[發明專利]一種含風電系統機組及備用配置的優化方法

有效

• 申請號: 201310081629.9
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103151803A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 界金星;趙冬梅;劉燕華;李龍龍;李星宇
• 申請（專利權）人: 吉林省電力有限公司電力科學研究院;吉林省電力科學研究院有限公司;國家電網公司;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于電力系統運行和調度技術領域，尤其涉及一種含風電系統機組及備用配置的優化方法。

背景技術

近年來，隨著國內電力工業的長足發展和市場化改革的進行，我國電力系統迅猛發展。特高壓交直流輸電投入運行，傳統電源和新能源發電裝機容量穩步增長，微網和儲能技術也取得顯著的進步，電力系統規模日益龐大，運行環境越發復雜，與此同時，電力系統運行過程中遇到的不確定因素也不斷增多。實際運行中，由于發電機的隨機停運，負荷的波動，負荷預測的偏差，線路過載等都會造成電力系統平衡狀態的破壞，從而給社會帶來很大的經濟損失。在新能源發電方面，風電由于環境友好、技術成熟、成本低、商業化前景好，成為目前發展最快的新型能源，國內風電裝機容量飛速增長，某些地區的風電滲透率已不容忽視，但是由于風電出力的隨機性和間歇性，風電接入系統后，勢必會使系統面臨更多的不確定性因素。因此，傳統的電力系統調度運行理論必須加以改進和完善，以適應系統電源結構的改變。

機組組合及備用配置問題是電力系統經典的研究課題之一，主要通過預測未來一段研究周期內的負荷水平，決策系統該段周期的開機計劃及出力，并預留一定容量的旋轉備用，以應對可能的突發事故，維持系統的安全、可靠運行。合理的機組組合策略可以有效地節省一次能源，延長機組壽命；合理的備用配置能保證系統安全運行，降低系統運行成本。

發明內容

本發明以系統運行的綜合成本最低為動態有功經濟調度的目標函數，包括機組燃料費、汽輪機的閥點效應、啟停機費用和由于強迫停運導致的停電損失費用，并考慮到在市場環境下，電廠不再無償提供備用輔助服務，提出了一種含風電系統機組及備用配置的優化方法。

一種含風電系統機組及備用配置的優化方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

步驟1：分析風機輸出特性，得到研究周期內各場景中的風電出力曲線；

步驟2：分析水電機組和火電機組的運行費用，優先安排水電機組承擔尖峰負荷，根據系統功率平衡P_G+P_H=P_L-P_W，其余負荷由火電機組承擔；分析火電機組運行費用的傳統方法中考慮了燃料費和啟停機費用，在此基礎上，考慮汽輪機進氣閥突然開啟時產生的閥點效應，得到火電機組運行費用Y_G；其中，P_G為系統內的火電機組總出力；P_H為系統內水電機組的總出力；P_w為風電場輸出的有功功率預測值；P_L為系統負荷預測值；

步驟3：機組運行要符合系統運行可靠性指標，選取與經濟性相關的電量不足期望值ENNS指標，將步驟1中得到的研究周期內風電出力曲線與根據歷史數據得到的負荷預測曲線相疊加后，運用隨機生產模擬技術計算停電損失費用Y_s；考慮火電廠有償提供備用輔助服務，系統在配置備用時需向提供旋轉備用的火電廠支付的費用Y_r；

步驟4：根據步驟2和3中求出的火電機組運行費用Y_G、停電損失費用Y_s和向提供旋轉備用的火電廠支付的費用Y_r，建立機組及備用容量優化數學模型；

步驟5：根據步驟4中建立的機組及備用容量優化數學模型得到各個機組的輸出功率和各個機組提供的旋轉備用容量，并根據得到各個機組的輸出功率和各個機組提供的旋轉備用容量進行配置。

所述分析風機輸出特性，得到研究周期內各場景中的風電出力曲線的過程為：

步驟101：對于研究周期內的各個時段，通過實測數據整理擬合得到風速的概率密度分布函數，對概率密度分布函數積分獲得風速的累積分布函數（分布函數值在0和1之間），按均勻分布隨機生成區間（0，1）內的隨機數；

步驟102：根據隨機數值利用累計分布函數的反函數獲得與之對應的風速值，

步驟103：按照典型風機出力函數計算各時段內的風電出力值；

步驟104：將各個時段的風電出力值按時間排序，獲得研究周期內的風電出力曲線；

步驟105：重復以上過程，相當于反復進行隨機抽樣，得到若干的風電出力場景，以及這些場景所對應的不同風電出力曲線。