[發明專利]基于調峰裕度的風電并網協調調度優化方法

有效

• 申請號: 201410594661.1
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104362673A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 劉天琪;曾雪婷;李茜;陳振寰;王福軍;李曉虎;楊春祥;關鐵英
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司;四川大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

1.基于調峰裕度的風電并網協調調度優化方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1)系統24點調峰容量裕度評價指標

將風電并網后系統的凈負荷最大峰谷差作為調峰需求，為了精確表征24個調度時段的負荷變化，定義系統24點調峰需求為后一時段與前一時段最大負荷差的絕對值，即

ΔPLD.t=max(|PLD.t+1-PLD.t|)(t=0,1,2,···,23)b2-4ac---(1)]]>

式中，△P_LD.t為t時刻的調峰需求；P_LD.t+1為t+1時刻的負荷；P_LD.t為t時刻的負荷；

由于負荷的時變特性導致調度日內24個時段調峰需求具有實時性，所以為應對風電并網后負荷波動系統所配置的調峰容量是要求在需要時能立即投入運行的容量，即調峰容量屬于旋轉備用容量的一部分，所以在制定調度計劃的時候可以在旋轉備用的約束條件中將調峰容量計入；針對負荷上升和下降的情況，利用所有常規機組在各個時段的可調節容量之和來確定系統能夠提供的調峰容量，那么系統24點調峰容量可分別表示為正調峰容量和負調峰容量，即

ΔPG.t=ΔPG.UR.t,PLD.t+1>PLD.tΔPG.DR.t,PLD.t+1<PLD.t(t=0,1,2,···,23)---(2)]]>

式中，△P_G.t為系統24點調峰容量；△P_G.UR.t為t時段系統提供的正調峰容量；△P_G.DR.t為t時段系統提供的負調峰容量；其中△P_G.UR.t和△P_G.DR.t分別表示為

ΔPG.UR.t=Σi=1NhΔPui.t+Σj=1NtΔPuj.t-Pfault.tΔPG.DR.t=Σi=1NhΔPdi.t+Σj=1NtΔPdj.tΔpui.t=Pimax-Pi,tΔPui.t=min(Pjmax-Pj.t,URj)ΔPdi.t=Pi.t-PiminΔPdj.tmin(Pj.t-Pjmin.t,DRj)---(3)]]>

式中，△P_ui.t和△P_di.t分別為水電機組i在t時段提供的正負調峰容量；△P_uj.t和△P_dj.t分別為火電機組j在t時段提供的正負調峰容量；P_fault.t為t時段系統預留的事故備用，通常取為最大發電負荷的5％-10％，并且不小于系統中一臺最大機組的容量；P_imax和P_imin分別為水電機組i的出力上限和出力下限；UR_j和DR_j分別為火電機組j的最大升爬坡能力和最大降爬坡能力；P_jmax和P_jmin分別為火電機組j的出力上限和出力下限；

根據以上對調峰需求和調峰容量的描述，可以將系統24點調峰容量裕度指標定義為24點調峰容量與調峰需求的差值，即

P_R.t＝△P_G.t-△P_LD.t(t＝0,1,2,…,23)?????(4)

利用該指標可以評估系統各個時段的調峰裕度，從而確定出棄風功率，得到修正后的風電并網凈負荷曲線，最后依據該曲線制定機組的調度計劃；

2)風電并網后的等效日負荷曲線

利用24點調峰容量裕度指標對系統調峰裕度進行評估，當調峰容量充裕時風電功率可以被系統完全消納，此時可以將風電出力作為負的負荷直接修正日負荷曲線，得到等效日負荷曲線；如果正調峰容量裕度不足，風電能夠全額并網，同時在制定開機方式時需要增開機組數目來提高輸出的功率以快速響應系統功率的缺失；如果負調峰容量裕度不足，則需要采取適當的棄風策略；

具體方法如下：為系統設定一個調峰容量裕度的下限值P_R.t.min，本文采用類似系統備用容量的確定方法，將P_R.t.min定義為風電預測出力的固定比例；當調峰容量裕度低于P_R.t.min時，則在負荷下降時段對裕度低于P_R.t.min的部分進行積分，得到風電棄風功率，即

Pw.t.q=PR.t.min-PR.t,PLD.t+1<PLD.tandPR.t<PR.t.min0,others(t=0,1,2,···23)---(5)]]>

在調峰容量不足的情況下需要用扣除棄風功率后的并網風電出力曲線修正日負荷曲線得到等效日負荷曲線；

3)風電并網協調調度優化模型的目標函數

minF=min[Fh+Ft+Fc+Fr]Fh=Σi=1NhΣt=1Tρimi.tPi.tΔTFt=Σj=1NtΣt=1Tρjmj.tPj.tΔTFc=Σk=1NwΣt=1Tρk(Pk.tav-Pk.t)ΔTFr=Σq=1Nh+NtΣt=1T(ρq.turq.tu+ρq.tdrq.td+ρq.taRq.t)ΔT---(6)]]>

式中，F_h、F_t、F_c、F_r分別表示水電的運行價格成本、火電的運行價格成本、風電棄風懲罰成本以及系統備用懲罰成本；N_h、N_t、N_w分別表示水電機組、火電機組和風電機組的臺數；T表示調度時間段內總的時間段數；△T表示一個調度時段的長度；P_i.t、P_j.t分別表示水電機組i和火電機組j在時刻t的有功出力；m_i.t、m_j.t分別表示水電機組i和火電機組j在時刻t的啟停狀態，其值為1表示開機狀態，其值為0表示停機狀態；ρ_i、ρ_j分別表示水電機組i和火電機組j在單位時段t內的單位成本電價；ρ_k表示風電機組k在單位時段t內的棄風懲罰電價；表示風電機組k在時刻t的風電功率預測值；P_k.t表示風電機組k在時刻t的實際并網功率；分別表示系統在時刻t的正旋轉備用、負旋轉備用以及事故備用懲罰價格；R_q.t分別表示系統在時刻t的正旋轉備用、負旋轉備用以及事故備用容量；

4)約束條件

①系統正旋轉備用容量約束

SUR.t=ΔPG.UR.t+Pfault.t≥PLD.t×Lu%+Σk=1NwPk.t×wu%---(7)]]>

式中，S_UR.t為t時段系統提供的正旋轉備用容量；L_u％為系統負荷預測誤差對正旋轉備用的需求；P_k.t為t時段風電機組k的出力；w_u％為風電出力預測誤差對正旋轉備用的需求；

②系統負旋轉備用容量約束

SDR.t=ΔPG.DR.t≥Σk=1Nw(Wkmax-Pk.t)×wd%---(8)]]>

式中，S_DR.t為t時段系統提供的負旋轉備用容量；W_kmax為風電機組k的最大出力；w_d％為風電出力預測誤差對負旋轉備用的需求；

③系統有功功率平衡約束

Σi=1NhPi.t+Σj=1NtPj.t=Pd.t+Pl.t-Σk=1NwPk.t(t=1,2,···,T)---(9)]]>

式中，為t時段水電機組i的發電出力，為t時段火電機組j的發電出力，P_d.t為t時段系統的有功負荷，P_l.t表示系統t時段有功損耗，為t時段風電機組k的發電出力；

④機組有功出力約束

Pmin.i≤Pi≤Pmax.i(i=1,2,···,Nh)Pmin.j≤Pj≤Pmax.j(j=1,2,···,Nt)---(10)]]>

式中，P_min.i和P_max.i分別為水電機組i的最小出力和最大出力；P_min.j和P_max.j分別為火電機組j的最小出力和最大出力；

⑤機組爬坡能力約束

因為水電機組具有較好的爬坡性能，所以本文中只考慮了火電機組的爬坡能力；

Pj.t-Pj.(t-1)≤URj=rjupΔtPj.(t-1)-Pj.t≤DRj=rjdownΔt(j=1,2,···,Nt)---(11)]]>

式中，UR_j和DR_j分別為火電機組j的增出力爬坡能力限制和減出力爬坡能力限制；和分別為火電機組j的向上爬坡速率和向下爬坡速率。