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核电、风电等清洁能源的大发展已成为趋势,在我国核电装机比例较大的沿海地区省份,陆上风电、海上风电资源也较为丰富,负荷低谷阶段的电网调峰压力加上风电的逆调峰特性,会迫使常规机组频繁启停,核电机组降功率运行已有实例,不利于电网的经济调度。因此亟需开展核电调峰运行的建模分析,并深入研究考虑核电调峰运行的多电源联合优化调度问题。
本文结合我国沿海地区电力系统实际需求,在国家自然科学基金项目与电网公司科技项目的支持下,建立核电安全参与电网调度的数学模型,并考虑风电消纳,对含核电电力系统的多源优化调度进行了深入研究。主要工作和所取得的成果有:
(1)分析了核电参与调峰运行的灵活性、风险与经济性。对核电功率调节速率、调峰深度、调峰次数限制进行了分析。通过各类风险指标的年故障次数与电量损失对核电调峰风险进行了综合量化,并计算评估了核电调峰的风险成本增量。核电在以较低的调峰深度参与调峰运行时,其发电成本有一定优势,调峰成本大部分为燃料附加成本,且相比于常规机组的启停成本更具经济优势。
(2)建立了基于核电安全约束的调峰运行模型。对核电高、低功率运行状态以及线性升降功率过渡状态进行解耦与数学表达,以运行状态约束、高/低功率最小运行时间约束、升/降功率路径约束,升/降功率对称约束来保证核电的安全出力,并对约束条件进行了优化与线性化表示,同时在核电的安全调节范围内使调峰深度连续化。通过算例仿真验证了该模型的有效性,其可以安全、准确地反映核电机组的真实调峰出力方式,可供核电调度相关的研究参考。
(3)分析了风电与核电的出力互补特性,其逆调峰频次可与核电的调峰频次匹配,有助于缓解系统调峰压力;考虑核电风险与风电消纳,计及各类型电源的运行成本、风险成本、环境成本与安全运行约束,建立了风-核-火-蓄-气多源优化调度模型,算例分析了该模型的安全性、低碳性与经济性,分析了核电调峰运行模型的精确度,并对调度模型中的风险成本系数与风电备用系数进行了灵敏度分析,可以得出:在核安全风险较低与弃风风险较高时,核电调峰有更强的经济优势,对风电备用容量的动态优化配置,可进一步减少弃核,提升系统的运行经济性。此外,对本文所提调度模型在考虑风电不确定条件下进行了适应性仿真验证,进一步说明了核电调峰的必要性,验证并增强了模型的实用价值。
本文结合我国沿海地区电力系统实际需求,在国家自然科学基金项目与电网公司科技项目的支持下,建立核电安全参与电网调度的数学模型,并考虑风电消纳,对含核电电力系统的多源优化调度进行了深入研究。主要工作和所取得的成果有:
(1)分析了核电参与调峰运行的灵活性、风险与经济性。对核电功率调节速率、调峰深度、调峰次数限制进行了分析。通过各类风险指标的年故障次数与电量损失对核电调峰风险进行了综合量化,并计算评估了核电调峰的风险成本增量。核电在以较低的调峰深度参与调峰运行时,其发电成本有一定优势,调峰成本大部分为燃料附加成本,且相比于常规机组的启停成本更具经济优势。
(2)建立了基于核电安全约束的调峰运行模型。对核电高、低功率运行状态以及线性升降功率过渡状态进行解耦与数学表达,以运行状态约束、高/低功率最小运行时间约束、升/降功率路径约束,升/降功率对称约束来保证核电的安全出力,并对约束条件进行了优化与线性化表示,同时在核电的安全调节范围内使调峰深度连续化。通过算例仿真验证了该模型的有效性,其可以安全、准确地反映核电机组的真实调峰出力方式,可供核电调度相关的研究参考。
(3)分析了风电与核电的出力互补特性,其逆调峰频次可与核电的调峰频次匹配,有助于缓解系统调峰压力;考虑核电风险与风电消纳,计及各类型电源的运行成本、风险成本、环境成本与安全运行约束,建立了风-核-火-蓄-气多源优化调度模型,算例分析了该模型的安全性、低碳性与经济性,分析了核电调峰运行模型的精确度,并对调度模型中的风险成本系数与风电备用系数进行了灵敏度分析,可以得出:在核安全风险较低与弃风风险较高时,核电调峰有更强的经济优势,对风电备用容量的动态优化配置,可进一步减少弃核,提升系统的运行经济性。此外,对本文所提调度模型在考虑风电不确定条件下进行了适应性仿真验证,进一步说明了核电调峰的必要性,验证并增强了模型的实用价值。