一種基于風(fēng)電不確定出力的風(fēng)電并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行與調(diào)度領(lǐng)域，特別涉及一種基于風(fēng)電不確定出力的風(fēng)電 并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，國內(nèi)外對于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運行經(jīng)濟調(diào)度的研究已經(jīng)取得了一定的進展。 由于風(fēng)電出力隨機性大和波動性強等特點，必然給大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度帶來較大困 難，因此許多學(xué)者對風(fēng)電出力預(yù)測進行了大量研究，但仍難以獲得準確的預(yù)測結(jié)果，風(fēng)電功 率預(yù)測誤差還將長期存在。儲能系統(tǒng)可以有效解決上述問題，然而需要考慮的是儲能成本 過高，而且效率相對較低，盲目地增加系統(tǒng)的儲能容量，同樣會降低系統(tǒng)的經(jīng)濟性。負荷特 性與負荷水平是影響電網(wǎng)風(fēng)電消納能力重要的兩個因素。在國家大力建設(shè)智能電網(wǎng)的背景 下，負荷開始發(fā)揮越來越重要的角色，其已不再是單一的用電方，而開始作為一種虛擬電廠 與電網(wǎng)進行互動。電網(wǎng)可通過評估負荷等級，與用戶達成相關(guān)協(xié)議等方式使一部分負荷融 入發(fā)電計劃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于風(fēng)電不確定出力的風(fēng)電并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，在建 立基于誤差增長的風(fēng)電不確定出力模型的基礎(chǔ)上，針對風(fēng)電不確定出力所帶來的問題，建 立了風(fēng)電成本模型；由于各類負荷在系統(tǒng)調(diào)度中所參與的角色不同，本發(fā)明根據(jù)各類負荷 能否參與調(diào)度的程度，綜合各類負荷的指標，提出可調(diào)度負荷權(quán)重區(qū)間的概念，并建立了模 型；結(jié)合儲能系統(tǒng)建立風(fēng)電并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，為電網(wǎng)調(diào)度人員在解決風(fēng)電接入問題 時提供具有明顯社會經(jīng)濟效益的優(yōu)化調(diào)度方案。
[0004] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以解決：
[0005] -種基于風(fēng)電不確定出力的風(fēng)電并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1，風(fēng)電、火電機組、儲能系統(tǒng)以及可調(diào)度負荷等相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和采集；
[0007] 風(fēng)電參數(shù)包括用于確定風(fēng)電成本的相關(guān)數(shù)據(jù)：風(fēng)電預(yù)測出力PWF. jt、系統(tǒng)的有功負 荷PD. t、調(diào)度周期內(nèi)運行的風(fēng)電機組數(shù)目Nw、風(fēng)電預(yù)測精度Aw. ]t;
[0008] 火電機組相關(guān)參數(shù)：調(diào)度周期內(nèi)運行的火電機組的數(shù)目Nti、火電機組線性化成本 函數(shù)系數(shù)％、火電機組出力約束的上限下限常規(guī)機組出力的上升率和下降率
[0009] 儲能系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：儲能系統(tǒng)的充放電效率Φ、儲能系統(tǒng)容量上下限E_、E_、t 時段儲能系統(tǒng)的輸出功率Pe (t)、單位時間內(nèi)儲能系統(tǒng)充放電功率上下限PE._、PE._、儲能 系統(tǒng)成本系數(shù)k E(t);
[0010] 可調(diào)度負荷相關(guān)參數(shù)：修正系數(shù)a、b、函數(shù)系數(shù)Ic1 (t)、k2 (t)、t時段r類負荷大小 PD.rt、系統(tǒng)負荷類型數(shù)量1 ;
[0011] 步驟2,根據(jù)步驟1風(fēng)電相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，在此基礎(chǔ)上得出風(fēng)電預(yù)滲透率，根據(jù)風(fēng) 電預(yù)滲透率以及風(fēng)電出力預(yù)測精度，得到風(fēng)電出力預(yù)測誤差，基于風(fēng)電誤差增長模型，得出 風(fēng)電不確定出力計算模型；
[0012] 步驟3,根據(jù)步驟2得到風(fēng)電不確定出力計算模型，在建立負荷可參與調(diào)度的權(quán)重 區(qū)間模型以及引入可調(diào)度負荷權(quán)重區(qū)間模型與儲能系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，建立了風(fēng)電成本模 型，并建立了考慮可調(diào)度負荷和儲能系統(tǒng)風(fēng)電并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，根據(jù)該優(yōu)化模型，得 到調(diào)度周期內(nèi)各機組出力；
[0013] 步驟4,由各機組出力計算系統(tǒng)棄風(fēng)率，對系統(tǒng)各類成本以及備用情況進行分析。
[0014] 進一步，所述的步驟2中風(fēng)電誤差增長模型的構(gòu)建過程為：
[0015] 步驟2. 1，設(shè)某已給定的風(fēng)電出力預(yù)測數(shù)據(jù)在t。時段的誤差為et。，并且在不引入 其它時段誤差的條件下，在t時段時，由et。引起的誤差為'、若存在與t無關(guān)且大于0 的常數(shù)A，使得
，則稱誤差的增長是線性的；存在大于1的常 數(shù)B，使得I、
，則稱誤差的增長使指數(shù)級的；
[0016] 步驟2. 2,本發(fā)明定義，預(yù)測誤差按線性增長的風(fēng)電出力預(yù)測是穩(wěn)定的，預(yù)測誤差 按指數(shù)增長的風(fēng)電出力預(yù)測是不穩(wěn)定的；假設(shè)風(fēng)電出力預(yù)測在t。、t 2、…、^時段的誤 差為etQ、etl、et2、"·、θ ?η，若風(fēng)電出力預(yù)測是穩(wěn)定的，則在ν?2、"·、?η、1:η+1時段時，由e t。、 etl、et2、…、etn引起的誤差遞增值為?、_β?+?.;_
[0018] 同樣，若風(fēng)電出力預(yù)測誤差是不穩(wěn)定的，則在h、t2、…、tn、t n+1時段時，由etQ、etl、 et2、…、etn引起的誤差遞增值為

[0020] 進一步，所述的步驟2中風(fēng)電不確定出力計算模型為：若風(fēng)電出力預(yù)測是穩(wěn)定的， 則基于誤差增長的風(fēng)電不確定出力計算模型為：
[0021] 進一步，所述步驟3中儲能系統(tǒng)模型為：
[0022] 儲能系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)（容量）為E⑴滿足：E (t) = E (t-ι) + Φ Pe⑴Δ t， Enin^ E(t) ^ Enax,
[0023] 各時段的充放電功率PE(t)滿足：PE._< P E(t)彡P(guān)E._，
[0024] 則 t時段系統(tǒng)調(diào)用儲能系統(tǒng)成本模型為：CE(t) = kE(t)PE(t)。
[0025] 進一步，所述步驟3中可調(diào)度負荷權(quán)重區(qū)間模型的建立過程為：
[0026] 步驟S3. 1，由于系統(tǒng)中的各類負荷在各個時段能否參與調(diào)度的程度不同，所以把 這些負荷化成不同區(qū)間的級別；因此在系統(tǒng)調(diào)度中，結(jié)合實際情況就可以得到各類負荷的 級別，并取屬性級別的取值范圍作為各類負荷的初始權(quán)重區(qū)間，如r類負荷在t時段的初始 權(quán)重區(qū)間為：
[0027] 步驟S3. 2,利用模糊數(shù)學(xué)相關(guān)知識將上式進行模糊處理，令：
則各類負荷在t時段的權(quán)重區(qū)間數(shù)為：^ = 各類負荷可參與調(diào)度的權(quán)重區(qū)間 數(shù)模型為：
t則本發(fā)明定義各類負荷在t時段參與調(diào)度的權(quán)重為：
[0028] 步驟S3. 3,最后得出各類負荷成本計算模型：ED.rt= k (sntPD.
rt)2,則t時段系統(tǒng)調(diào)用可調(diào)度負荷權(quán)重區(qū)間模型為：
[0029] 進一步，所述的步驟3中風(fēng)電成本模型為：
[0030] 本發(fā)明所建風(fēng)電成本模型包含兩部分：一是儲能成本成本，二是可調(diào)度負荷成本； 則：
[0033] Pe (t) = (Ht)Pwut
[0034] 進一步，所述步驟3中的經(jīng)濟調(diào)度目標函數(shù)及約束條件為：
[0035] 目標函數(shù)：
[0040] (2)機組輸出功率約束
[0044] (4)儲能系統(tǒng)約束
[0046] 因此本文具有以下技術(shù)效果：
[0047] 本發(fā)明建立的基于誤差增長的風(fēng)電不確定出力模型計算出來的風(fēng)電不確定出力 可以比較全面的反應(yīng)誤差信息，為后續(xù)調(diào)度提供更加準確的數(shù)據(jù)；可調(diào)度權(quán)重區(qū)間模型可 以為不同級別負荷在不同時段的可調(diào)度性制定相應(yīng)的標準，避免了統(tǒng)一標準下的資源浪 費，使可調(diào)度負荷能夠充分有效地參與到對風(fēng)電不確定出力的調(diào)節(jié)中，從而減少對儲能系 統(tǒng)的使用量，降低了棄風(fēng)率與系統(tǒng)的備用容量。儲能系統(tǒng)的參與，可以彌補極端情況下可調(diào) 度負荷無法參與風(fēng)電調(diào)節(jié)的缺點，在對可調(diào)度負荷進行權(quán)重區(qū)間劃分的過程中承擔(dān)一定的 后備作用；本發(fā)明為電網(wǎng)調(diào)度人員在解決風(fēng)電接入問題時提供具有明顯社會經(jīng)濟效益的優(yōu) 化調(diào)度方案。
【附圖說明】
[0048] 附圖1是風(fēng)電出力變化與風(fēng)電不確定出力示意圖；
[0049] 附圖2是儲能系統(tǒng)充放電示意圖；
[0050] 附圖3是調(diào)度周期內(nèi)系統(tǒng)備用需求不意圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明方案作進一步具體的說明。
[0052] 附圖1說明了風(fēng)電不確定出力的構(gòu)成部分，由于誤差在一定程度上是持續(xù)增長， 風(fēng)電不確定出力由風(fēng)電預(yù)測誤差及風(fēng)電風(fēng)電預(yù)測誤差增長構(gòu)成；
[0053] 附圖2是使用儲能系統(tǒng)充放電示意圖，因為儲能系統(tǒng)受到容量及其充放電能力的 限制，單靠儲能系統(tǒng)來調(diào)節(jié)風(fēng)電不確定出力在一些情況下實施起來比較困難，因此，本發(fā)明 引入可調(diào)度負荷來協(xié)同儲能系統(tǒng)來處理風(fēng)電不確定出力；
[0054] 本發(fā)明基于風(fēng)電不確定出力的風(fēng)電并網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，具體按如下步驟實施：
[0055] 步驟1、相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和采集
[0056] 步驟1. 1、風(fēng)電相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和采集
[0057] 風(fēng)電參數(shù)主要包括：風(fēng)電預(yù)測出力PWF. ]t、系統(tǒng)的有功負荷PD.t、調(diào)度周期內(nèi)運行的 風(fēng)電機組數(shù)目N w、風(fēng)電預(yù)測精度Aw. ]t;
[0058] 步驟1. 2、火電機組相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和采集
[0059] 火電機組相關(guān)參數(shù)：調(diào)度周期內(nèi)運行的火電機組的數(shù)目Nti、火電機組線性化成本 函數(shù)系數(shù)％、火電機組出力約束的上限下限盡Γ、巧f、常規(guī)機組出力的上升率和下降率 eup ^dowu β Si ^ Si ;
[0060] 步驟1. 3、儲能系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和采集
[0061] 儲能系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：儲能系統(tǒng)的充放電效率Φ、儲能系統(tǒng)容量上下限E_、Eniax、單 位時間內(nèi)儲能系統(tǒng)充放電功率上下限P E._、PE._、儲能系統(tǒng)成本系數(shù)kE(t);
[0062] 步驟1. 4、可調(diào)度負荷相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和采集
[0063] 可調(diào)度負荷相關(guān)參數(shù)：修正系數(shù)a、b、函數(shù)系數(shù)Ic1 (t)、k2 (t)、t時段r類負荷大小 PD.rt、系統(tǒng)負荷類型數(shù)量1。
[0064] 步驟2、根據(jù)步驟1風(fēng)電相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，在此基礎(chǔ)上得出風(fēng)電預(yù)滲透率，根據(jù)風(fēng) 電預(yù)滲透率以及風(fēng)電出力預(yù)測精度，得到風(fēng)電出力預(yù)測誤差，基于誤差增長模型，得出風(fēng)電 不確定出力。
[0065] 風(fēng)電誤差增長計算模型為：
[0066] 設(shè)某已給定的風(fēng)電出力預(yù)測數(shù)據(jù)在t。時段的誤差為e t。，并且在不引入其它時段 誤差的條件下，在t時段時，由et。引起的誤差為e〖，.若 「0〇671 )存亦與t壬羊日女干0的常數(shù)A，使得
[0069] 則稱誤差的增長是線性的；
[0070] (2)存在大于1的常數(shù)B，使得
[0072] 則稱誤差的增長使指數(shù)級的；
[0073] 本發(fā)明定義，預(yù)測誤差按線性增長的風(fēng)電出力預(yù)測是穩(wěn)定的，預(yù)測誤差按指數(shù)增 長的風(fēng)電出力預(yù)測是不穩(wěn)定的；
[0074] 假設(shè)風(fēng)電出力預(yù)測在七。3132、一、1時段的誤差為6,。、611、6 12、一、6^若風(fēng)電 出力預(yù)測是穩(wěn)定的，則在Vt2、"·、?η、? η+1時段時，由etQ、etl、et2、…、etn引起的誤差遞增
[0076] 同樣，若風(fēng)電出力預(yù)測誤差是不穩(wěn)宙的，則在t,、t。、·??η+1時段時，由e tQ、etl、 et2、…、etn引起的誤差遞增值為

[0078] 風(fēng)電不確定出力計算模型為：
[0079] 由于風(fēng)電預(yù)測是穩(wěn)定的與風(fēng)電預(yù)測是不穩(wěn)定的兩種情況下，基于誤差增長的風(fēng)電 不確定出力計算方法相同，本發(fā)明在此只討論風(fēng)電出力預(yù)測為穩(wěn)定時的情況。風(fēng)電出力預(yù) 測為不穩(wěn)定時情況可類似求得；