一種儲能參與備用的含風電的電力系統(tǒng)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種儲能參與備用的含風電的電力系統(tǒng)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生態(tài)環(huán)境日益惡化，威脅著人類生存，能源清潔化變革勢在必行，電力系統(tǒng)必須向 綠色、低碳、環(huán)保和節(jié)能的智能化方向發(fā)展。在此背景下，風光等可再生能源發(fā)電得到了迅 猛發(fā)展，使電力系統(tǒng)運行過程中必須面對強不確定性接納能力的考驗。
[0003] 專利號為201110001574. 7的中國專利："消納風電接入的大電網(wǎng)實時調(diào)度方法"， 給出了一種消納風電接入的大電網(wǎng)實時調(diào)度方法，該專利通過將全網(wǎng)機組分類，然后從系 統(tǒng)獲得機組的日前計劃、實時出力、聯(lián)絡(luò)線計劃及數(shù)值天氣預報等相關(guān)信息，進行超短期負 荷預測及風電出力預測，求得下一時刻實時調(diào)度機組的出力調(diào)節(jié)量并構(gòu)建棄風損失最小的 有功實時調(diào)度模型，采用單純形法求得包括風電機組的實時調(diào)度機組出力調(diào)整量。
[0004] 專利號為201210371334. 0的中國專利："基于風電出力不確定性集合的電力系統(tǒng) 調(diào)度方法"，公開了一種基于風電出力不確定性集合的電力系統(tǒng)調(diào)度方法，解決了含大規(guī)模 風電的電力系統(tǒng)魯棒調(diào)度問題中，風電出力不確定性建模的難題，保證電網(wǎng)機組啟停及調(diào) 度計劃的安全可靠性，有效提高風電場風電出力的利用率。
[0005] 專利號為201210176522. 8的中國專利："一種電動汽車與風電協(xié)同實時調(diào)度優(yōu)化 方法"，根據(jù)實際電網(wǎng)的電網(wǎng)模型建立以有功總電力最大為目標的優(yōu)化模型；將總有功出力 曲線變動關(guān)系的懲罰量加入到優(yōu)化目標中，獲得考慮發(fā)電曲線平滑的優(yōu)化調(diào)度模型；將模 型中的非線性因素線性化，采用對偶單純形法求解，得出風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的有功發(fā)電 曲線，上報至上級調(diào)度中心，并得到儲能裝置的充放電計劃，下發(fā)子系統(tǒng)執(zhí)行。
[0006] 以上專利所述的調(diào)度方法均是在調(diào)度中鎖定儲能系統(tǒng)充/放電功率，完全由常規(guī) 機組承擔應(yīng)對不確定性的備用。在常規(guī)機組主導地位逐漸削弱的態(tài)勢下，這一研宄思路將 難以奏效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種儲能參與備用的含風電的電力系統(tǒng)調(diào)度方 法，本方法在備用配置中考慮了儲能系統(tǒng)作用，儲能系統(tǒng)能夠通過改變充/放電功率為應(yīng) 對風電不確定性提供備用，在二次、一次調(diào)整中起到消除風電、負荷不確定性的作用，同時 考慮了頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，最終能夠減輕常規(guī)機組備用配置的壓力，提高電網(wǎng)消納風電的能力。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種儲能參與備用的含風電的電力系統(tǒng)調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0010] (1)實時監(jiān)測火電機組功率、爬坡速率和主動負荷的功率；
[0011] ⑵對接入電網(wǎng)的風電場歷史預測誤差進行統(tǒng)計，生成風電場景；
[0012] (3)依據(jù)系統(tǒng)的約束條件，建立電力系統(tǒng)調(diào)度模型，求解該模型；
[0013] 所述步驟（1)中，實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)包括：機組最大輸出功率、最小輸出功率、機組 爬坡速率和主動負荷最大充/放電功率。
[0014] 所述步驟（2)中，采用自回歸滑動平均（ARMA)模型來對風電場輸出功率預測誤差 進行估計，表達式為，
[0015]
[0016] 式中，p、q分別為ARMA模型中的階數(shù)；a^ ^為模型參數(shù)，通過估計得到；e為 服從均值為〇,方差為〇 2的高斯分布的白噪聲；為預測誤差。
[0017] 通過對風電歷史預測誤差進行統(tǒng)計，采用最小二乘方法獲得式（1)中參數(shù)的取 值。由于e服從正態(tài)分布，隨機模擬產(chǎn)生e，可生成需要的風電場景。
[0018] 所述步驟⑶中，電力系統(tǒng)調(diào)度模型為：
[0019] 考慮到風電不消耗燃料，不計儲能系統(tǒng)的成本費用和運行費用，目標函數(shù)表示成 如下形式：
[0020]
[0021] 式中，Pw，t為t時段風電場輸出功率預測值；Put為t時段負荷預測值；PESS，t為t時 段儲能系統(tǒng)有功功率，PESS，t>〇表示儲能系統(tǒng)充電，PESS，t〈〇表示儲能系統(tǒng)放電。
[0022] 所述步驟（3)中，需要考慮約束條件，約束條件包括：
[0023] 功率平衡約束：
[0024]
[0025] 式中，Pw，t為t時段風電場輸出功率預測值；Put為t時段負荷預測值；PESS，t為t時 段儲能系統(tǒng)有功功率，PESS，t>〇表示儲能系統(tǒng)充電，PESS，t〈〇表示儲能系統(tǒng)放電。
[0026] 所述步驟（3)中，約束條件包括：
[0027] 機組輸出功率上下限約束：
[0028]
[0029] 式中，/T1和分別為機組i輸出功率的下限和上限。
[0030] 所述步驟（3)中，約束條件包括：
[0031] 機組爬坡速率約束：
[0032] -rGi ?At^PGi,t+1-PGi,t^rGi ?At(5)
[0033] 式中，rM為機組i輸出功率最大調(diào)整速率，At為時段長度。
[0034] 所述步驟（3)中，約束條件包括：儲能系統(tǒng)逆變器充放電功率約束：
[0035]
[0036] 式中，為逆變器允許的充放電功率最大值。
[0037] 所述步驟（3)中，約束條件包括：各時段末儲能系統(tǒng)存儲能量約束，
[0038] Et= EH+PESS，tAt
[0039] 所述步驟（3)中，約束條件包括：儲能系統(tǒng)存儲能量約束，
[0040] Emin彡Et彡E (7)
[0041] 式中，Emin和Emax分別為儲能系統(tǒng)儲存能量的最小值和最大值。
[0042] 所述步驟（3)中，約束條件包括，基于各個場景的約束：設(shè)盡_,為場景s中風電在時 段t的輸出功率，/y,為場景S中t時段負荷值，當pESS，t> 〇,即儲能系統(tǒng)充電時，儲能系統(tǒng) 可通過增加充電功率應(yīng)對風電輸出功率高于計劃值或負荷低于預測值的場景，儲能系統(tǒng)可 鎖定的波動范圍受逆變器允許的充電功率和最大存儲能量的限制，具體可表示為
[0043]
[0044] 當PESS，t> 0,即儲能系統(tǒng)充電時，儲能系統(tǒng)可通過減少充電功率或放電應(yīng)對風電 輸出功率小于計劃值或負荷高于預測值的場景，可鎖定的范圍受逆變器允許的放電功率和 最小存儲能量的限制，具體可表示為
[0045]
[0046] 對于場景s，需火電機組提供的向上和向下調(diào)節(jié)備用容量可分別 表示為，
[0047]
[0048] 火電機組i在t時段向上和向下調(diào)節(jié)備用容量分別表示為AFJ:/、A/g/，考慮到 系統(tǒng)頻率偏差為A/7時負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，在風電和負荷實際功率偏離期望值時，若允許 頻率在一定范圍內(nèi)變動，應(yīng)滿足，
[0049]
[0050] 式中，D為單位頻率變化所引起負荷有功功率增加或減少的系數(shù)；火電機組向上 和向下調(diào)節(jié)備用容量應(yīng)滿足，
[0051]
[0052] 式中，Rei單位頻率變化所引起機組i輸出功率增加或減少的系數(shù)；
[0053] 同時，火電機組輸出功率應(yīng)滿足上下限約束，即
[0054] ^ <^Jl
KJl
[0055] 系統(tǒng)頻率偏差應(yīng)滿足，
[0056] < Af；<(14)
[0057] 式中，A rin、A rax分別為系統(tǒng)允許的最小和最大頻率偏差。
[0058] 所述步驟（3)中，依據(jù)目標函數(shù)中成本函數(shù)取二次或線性表達，可分別利用二次 規(guī)劃或線性規(guī)劃算法求解。
[0059] 本發(fā)明的有益效果為：
[0060] (1)本發(fā)明在備用配置中考慮了儲能系統(tǒng)作用，儲能系統(tǒng)能夠通過改變充/放電 功率為應(yīng)對風電不確定性提供備用，在二次、一次調(diào)整中起到消除風電、負荷不確定性的作 用；
[0061] (2)本發(fā)明考慮了頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，最終能夠減輕常規(guī)機組備用配置的壓力，提高電 網(wǎng)消納風電的能力。
【附圖說明】
[0062] 圖1為負荷、風電功率曲線圖。
【具體實施方式】：
[0063] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0064] -種儲能系統(tǒng)參與備用的含風電的電力系統(tǒng)調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0065] 1)獲得火電機組、主動負荷相關(guān)參數(shù)和信息?；痣姍C組最大調(diào)節(jié)速率為每分鐘機 組容量1%，火電機組調(diào)差系數(shù)為4%，即系統(tǒng)頻率變化4%引起機組輸出功率100%的變 化。儲能系統(tǒng)參數(shù)見表1。
[0066] 表1儲能系統(tǒng)參數(shù)
[0067]
[0068] 2)根據(jù)風電歷史預測誤差的統(tǒng)計，生成風電場景。風電與負荷在前瞻時段內(nèi)的期 望值如圖1所示。
[0069] 3)建立調(diào)度模型，并對模型進行求解；
[0070] 調(diào)度模型為：
[0071] 考慮到風電不消耗燃料，不計儲能系統(tǒng)的成本費用和運行費用，目標函數(shù)表示成 如下形式：
[0072]
[0073] 式中，Pw，t為t時段風電場輸出功率預測值；Put為t時段負荷預測值；PESS，t為t時 段儲能系統(tǒng)有功功率，PESS，t>〇表示儲能系統(tǒng)充電，PESS，t〈〇表示儲能系統(tǒng)放電。
[0074] 約束條件包括：
[0075] 1)功率平衡約束
[0076]
[0077] 式中，Pw，t為t時段風電場輸出功率預測值；Put為t時段負荷預測值；PESS，t為t時 段儲能系統(tǒng)有功功率，PESS，t>〇表示儲能系