風電參與備用的聯合電力系統的調度方法與流程
本發明涉及的是一種風電調度領域的技術，具體是一種風電參與備用的聯合電力系統的調度方法。
背景技術：
目前關于風電消納的研究主要集中在可靠性與經濟性兩方面。在經濟性上，將系統備用、環境效益等作為風電發電的成本，對風電并入電網后的短期調度問題進行了研究。在可靠性上，大量文獻從風電與其他能源結合提高可靠性以及電力系統備用優化兩個角度進行研究。一方面綜合風能、水能、太陽能、天然氣以及儲能單元，對將不同的能源進行協調優化，平抑彼此波動，減少對電網的沖擊。另一方面根據風電預測誤差的特點，對風電功率波動的概率分布進行估算，并建立起風電備用需求與風電出力的關系，對系統的備用容量進行優化。現階段在處理風電場出力時均采用全額收購風電的方法，且均是以全額接收風電為前提，并未考慮風電場本身為系統作備用的能力，在風電波動時只能被迫使用備用電源進行功率平衡，丟失了運行的經濟性。
技術實現要素：
本發明針對現有技術無法使風電場為電力系統提供上調備用與下調備用，無法從電力系統的經濟運行角度實現風電場與火電廠聯合優化發電等不足，提出一種風電參與備用的聯合電力系統的調度方法，組合了風電機組與火電機組，使風電機組運行在次優的狀態下，從而使聯合電力系統整體運行在較風電全額發電更優的狀態，并使風電能夠在一定安全裕度范圍內為系統提供上調備用與下調備用。
本發明是通過以下技術方案實現的：
本發明首先通過計算聯合電力系統的風電機組的風電備用容量，再根據系統的運行參數構建風電調度模型，并結合設定參數解得風電全額出力調度計劃待求量的計劃值；再結合風電備用容量與風電全額出力調度計劃的計劃值，根據采用的風電調度策略增加相應的約束進行迭代優化，得到更新的計劃值，重新設定調度時段的風電調度計劃與火電調度計劃，并由風電機組與火電機組執行。
所述的風電機組的風電備用容量具體為：
所述的設定參數包括：風電調度的目標函數和電能調度的約束。
所述的風電調度的目標函數為：f＝cg,i(pg,i,t)ui,t+ce,i(pg,i,t)ui,t+siui,t(1-ui,t-1)，其中：t為時刻，i為火電機組的編號，cg,i為火電機組i的發電費用曲線，pg,i,t為火電機組i在t時刻的出力，ui,t為火電機組i在t時刻的運行狀態(0是停機狀態，1為開機狀態)，ce,i為火電機組i排放二氧化碳的治理費用，si為火電機組i的啟停費用。
所述的對電能調度的約束為：
所述的待求量為在某一時刻時風電場的出力、火電機組的出力和運行狀態。
所述的風電調度策略包括：pod(風電降出力策略)、surd(風電提供上調備用策略)和pdrd(風電提供下調備用策略)，其中：pod應用于火電機組因風電波動關機后重新開機的情況，surd應用于因系統上調備用不足而啟動火電機組的情況，pdrd應用于因系統下調備用不足而關閉火電機組的情況。
所述的pod相應的約束為：
所述的surd相應的約束為：
所述的pdrd相應的約束為：
所述的調度時段為24h。
本發明涉及一種實現上述方法的系統，包括：系統信息輸入模塊，風電備用容量計算模塊，火電機組搜索模塊，調度計劃優化模塊與調度計劃執行模塊，其中：系統信息輸入模塊分別與風電備用容量計算模塊、火電機組搜索模塊和調度計劃制定模塊相連，將風電預測值、負荷預測值、火電機組參數值與備用需求值輸出至風電備用容量計算模塊、火電機組搜索模塊和調度計劃制定模塊；風電備用容量計算模塊與火電機組搜索模塊相連，在獲得風電預測值的信息后，將計算得到的風電備用容量值輸出至火電機組搜索模塊；火電機組搜索模塊與調度計劃制定模塊相連，在獲得風電備用容量與火電機組參數值后，按照調度策略對現有調度計劃中的火電機組進行搜索，尋找滿足調度策略約束的火電機組k，并將火電機組k的信息傳輸給調度計劃優化模塊；調度計劃優化模塊與調度計劃執行模塊相連，在得到火電機組k的信息后，按照目標函數對調度計劃進行優化，并將優化后的調度計劃傳輸給調度計劃執行模塊；調度計劃執行模塊接收到優化后的調度計劃，并將調度計劃分配至給各個火電機組與風電場。
技術效果
與現有技術相比，本發明通過使風電機組運行在次優的狀態下，對風電調度計劃的目標函數進行電能調度約束，并納入三種風電調度策略中的一種或幾種及其相應的約束，對之后調度時段內的待求量的計劃值進行迭代優化，得到風電機組與火電機組的最優調度計劃，實現風電調節能力的多層級利用，能夠進一步提高含風電電力系統的經濟效益，充分利用風電機組提供備用的潛力，使風電為系統提供備用，使系統運行在更經濟的狀態。
附圖說明
圖1為本發明示意圖；
圖2為風電全額出力與棄風出力概率示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例包括以下步驟：
步驟1、讀取聯合電力系統的初始化數據和機組運行參數，計算風電機組的風電備用容量，設定收斂定值ε，設定調度時段和風電調度計劃待求量，列出風電調度的目標函數與相應的約束。
本實施例的收斂定值ε從精度與計算復雜度考慮取為1％。
所述的聯合電力系統的初始化數據包括機組的出力上下限、爬坡率、風電場預測出力等數據。
所述的機組運行參數包括各個機組的發電費用曲線cg,i、排放二氧化碳的治理費用曲線ce,i和啟停費用si。
所述的風電備用容量rw,t通過以下方式計算：
s1：輸入風電機組的風電全額發電功率概率曲線p(p)和風電最大允許棄風量ψw。
s2：輸入風電機組的最小發電功率pmin與最大發電功率pmax，計算壓縮區間
s3：按照
如圖2所示，在進行風電調度時，需要對風電備用的容量進行計算。風電作備用將降低自身出力，導致一部分風能無法被利用。遺棄部分風能作備用后的風電機組的出力小于全額出力，功率概率分布圖上表現為概率分布整體向左移。由于機組最小出力限制為pmin，因此風電機組實際區間在圖中縱坐標的右側。本文認為風電參與備用的最大容量應與風電允許的最大棄風量相等，定義風電最大備用容量為該時刻可發最大風電容量與棄風后風電發電量之差。
本實施例的風電備用容量計算方法基于風電年棄風度對風電的備用容量進行了計算。
所述的調度時段為24h，本實施例將其均分為96個時間段，每個時間段長度為15min。
所述的調度計劃的待求量為：t時刻時風電場的出力pw,t、火電機組i的出力pg,i,t和火電機組i的運行狀態ui,t(0是停機狀態，1為開機狀態)。
所述的風電調度的目標函數為：f＝cg,i(pg,i,t)ui,t+ce,i(pg,i,t)ui,t+siui,t(1-ui,t-1)，其中：t為時刻，i為火電機組的編號。
所述的相應的約束為：
所述的聯合電力系統需要得到負荷預測信息、風電發電量預測信息，在得到以上信息后，對接下來24h內的電能調度進行約束，包括：功率平衡約束、風機出力約束、發電機出力約束、備用約束、機組出力爬坡速率約束、機組最小運行時間約束、機組最小停運時間約束與最小火電開機約束。
步驟2、設定迭代次數m，m的初始值為0。
步驟3、令
步驟4、根據設定的風電調度策略相應地搜索修正時段，增加約束，更新計劃值：如果采用降出力”平谷”策略(pod)，則轉至步驟5；否則如果采用風電提供上調備用策略(surd)，則轉至步驟6；如果僅采用了風電提供下調備用策略(pdrd)，則轉至步驟7。
所述的三種風電調度策略的描述如表1所示。
表1風電調度策略表
其中：cg,k為火電機組k發電費用曲線，p′g,k,t為風電全額出力調度計劃更新后的火電機組k在t時刻的出力，sk為火電機組k的啟停費用，rw,t為風電機組在t時刻的備用容量，pw,min為風電場最小出力(其值等于風電最大可發功率與當前時刻風電最大備用容量的差值)，p′w,t為調度計劃更新后風電場在t時刻的出力，p′gu,i,t為調度計劃更新后火電機組i在t時刻所提供的上調備用量，δgt為調度計劃更新前后所有火電機組改變出力的總和，δgi,t為調度計劃更新前后火電機組i在t時刻改變的出力值，s是所有開機的火電機組的集合，p′gd,i,t為調度計劃更新后火電機組i在t時刻所提供的下調備用量，b、α和μ為風電出力預測誤差概率函數的參數。
步驟5、在風電全額出力調度計劃中搜索滿足
步驟6、在風電全額出力調度計劃中搜索滿足
步驟7、在風電全額出力調度計劃中搜索滿足
步驟8、迭代次數m＝m+1，按照風電調度的目標函數計算出總運行費用fm，按照
步驟9、風電機組與火電機組按照計劃值pw,t、pg,i,t和ui,t發電并提供備用。
本實施例的調度結果與傳統風電全額出力調度結果如表2所示。
表2風電參與備用的聯合電力系統的調度方法與風電全額出力調度方法對比情況
上述具體實施可由本領域技術人員在不背離本發明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調整，本發明的保護范圍以權利要求書為準且不由上述具體實施所限，在其范圍內的各個實現方案均受本發明之約束。
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