一種消納大規(guī)模間歇性能源的安全約束經(jīng)濟調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種消納大規(guī)模間歇性能源的安全約束經(jīng)濟調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于風電、光伏發(fā)電等新能源具有間歇性及隨機性，新能源并網(wǎng)后給電網(wǎng)調(diào)度帶 來了新的技術(shù)難題。在電力系統(tǒng)調(diào)度中，處理間歇性能源的不確定性問題主要有兩種方法。 其一，如《含風電場的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度》所披露，分配發(fā)電功率來滿足負荷并留有足 夠的備用容量來滿足間歇性能源的不確定性。其二，如《基于隨機規(guī)劃的含風電場的電力系 統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化調(diào)度策略》所披露，采用隨機優(yōu)化技術(shù)處理間歇性能源的不確定性。前者過于保 守，而且沒有考慮間歇性能源的爬坡備用。后者需要知道間歇性能源出力的概率分布，且計 算效率往往達不到工程要求。目前，魯棒優(yōu)化受到了廣泛的關(guān)注。魯棒優(yōu)化通過預(yù)計各種 可能出現(xiàn)的誤差場景，建立優(yōu)化模型，保證魯棒模型的解能適應(yīng)所有的誤差場景，當系統(tǒng)發(fā) 生擾動時，仍能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
[0003]《RobustEconomicDispatchConsideringRenewableGeneration》基于零和博 弈理論建立魯棒調(diào)度模型，該模型為極大極小問題，提出一種松弛算法求解該模型并得到 了較好的收斂結(jié)果。
[0004]《電力系統(tǒng)魯棒經(jīng)濟調(diào)度（一）理論基礎(chǔ)》把魯棒調(diào)度問題歸結(jié)為"魯棒可行性" 問題，通過逐次產(chǎn)生割平面不斷排除非魯棒可行點，最終獲得可靠的調(diào)度策略。
[0005]《電力系統(tǒng)魯棒經(jīng)濟調(diào)度（二）應(yīng)用實例》分別建立魯棒機組組合模型及魯棒備用 整定模型，并將其應(yīng)用于實際調(diào)度問題，驗證了魯棒調(diào)度方式在應(yīng)對風電波動時的可行性。
[0006]《水-火-風協(xié)調(diào)優(yōu)化的全景安全約束經(jīng)濟調(diào)度》提出一種水、火、風協(xié)調(diào)優(yōu)化的 全景經(jīng)濟調(diào)度方法，該方法通過對關(guān)鍵場景的識別有效地應(yīng)對了風電的波動，具有較強的 魯棒性。
[0007]《多風電場并網(wǎng)時安全約束機組組合的混合整數(shù)規(guī)劃解法》提出一種基于極限場 景法的魯棒調(diào)度方式，證明在取相同場景數(shù)時，采用極限場景法求出的解比采用蒙特卡洛 仿真法求出的解具有更強的魯棒性。
[0008] 上述文章分別以不同的切入點建立魯棒調(diào)度模型，但所考慮的能源結(jié)構(gòu)較為單 一，且當風電場數(shù)目變多時，模型的復(fù)雜程度將急劇上升。此外，上述文章均缺乏對魯棒調(diào) 度的經(jīng)濟性與魯棒性這一矛盾關(guān)系展開分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種能消納大規(guī)模間歇性能源的安全 約束經(jīng)濟調(diào)度方法，其能夠降低間歇性新能源對電網(wǎng)的沖擊作用。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種消納大規(guī)模間歇性能源的安全約束經(jīng)濟調(diào) 度方法，其包括如下步驟：
[0011] A、采用場景法描述間歇性能源的出力；
[0012] B、建立消納大規(guī)模間歇性能源的安全約束經(jīng)濟調(diào)度模型；
[0013] C、通過對約束方程的逐一討論使調(diào)度模型得到簡化；
[0014]D、采用原始對偶內(nèi)點算法求解調(diào)度模型。
[0015] 步驟A中，采用場景法描述新能源出力的不確定性。新能源的功率預(yù)測存在較大 的誤差，每一種可能的出力描述為一個調(diào)度場景。以W個風電場為例，則場景8;為風電場 的某一種出力組合，即
[0016]Sl= [PW(1)，PW(2)，...，Pw(w)，...，Pw(W)] (1)
[0017] 由于風電在置信區(qū)間內(nèi)的出力是連續(xù)隨機的，因此任意時刻場景Sl的個數(shù)是無窮 的，記NSl為場景個數(shù)，風電出力為預(yù)測值記為預(yù)測場景s。，風電出力不等于預(yù)測值記為誤 差場景sji=l，2，...，NSl)。
[0018] 在調(diào)度模型中，包含風電出力的約束項包括功率平衡約束和線路潮流約束。如 何保證系統(tǒng)在所有場景Sl都滿足功率平衡及線路潮流不越限是關(guān)鍵問題。換言之，通過 制定合適的常規(guī)機組發(fā)電計劃來應(yīng)對各種誤差場景。假設(shè)時刻h預(yù)測場景下的發(fā)電計劃 為P(s。，h)。當發(fā)生誤差場景^時，需要另外的發(fā)電計劃才能保證系統(tǒng)功率平衡和線路潮 流不越限，該發(fā)電計劃記為P(Sl，h)。由于機組的爬坡率限制，要求預(yù)測場景下的發(fā)電計劃 P(s。，h)在調(diào)整時間的約束下過渡到誤差場景下的發(fā)電計劃P(Sl，h)。
[0019] 步驟B中，建立消納大規(guī)模間歇性能源的安全約束經(jīng)濟調(diào)度模型。
[0020] 采用預(yù)測場景下的發(fā)電成本作為調(diào)度模型的目標函數(shù)。約束方程包括預(yù)測場景下 的約束方程，誤差場景下的約束方程，場景之間的過渡約束這三個部分。假設(shè)研究對象有N臺火電機組，Μ臺水電機組，R臺氣電機組，W個風電場，F(xiàn)個光伏電站。其中，常規(guī)機組包括 火電、水電、氣電，常規(guī)機組臺數(shù)G=Ν+Μ+Ι，新能源機組個數(shù)G' =W+F。
[0021] (1)目標函數(shù)
[0022] 采用火電、氣電的運行成本作為目標函數(shù)，水電、風電、光伏發(fā)電不考慮運行成本。 機組的成本函數(shù)是以機組實際出力為決策變量的二次函數(shù)，其變量系數(shù)一般通過實際運行 或?qū)嶒灚@得。式2中，F(xiàn)(n，h)、F(r，h)分別第η臺火電機組，第r臺氣電機組在時段h內(nèi)的 運行成本。
[0023]
(2):
[0024] (2)預(yù)測場景下的約束方程
[0025]a)各時段下系統(tǒng)的發(fā)用電量平衡。
[0026]
luuz/」 工、卞：rnvn，n;、rmun,n;，、rjAi·，n;、rwvw,n;、rfVi,η;刀、加、j權(quán)ηπ朱n 機組，第m臺水電機組，第r臺氣電機組，第w個風電場，第f個光伏電站的輸出功率。(h) 為時段h的負荷水平。
[0028] b)各時段下系統(tǒng)滿足負荷備用要求。
[0029] η:--1m--i
/-i
[0030] 式中：L%為負荷對旋轉(zhuǎn)備用的需求；P^jrOP^Jm)、&_&)分別為第n臺火電 機組，第m臺水電機組，第r臺氣電機組的出力上限。
[0031]c)各電廠的物理特性約束。
[0032]Pg，nin(g)彡P(guān)g(g，h)彡P(guān)g，nax(g) (5)
[0033] -Rg，d (g)XKPg (g，h) _Pg (g，h-1)彡Rg，u (g)XT15 (6)
[0034]
[0035]
[0036] 式5、6分別為常規(guī)機組g的上下限約束及調(diào)節(jié)速率約束。調(diào)度時段T15=15min， Rg，d(g)、Rg，u(g)分別為第g臺常規(guī)機組向下、向上調(diào)節(jié)速率。式7、8分別為水電及氣電的曰 電量約束，即水電、氣電的日發(fā)電量分別不超SWm(m)、Wj^(r)。
[0037] d)線路潮流約束。
[0038]
[0039] 式9為線路潮流約束，γ(g，1)、γ'（j，1)分別為常規(guī)機組g、新能源機組g'在線 路1上的功率分布因子，L(l)為線路流量限制。
[0040] (3)誤差場景Sl下的約束方程
[0041] 為保證系統(tǒng)在誤差場景^下滿足功率平衡及線路潮流不越限，要求相應(yīng)的發(fā)電 計劃Pg(Sl，h)滿足類似式3-9的約束方程。類似于式3,式10為場景Sl的功率平衡約束， Pn(Si,n,h)為場景Si下時段h第η臺火電機組的出力，其他物理量類似。此外，Pg(Si,h)要 求滿足負荷備用約束、電廠物理特性約束、線路潮流約束，此處不再贅述。
[0042]
[0043] (4)場景過渡約束
[0044] 場景之間的過渡過程受到機組調(diào)節(jié)速率的限制。式11為從預(yù)測場景過渡到任意 的誤差場景，式12為任意兩個誤差場景之間的過渡，τ為調(diào)整時間。
[0045] -Rg,d (g)XτΡ(s〇,g,h)-Ρ(Sl,g,h) ^Rg,u (g)Xτ (11)
[0046] -Rg，d(g)XT<P(Si，g，h)-P(Sl，，g，h)<Rg，u(g)XT (12)
[0047] 步驟C中，通過對約束方程的逐一討論使調(diào)度模型得到簡化。
[0048] 為了保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，發(fā)電計劃需適應(yīng)所有的誤差場景。模型中包括隊組 類似式3至9的約束方程集合。由于Ns-m，如果不簡化模型則無法求解。
[0049] 誤差場景集S= [spysi-sj中存在最大場景smax與最小場景smin。其中