一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法
【專利摘要】本發明涉及一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出的多目標優化協調方法，所述方法為：計算風電和抽水蓄能聯合系統送出的穩定極限、電網對風電的調峰裕度、風電和抽水蓄能聯合系統的輸電線路的熱穩定極限，獲得風電和抽水蓄能聯合系統的送出穩定極限；建立風功率輸出數學模型，并確定風力發電機輸出有功功率數據；建立抽水蓄能機組的功率輸出和能量輸出模型；建立風電和抽水蓄能聯合送出的多目標多約束協調優化模型，并進行優化；確定各優化目標優先順序下的協調方案，并根據實際運行情況選擇最終運行方案。該方法利用抽水蓄能可以低谷抽水、高峰發電的調節作用，既提高了風電的利用效率，又降低大規模風電間歇性波動對電網的安全穩定運行的影響。
【專利說明】-種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，更具體涉及一種 大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法。
【背景技術】：
[0002] 風電是潔凈的可再生能源，風電既是對常規能源的重要補充，又對于調整能源結 構、保護環境、應對氣候變化和促進可持續發展都具有重要的作用。大力發展風電已成為當 前能源工作的重要任務，是我國電力工業發展的長遠方向。
[0003] 風電輸出功率具有隨機波動的特點，輸出功率不太穩定且時間上與負荷波動也不 一致，從而造成峰谷差巨大，對電網的調容、調壓能力要求也比較高。
[0004] 抽水蓄能作為一種經濟成熟的儲能系統，與風電系統互聯后，可W在風電大發時 吸收電能，在負荷高峰時釋放電能，將大大提高風電的利用率，增強電網的調峰能力。
[0005] 因此，風電和抽水蓄能的聯合運行對提高清潔能源的利用率具有重要意義。如何 對二者進行優化協調，在獲得經濟效益的同時又保證電網的安全運行，是一個重要課題。
【發明內容】
：
[0006] 本發明的目的是提供一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法， 該方法提高風電入網的滲透率，減少風電間歇性對電網的影響。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用W下技術方案；一種大規模風電和抽水蓄能聯合送 出多目標優化協調方法，所述方法基于風電和抽水蓄能聯合系統進行多目標優化協調；所 述方法包括W下步驟：
[000引 （1)確定風電和抽水蓄能聯合系統送出的穩定極限；
[0009] (2)確定電網對風電的調峰裕度；
[0010] (3)確定風電和抽水蓄能聯合系統的輸電線路的熱穩定極限；
[0011] (4)獲得風電和抽水蓄能聯合系統的送出極限；
[0012] (5)建立風功率輸出數學模型，并確定風力發電機輸出有功功率數據；
[0013] (6)建立抽水蓄能機組的功率輸出和能量輸出模型；
[0014] (7)建立風電和抽水蓄能聯合送出的多目標多約束協調優化模型，并進行優化；
[0015] (8)確定各優化目標優先順序下的協調方案，并根據實際運行情況選擇最終運行 方案。
[0016] 本發明提供的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，所述步 驟（1)中的穩定極限通過交直流電網數據的潮流計算和暫態穩定計算獲得。
[0017] 本發明提供的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，所述交 流電網數據包括交流輸電線路參數和變壓器參數；所述直流輸電系統數據包括直流輸電系 統控制器參數。
[0018] 本發明提供的另一優選的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調 方法，所述步驟（2)的調峰裕度通過下式確定：
[001 引 Pa = PtmaxX [(1-入）-(l+a) X 目t]+Pg"X (1+a) X (目廣目 ")+Ps+Pc
[0020] 其中，Pa為調峰裕度，為日負荷峰值，A為最小負荷時峰谷率差，a為備用率， Ps為儲能調峰容量，Pew為峰荷時水電出力，目T為火電強迫出力率，目W為水電強迫出力率， Ps為儲能調峰容量，Pc為與外部系統聯絡線調峰能力。
[0021] 本發明提供的再一優選的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調 方法，所述步驟（3)中的熱穩定極限根據風電和抽水蓄能聯合系統輸出的導線型號確定輸 電線路的熱穩定極限。
[0022] 本發明提供的又一優選的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調 方法，所述步驟（4)中送出極限通過綜合比較暫穩極限、調峰裕度和熱穩極限獲得
[0023] 本發明提供的又一優選的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調 方法，所述步驟巧）中的數學模型通過威布爾正偏態分布建立，其概率密度函數通過下式 確定：
[0024]
【權利要求】
1. 一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，所述方法基于風電和抽 水蓄能聯合系統進行多目標優化協調；其特征在于：所述方法包括以下步驟： (1) 確定風電和抽水蓄能聯合系統送出的穩定極限； (2) 確定電網對風電的調峰裕度； (3) 確定風電和抽水蓄能聯合系統的輸電線路的熱穩定極限； (4) 獲得風電和抽水蓄能聯合系統的送出極限； (5) 建立風功率輸出數學模型，并確定風力發電機輸出有功功率數據； (6) 建立抽水蓄能機組的功率輸出和能量輸出模型； (7) 建立風電和抽水蓄能聯合送出的多目標多約束協調優化模型，并進行優化； (8) 確定各優化目標優先順序下的協調方案，并根據實際運行情況選擇最終運行方案。
2. 如權利要求1所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述步驟（1)中的穩定極限通過交流電網數據和直流輸電系統數據的潮流計算 和暫態穩定計算獲得。
3. 如權利要求2所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述交流電網數據包括交流輸電線路參數和變壓器參數；所述直流輸電系統數 據包括直流輸電系統控制器參數。
4. 如權利要求1所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述步驟（2)的調峰裕度通過下式確定： Pa = F1LmaxX [ (1_ 入）_ (1+ a ) X 3 T] +PgwX (1+ a ) X ( 3 T_ 3 w) +Ps+Pc 其中，Pa為調峰裕度，PtaxS日負荷峰值，A為最小負荷時峰谷率差，a為備用率，P s為儲能調峰容量，Pcw為峰荷時水電出力，Pt為火電強迫出力率，Pw為水電強迫出力率，P s為儲能調峰容量，P。為與外部系統聯絡線調峰能力。
5. 如權利要求1所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述步驟（3)中的熱穩定極限根據風電和抽水蓄能聯合系統輸出的導線型號確 定輸電線路的熱穩定極限。
6. 如權利要求1-5任意一項所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化 協調方法，其特征在于：所述步驟（4)中送出極限通過綜合比較暫穩極限、調峰裕度和熱穩 極限獲得。
7. 如權利要求1所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述步驟（5)中的數學模型通過威布爾正偏態分布建立，其概率密度函數通過 下式確定：
其中，V為風速，k和c分別為形狀參數和尺度參數。
8. 如權利要求7所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述風力發電機輸出有功功率數據通過下式確定：
其中，是風力發電機的額定功率，Vw V。。是切入、切出風速；V是額定風速和實際 風速。
9. 如權利要求1所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法，其 特征在于：所述步驟（6)功率輸出和能量輸出模型通過下式確定：
其中，Et為t時刻的抽水蓄能儲存的能量，Et+1為t+1時刻的抽水蓄能儲存的能量，n p為抽水時的能量轉換效率，nh為抽水蓄能發電時的能量轉換效率，Pp, t為t時刻的抽水蓄 能抽水功率，ph,t為t時刻的抽水蓄能發電功率。
10. 如權利要求1所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法， 其特征在于：所述步驟（7)的所述優化模型包括兩個優化目標：風電和抽水蓄能聯合打捆 經濟效益最優目標和風電和抽水蓄能聯合系統送出功率最穩定目標。
11. 如權利要求10所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法， 其特征在于：所述風電和抽水蓄能聯合打捆經濟效益最優目標通過下式確定：
其中，Rw為風電上網價格，Rh為抽水蓄能發電上網價格，Rpg為電網用電價格，P w為風電 上網功率，Ph為抽水蓄能發電功率，Ppg為抽蓄利用電網用電進行抽水的功率，^為一天內 的時段數，t為一天內的某時刻。 所述風電和抽水蓄能聯合系統送出功率最穩定目標通過下式確定：
其中，pwh為抽蓄送出功率值，c;,為抽蓄送出功率平均值，cr為抽蓄送出功率最大值， Pp為抽蓄抽水功率值。
12. 如權利要求11所述的一種大規模風電和抽水蓄能聯合送出多目標優化協調方法， 其特征在于：所述優化過程為：判斷風電和抽水蓄能聯合系統的送出功率是否越限；若發 生越限，則抽水蓄能機組進行抽水；若不發生越限，則需要根據實際運行情況，從平衡風電 和抽水蓄能聯合系統送出的總功率的角度出發，在負荷高峰期內，安排抽水蓄能機組發電。
【文檔編號】H02J3/28GK104362671SQ201410584181
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】李惠玲, 張志強, 唐曉駿, 苗友忠, 李笑蓉, 趙煒煒, 鄭超, 張鑫, 陳得志, 陳湘, 黃毅臣, 李順昕, 梁大鵬 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 國網冀北電力有限公司經濟技術研究院