考慮風(fēng)電出力不確定性的發(fā)用電機(jī)組組合方法

2017-08-18 11:36:25 《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院、國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院的研究人員孫欣、方陳、沈風(fēng)、馬群，在2017年第4期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文指出，由于風(fēng)電出力的不確定性，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)將對(duì)電力系統(tǒng)的

江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院、國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院的研究人員孫欣、方陳、沈風(fēng)、馬群，在2017年第4期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文指出，由于風(fēng)電出力的不確定性，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)將對(duì)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了更好地消納風(fēng)電，從發(fā)電和用電兩個(gè)角度出發(fā)，根據(jù)風(fēng)電出力的Beta概率密度函數(shù)，提出基于風(fēng)電概率模型的棄風(fēng)成本和可中斷負(fù)荷成本的發(fā)用電一體優(yōu)化方法。

　　為提高該方法的求解效率和實(shí)用性，在建模中僅引入機(jī)組組合變量，并采用Delta方法將非線性模型轉(zhuǎn)換為線性模型求解。最后采用多個(gè)場景算例說明了模型與方法的實(shí)用性和有效性。

　　截止2013年底，我國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到91 412.89MW[1]，其中蒙東、吉林和甘肅等地區(qū)的風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過負(fù)荷的30%，風(fēng)力發(fā)電已成為我國重要的發(fā)電方式。大規(guī)模風(fēng)電接入將對(duì)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

　　風(fēng)電出力具有較強(qiáng)的不確定性，目前數(shù)字天氣預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)風(fēng)速預(yù)測的準(zhǔn)確度較低，特別是在日前發(fā)電計(jì)劃中，風(fēng)電出力的不確定性將遠(yuǎn)大于負(fù)荷的不確定性，直接影響常規(guī)機(jī)組的機(jī)組組合、出力安排與備用安排。其中，機(jī)組組合問題由于整數(shù)變量的引入，成為該領(lǐng)域研究難點(diǎn)。

　　目前，風(fēng)電出力的預(yù)測有點(diǎn)預(yù)測、區(qū)間預(yù)測和概率預(yù)測等方法。針對(duì)不同的風(fēng)電出力預(yù)測，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界在考慮風(fēng)電出力不確定性的機(jī)組組合建模方面主要有以下幾種方法：①對(duì)于風(fēng)電出力點(diǎn)預(yù)測的情況，根據(jù)風(fēng)電出力的不確定性程度，增加系統(tǒng)的備用容量安排[2,3]；②對(duì)于區(qū)間預(yù)測的情況，主要采用區(qū)間規(guī)劃等方法處理，部分方法將使結(jié)果偏保守[4,5]；③對(duì)于概率預(yù)測的情況，通常采用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法[6-9]求解。

　　同時(shí)，在電力調(diào)度的管理運(yùn)行機(jī)制上，國內(nèi)外也開展了進(jìn)一步的研究。在時(shí)間維度上，針對(duì)風(fēng)電出力預(yù)測誤差隨時(shí)間增長而變大的特點(diǎn)，國內(nèi)提出了多級(jí)機(jī)組組合[10]及多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)[11]的調(diào)度策略。在對(duì)象維度上，將用電側(cè)也作為可調(diào)度的資源納入調(diào)度體系，提出考慮需求響應(yīng)的發(fā)電一體優(yōu)化調(diào)度[12-15]。

　　在日前調(diào)度的機(jī)組組合工作中，由于風(fēng)電出力的預(yù)測誤差較大，基于點(diǎn)預(yù)測的機(jī)組組合方法具有一定的實(shí)用性，但對(duì)于風(fēng)電出力的不確定性考慮不充分。基于區(qū)間預(yù)測的機(jī)組組合方法對(duì)于風(fēng)電不同出力情況具有一定的靈活性和適應(yīng)性，但無法考慮風(fēng)電在出力區(qū)間內(nèi)不同點(diǎn)的出力概率不同的特點(diǎn)，易使結(jié)果偏保守。

　　基于風(fēng)電概率曲線的機(jī)組組合方法對(duì)于風(fēng)電出力的不確定性考慮較全面，但采用場景樹等方法將極大地增加系統(tǒng)的求解規(guī)模，較難滿足實(shí)際電力系統(tǒng)中實(shí)用化運(yùn)行的需求。

　　本文嘗試在保留風(fēng)電出力不確定性概率描述的情況下，通過合理的模型簡化減少變量規(guī)模，以提高模型計(jì)算效率，從而盡可能滿足實(shí)用化需求。同時(shí)，將可中斷負(fù)荷作為可調(diào)度資源納入發(fā)電計(jì)劃安排，以期增加調(diào)度計(jì)劃的靈活性，降低機(jī)組組合費(fèi)用，減少系統(tǒng)棄風(fēng)電量。

　　結(jié)論

　　風(fēng)電出力的不確定性給日前的機(jī)組組合安排帶來了挑戰(zhàn)。為了在實(shí)際中更好地應(yīng)對(duì)此問題，本文重點(diǎn)在以下兩方面開展了研究：

　　1）建立發(fā)用電一體的機(jī)組組合決策模型，綜合考慮基于風(fēng)電Beta概率分布的棄風(fēng)電量和可中斷負(fù)荷調(diào)用量模型，并在建模中重點(diǎn)考慮機(jī)組組合變量，降低了模型的復(fù)雜度。

　　2）在模型求解方面，采用Delta方法將非線性模型轉(zhuǎn)換為線性混合整數(shù)規(guī)劃問題求解，降低了模型的求解難度。多情景的算例表明，本文模型能夠全面考慮風(fēng)電的出力不確定性，并有效利用需求側(cè)的可中斷負(fù)荷資源，從而減少機(jī)組的起停機(jī)費(fèi)用與系統(tǒng)的棄風(fēng)電量。本文的研究工作可為考慮風(fēng)電出力不確定性的機(jī)組組合研究提供參考。

責(zé)任編輯：lixin

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