9 CN 111598295 A 说 明 书 5/19 页 换效率，取值0.75； ④各类电站运行约束：火电的技术最小出力约束和装机容量约束，根据权利要求1 中步骤b火电运行参数约束；水电站装机容量、预想出力和强迫出力约束，根据权利要求1中 步骤c水电运行参数约束；抽水蓄能电站装机容量约束； ⑤火电检修约束：火电机组的检修时间45天，安排在水电丰期5月～10月； ⑥水电检修约束：水电机组的检修时间30天，安排在水电出力较小的枯期11月～ 次年4月； 5) .电力电量平衡采用平水年、枯水年逐月进行平衡，电力系统各抽水蓄能装机容 量方案相应的火电装机容量采用设计枯水年计算成果；电力系统各抽水蓄能装机容量方案 相应的风电吸纳电量及系统年煤耗总量采用设计平水年计算成果。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法， 步骤g中，电力系统各抽水蓄能装机容量方案相应的系统年煤耗总量计算方式如 下：步骤f完成后，得到系统吸纳风电后的火电出力过程， 根据步骤b规划水平年已明确及拟投产火电机组的燃料消耗特性曲线，以微增煤 耗从小到大决定增减容量的机组类型，如此得出各类机组逐时出力，由各类机组燃料消耗 特性曲线计算燃煤量，汇总各类机组燃煤量，得到该时刻火电燃煤量，汇总8760小时煤耗， 得到系统全年总燃煤量。 前述的促进风电消纳的电力系统抽水蓄能电站装机优化方法， 步骤h中，电力系统抽水蓄能电站装机容量优化配置的经济合理方案，是在满足系 统需求和各类约束条件的前提下，使系统在整个规划期内总费用现值最小的方案；总费用 现值最低的函数表达式为： 式中：minPC为系统最小费用；n为规划期，t为年数； I为电站固定资产投资，包括抽水蓄能及火电固定资产投资，由抽水蓄能装机容 量、火电装机容量分别乘以抽水蓄能、火电单位千瓦投资得出；系统各抽水蓄能装机容量方 案相应的火电装机容量由步骤f计算得出；抽水蓄能电站及火电单位千瓦投资步骤e得到； Oc为电站运行费，包括抽水蓄能及火电运行费，由抽水蓄能电站及火电固定资产 投资乘以相应的运行费率得出；抽水蓄能电站及火电运行费率根据步骤e得到。 Fc为系统燃料费,由步骤g计算的系统年煤耗总量乘以标煤价格得出；标煤价格根 据步骤e得到。 Sv为计算期末回收的固定资产余值；根据步骤e得到； 为现值系数；根据步骤e得到。 发明效果分析：本发明的优化方法，与现有的采用风电较为不利的典型运行方式 参与平衡相比，能够针对风电出力随机性特点，精确计算出抽水蓄能电站因承担系统热备 用而减少的火电装机容量、增加的风电有效电量、以及因增加风电消纳相应减少的火电发 电量及燃煤量消耗，能够体现抽水蓄能电站对增加风电有效电量、减少火电装机容量以及 减少火电燃煤量消耗对系统配置抽水蓄能电站装机容量的影响，能够具体分析抽水蓄能电 10 CN 111598295 A 说 明 书 6/19 页 站对促进风电高效利用的效益，对于有大规模风电接入的电力系统抽水蓄能电站装机容量 可得到合理优化。 抽蓄调峰填谷运行方式，对于风电随机性较强的电力系统，除了大风天气，其他时 间并没有多余电力长期稳定提供抽蓄低谷抽水，为确保抽蓄高峰发电，需要系统增加低谷 发电量，如果没有足够的峰谷分时电价政策，这种运行方式将难以维持抽蓄电站的财务生 存。 抽蓄热备用运行，可以通过建立电力系统辅助服务市场维持财务生存，且现实可 行。两种运行方式相比较，调峰填谷运行方式配置的抽蓄规模偏大，造成浪费，而相应系统 规划的火电装机规模偏小，给系统安全稳定运行带来隐患。因此，对于大规模风电接入的电 力系统，抽蓄热备用运行方式的优化配置方案更合理。
