(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211245287.5 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 华北电力大 学 地址 102206 北京市昌平区回龙观北农路2 号 (72)发明人 赵成勇　王宇同　加鹤萍　 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 一种梯级水电直流灵活外送的系统低碳调 度方法 (57)摘要 本发明涉及一种梯级水电直流灵活外送的 系统低碳调度方法， 包括以下步骤： 步骤1、 建立 送端梯级水电外送系统数学模型， 目标函数为水 电耗水量最小， 系统约束包括梯 级水电的水量平 衡方程， 水电不规则振动区约束， 水库的库容水 位曲线以及尾水位和下泄量函数的拟合。 步骤2、 建立受端系统数学模型， 目标函数为系统成本最 低， 目标函数中成本包括机组启停成本、 燃料成 本、 低负载补偿成本、 二氧化碳排放成本， 约束包 括机组详细启动停止过程， 爬坡约束， 最小启停 时间限制， 系统预留备用容量， 线路潮流约束， 功 率平衡方程， 风电的不确定性。 步骤3、 建立直流 线路约束， 约束包括直流线路爬坡限制， 直流线 路调整次数限制， 允许过载情况的发生。 步骤4、 根据步骤1、 步骤2、 步骤3 所建立的目标函数以及 约束、 利用多目标规划的优先级法进行求解， 将 支流灵活外送方式与固定模式进行对比， 得到灵活外送方式下为系统整体提高的效益， 为选择低 碳调度直 流灵活运行提供理论支撑 。 权利要求书5页 说明书7页 附图3页 CN 115496397 A 2022.12.20 CN 115496397 A 1.一种梯级水电直 流灵活外送的系统低碳调度方法， 其主 要特征在于： 包括以下步骤： 步骤1、 建立送端梯级水电外送系统数学模型， 目标函数为水电耗水量最小， 送端系统 约束包括梯级水电的水量平衡方程， 水电不规则振动区约束， 水库的库容水位曲线以及尾 水位和下泄量 函数的拟合， 以及水电出力线性 化。 步骤2、 建立受端系统数学模型， 目标函数为系统成本最低， 目标函数中成本包括机组 启停成本、 燃料成本、 低负载补偿成本、 二氧化碳排放量约束， 约束包括机组的详细启动停 止过程， 最小启停时间限制， 系统预留备用容量， 功率平衡方程， 应用模糊表示风电的不确 定性。 步骤3、 建立直流线路约束， 约束包括直流线路爬坡限制， 直流线路调整次数限制， 直流 线路允许 过载1.1倍过 载持续两小时情况偶尔发生。 步骤4、 根据步骤1、 步骤2、 步骤3所建立的目标函数以及约束、 利用多目标规划的优先 级法进行求解， 将直流灵活外送方式与固定模式进行对比， 得到灵活外送方式下为系统整 体提高的效益， 为选择直 流灵活运行提供理论基础。 2.根据权利要求1所述的一种梯级水电直流灵活外送的系统低碳调度方法， 其特征在 于： 所述步骤1中送端水电系统的目标函数如下： 式中， F代表总耗水量Cuse.i.t代表i号机组t时刻的用水量包 括发电流量以及弃水流量。 N 为总水电站数目， T为仿真时段 数。 3.根据权利要求1所述的一种考虑需求侧资源响应随机性的配电系统时变可靠性计算 方法， 其特 征在于： 所述 步骤1中送端梯级水电约束如下： 水库水量平衡方程 为： 式中， Vi.t代表t时刻i号机组的水库容积， 水库下一时刻水量等于此 时刻入库 流量减去 出库流量差值对时间的积分， 入库流量包括天然径流Ii.t和上级水库发电流量和弃水流量 之和(Gi‑1.t+Ci‑1.t))， 对于龙头水电站水库入库流 量只包含天然径流 量。 水头与上 下水位的关系： 式中， 净水头Hi.t等于上游落水位Ki.t和下游水位Z(Gi.t+Ci.t)的差值再扣除水流进入闸 阀、 管道、 拦污栅 等造成的水头损失Hloss.i.t。 水电站功率方程： Pgenerate.i.t＝9.81 ηGi.t×Hi.t 式中， Pgenerate.i.t表示水电站发出的功率， η为水电站效率， Gi.t为发电流 量， Hi.t为水头 水轮机不在振动区间运行约束： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115496397 A 2式中， 代表第j振动区间下限， 代表第j个振动区间上限。 水轮机限制穿越震动区间约束： 使水电出力以最小次数穿越 振动区间， 取分段点： 接着添加以下约束： 式中， n为分段点的个数， Bi.t＝1代表着t时刻水电机组运行在第i段出力区间。 假设运 行区间有变化， 相邻时段每个0 ‑1变量的差的绝对值加和为2， 反之没有变化为0， 所以所有 时段相加 和等于运行区间改变的次数的2倍。 水库水头曲线， 尾水位泄量曲线的拟合： 将水库水头曲线， 尾水位泄量曲线均拟合 为二次函数： 水电出力的线性 化： 将发电流 量和水头做变换如下式所示： 式中平方项可以通过分段线性 化的方式变为混合整数 形式以便求 解。 4.根据权利要求1所述的一种梯级水电直流灵活外送的系统低碳调度方法， 其特征在 于： 在所述 步骤2中， 受端系统目标函数成本最小， 目标函数如下：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115496397 A 3