考慮風電出力不確定性的發用電機組組合方法

2017-08-18 11:36:25 《電工技術學報》　點擊量：評論 (0)

江蘇大學電氣信息工程學院、國網上海市電力公司電力科學研究院的研究人員孫欣、方陳、沈風、馬群，在2017年第4期《電工技術學報》上撰文指出，由于風電出力的不確定性，大規模風電接入電網將對電力系統的

江蘇大學電氣信息工程學院、國網上海市電力公司電力科學研究院的研究人員孫欣、方陳、沈風、馬群，在2017年第4期《電工技術學報》上撰文指出，由于風電出力的不確定性，大規模風電接入電網將對電力系統的安全經濟運行產生嚴重的影響。為了更好地消納風電，從發電和用電兩個角度出發，根據風電出力的Beta概率密度函數，提出基于風電概率模型的棄風成本和可中斷負荷成本的發用電一體優化方法。

　　為提高該方法的求解效率和實用性，在建模中僅引入機組組合變量，并采用Delta方法將非線性模型轉換為線性模型求解。最后采用多個場景算例說明了模型與方法的實用性和有效性。

　　截止2013年底，我國風電裝機總容量達到91 412.89MW[1]，其中蒙東、吉林和甘肅等地區的風電裝機容量已經超過負荷的30%，風力發電已成為我國重要的發電方式。大規模風電接入將對電力系統的安全經濟運行產生嚴重影響，對傳統的電網調度運行提出嚴峻挑戰。

　　風電出力具有較強的不確定性，目前數字天氣預報技術對風速預測的準確度較低，特別是在日前發電計劃中，風電出力的不確定性將遠大于負荷的不確定性，直接影響常規機組的機組組合、出力安排與備用安排。其中，機組組合問題由于整數變量的引入，成為該領域研究難點。

　　目前，風電出力的預測有點預測、區間預測和概率預測等方法。針對不同的風電出力預測，國內外學術界在考慮風電出力不確定性的機組組合建模方面主要有以下幾種方法：①對于風電出力點預測的情況，根據風電出力的不確定性程度，增加系統的備用容量安排[2,3]；②對于區間預測的情況，主要采用區間規劃等方法處理，部分方法將使結果偏保守[4,5]；③對于概率預測的情況，通常采用機會約束規劃方法[6-9]求解。

　　同時，在電力調度的管理運行機制上，國內外也開展了進一步的研究。在時間維度上，針對風電出力預測誤差隨時間增長而變大的特點，國內提出了多級機組組合[10]及多時間尺度協調[11]的調度策略。在對象維度上，將用電側也作為可調度的資源納入調度體系，提出考慮需求響應的發電一體優化調度[12-15]。

　　在日前調度的機組組合工作中，由于風電出力的預測誤差較大，基于點預測的機組組合方法具有一定的實用性，但對于風電出力的不確定性考慮不充分。基于區間預測的機組組合方法對于風電不同出力情況具有一定的靈活性和適應性，但無法考慮風電在出力區間內不同點的出力概率不同的特點，易使結果偏保守。

　　基于風電概率曲線的機組組合方法對于風電出力的不確定性考慮較全面，但采用場景樹等方法將極大地增加系統的求解規模，較難滿足實際電力系統中實用化運行的需求。

　　本文嘗試在保留風電出力不確定性概率描述的情況下，通過合理的模型簡化減少變量規模，以提高模型計算效率，從而盡可能滿足實用化需求。同時，將可中斷負荷作為可調度資源納入發電計劃安排，以期增加調度計劃的靈活性，降低機組組合費用，減少系統棄風電量。

　　結論

　　風電出力的不確定性給日前的機組組合安排帶來了挑戰。為了在實際中更好地應對此問題，本文重點在以下兩方面開展了研究：

　　1）建立發用電一體的機組組合決策模型，綜合考慮基于風電Beta概率分布的棄風電量和可中斷負荷調用量模型，并在建模中重點考慮機組組合變量，降低了模型的復雜度。

　　2）在模型求解方面，采用Delta方法將非線性模型轉換為線性混合整數規劃問題求解，降低了模型的求解難度。多情景的算例表明，本文模型能夠全面考慮風電的出力不確定性，并有效利用需求側的可中斷負荷資源，從而減少機組的起停機費用與系統的棄風電量。本文的研究工作可為考慮風電出力不確定性的機組組合研究提供參考。