一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，步骤1.在给出风电预渗透率计算模型的基础上，并结合风电场出力预测精度，建立了风电场模糊出力计算模型；步骤2.通过引入转化系数，建立了风电场储能成本和风电场备用系统成本计算模型；步骤3.基于储能系统和备用系统的调节特性，建立了风电场弃风补偿成本模型和风电场出力不足惩罚成本计算模型；步骤4.结合火电机组出力成本模型对风电并网经济调度模型进行优化。本发明所建立的调度模型通过对转化系数α进行优化，使系统节省的成本达到最大，提高系统运行的经济性。同时减少了风电场的弃风量，提高电网的风电接纳能力。
【专利说明】一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统运行与调度领域，特别涉及一种基于风电模糊出力的大规模 风电并网经济调度优化方法。
【背景技术】
[0002] 风电是全球最具规模化开发前景的可再生能源之一。目前风电开发以大型风电场 并网运行为主。在国内，风电呈爆发式增长的同时，局部地区风电出力受限和风电机组大面 积脱网事故时有发生，并网消纳与安全运行已成为中国风电发展的主要瓶颈。因此对于大 规模风电并网的电力系统经济调度的有关方面研究具有十分重要的意义。由于风电出力的 随机性大和波动性强等特点，目前的风电出力预测仍难以达到理想的效果，风电功率预测 误差还将长期存在，这就对电力系统经济运行提出了更高的要求。一方面，利用传统的常规 机组为风电功率波动预留一定的旋转备用。另一方面，由于储能系统具有动态吸收能量并 适时释放的特点，可实现对功率和能量的时间迁移，能有效弥补风电功率预测误差不可避 免的缺点，减少风电场弃风能量，提高系统对风电的接纳能力，保障电网的安全运行。因此 利用储能技术也能较好地处理风电并网所带来的难题。如何合理地调用备用系统与储能系 统是一个亟待解决的问题，这不但能减少系统的弃风限电现象，提高系统的经济运行，而且 还能提高系统运行的可靠性以及系统风电渗透率。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，根据风电 预渗透率和风电预测精度，计算出风电模糊出力，通过引入转化系数，合理地调用储能系统 和备用系统，减少风电模糊出力对并网系统的影响，即减少了系统弃风限电现象，鼓励风电 发展，又提高了系统运行的可靠性与经济性。
[0004] 本发明通过以下技术方案得以解决：
[0005] 一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，具体步骤为：
[0006] 步骤1、风电、火电机组相关参数的设置和采集
[0007]风电参数主要包括用于确定风电成本的相关数据：其中，风电预测出*pWF jt、系统 的有功负荷PD.t、调度周期内运行的风电机组数目Nw、风电场出力预测精度八".#、储能价格 fESS、备用价格fTOC、储能系统的初始容量Eess、储能系统的充电放电效率系数β、X、风电场 弃风补偿价格f WAC、风电场模糊出力为低估出力可信度Au.jt、风电场出力不足功率惩罚价格 fWI0、风电场模糊出力为高估出力可信度Aajt、储能系统最小储能容量EESSE. min、储能系统的最 小充电放电功率 PESS(；. tmipPESSP. tmin ;
[0008]火电机组相关参数：调度周期内运行的火电机组的数目Ne、火电机组耗量特性的 二次系数、一次系数、常规数项aP tv Ci、火电机组出力约束的上限下限端*% /gf、常规机 组在调度周期内提供的正旋转备用雪p、常规机组在调度周期内提供的负旋转备用<_、系 统负荷预测误差对正旋转备用的需求L、t时段停运的机组k，系统给定的置信水平Y p Y 2、 常规机组出力的上升率和下降率翁?、I
[0009] 步骤2、根据步骤1风电相关参数的设置，在此基础上得出风电预渗透率，根据风 电预渗透率以及风电出力预测精度，得到风电模糊出力；
[0010] 步骤3、根据步骤2风电场模糊出力计算模型，通过合理地制定储能和备用价格， 并引入转化系数，得出储能成本和备用成本；
[0011] 步骤4、初始化储能系统的储能容量和各常规机组的备用容量，并制定相应的风电 弃风补偿价格和风电出力不足惩罚价格，得出风电场弃风补偿成本和风电场出力不足惩罚 成本；
[0012] 步骤5、由步骤3、4得到基于风电模糊出力的风电价格模型，根据步骤1火电机组 相关参数，并结合火电成本模型由风电出力预测水平和负荷预测水平，根据经济调度目标 函数及约束条件获得一个周期内各机组的出力。
[0013] 进一步，所述的步骤2中风电预渗透率计算模型为：
[0014]
【权利要求】
1. 一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在于，具体步骤为： 步骤1、风电、火电机组相关参数的设置和采集； 风电参数主要包括用于确定风电成本的相关数据：其中，风电预测出力PWF.P系统的有 功负荷PD.t、调度周期内运行的风电机组数目Nw、风电场出力预测精度A Wj、储能价格fESS、备 用价格fWK、储能系统的初始容量E ess、储能系统的充电放电效率系数β、X、风电场弃风补 偿价格fWAC、风电场模糊出力为低估出力可信度A ajt、风电场出力不足功率惩罚价格fWIQ、风 电场模糊出力为高估出力可信度Aa jt、储能系统最小储能容量Eesse. min、储能系统的最小充 电放电功率P FSSC. tmin、PeSSF. tmin ; 火电机组相关参数：调度周期内运行的火电机组的数目Ne、火电机组耗量特性的二次 系数、一次系数、常规数项％，tv Ci、火电机组出力约束的上限下限、常规机组在 调度周期内提供的正旋转备用iC、常规机组在调度周期内提供的负旋转备用<_、系统 负荷预测误差对正旋转备用的需求L、t时段停运的机组k，系统给定的置信水平Υι、γ2、 常规机组出力的上升率和下降率f P、fm'n; 步骤2、根据步骤1风电相关参数的设置，在此基础上得出风电预渗透率，根据风电预 渗透率以及风电出力预测精度，得到风电模糊出力； 步骤3、根据步骤2风电场模糊出力计算模型，通过合理地制定储能和备用价格，并引 入转化系数，得出储能成本和备用成本； 步骤4、初始化储能系统的储能容量和各常规机组的备用容量，并制定相应的风电弃 风补偿价格和风电出力不足惩罚价格，得出风电场弃风补偿成本和风电场出力不足惩罚成 本； 步骤5、由步骤3、4得到基于风电模糊出力的风电价格模型，根据步骤1火电机组相关 参数，并结合火电成本模型由风电出力预测水平和负荷预测水平，根据经济调度目标函数 及约束条件获得一个周期内各机组的出力。
2. 根据权利要求书1所述的基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在于， 所述的步骤2中风电预渗透率计算模型为：
其中，Rwat :风电预渗透率。
3. 根据权利要求书1所述的基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在于， 所述的步骤2中风电场模糊出力计算模型为：
4. 根据权利要求书1所述的一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在 于，所述步骤3中储能成本和备用成本计算模型为：
其中，FESS。.：风电场·?所确定的备用成本和储能成本；α :转化系数，取值范围在 0到1之间。
5. 根据权利要求书1所述的一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在 于，所述步骤4中风电场弃风补偿成本计算模型为 ：
其中，EESSV.t :t时段初储能系统未存储能量的空间，#ssv_i: ?时段储能系统所能容纳 的充电功率，#ssv.,: ?时段储能系统所能提供的放电功率，PWA.# :t时段风电场j将要弃风 电量，EWA.#、: Aa,,通过储能系统充放后所剩余的功率，PESS。、PESSF :储能系统额定充放 电功率，EESSC.t、EESSF.t :t时段储能系统的充放电量，PESSC.t、PESSF.t :t时段储能系统的充放电功 率，dt :对应的充放电时间； 所述步骤4中所述风电场出力不足惩罚成本计算模型为：
Pwi〇. jt - A0. jtPWF. jt X (1_AW. jt)， 其中，t :储能系统在t时段末储能系统存储的能量，PESSE. t为t时段末储能系统可 为电力系统提供的放电功率，PWIQ.jt :t时段风电场j出力不足量，PWK.jt :t时段风电场j的 备用容量。
6. 根据权利要求书1所述的一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在 于，所述的步骤5中风电价格计算模型为： Fw. jt - FwEC. j+FESS. j+FwAC, jt+FwiO. jt
7. 根据权利要求书1所述的一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征在 于，所述步骤5中的经济调度目标函数及约束条件为： 目标函数：
其中，Fe.it为火电总燃料费用，表达式为：Fe" =fl,/^+ZvPc,+c,，其中，Pe it :时段火电 机组i的出力，T:调度时段； 约束条件1、功率平衡约束：
"-屯=0，其中，？^:〖时段风电机组」的实际出力； 约束条件2、机组输出功率约束：
约束条件3、旋转备用约束：
其中，Tei :常规机组提供旋转备用的状态，Τω = 1表示提供，Τω = 0表示拒绝，系 统在t时段的正旋转备用需求，#Γη:系统在t时段的负旋转备用需求，τ1(ι:旋转备用相应 时间，为lOmin，T6Q :-个运行时段，为60min ; 约束条件4、爬坡速率约束：
约束条件5、储能系统约束： 充放电功率约束：
其中，u。、％ :储能系统的充放电状态，u。= l、uf = 1表示储能系统处于充电、放电状态， uc = 0、uf = 0表示储能系统处于闲置状态； 容量约束： EeSSE. min < EeSSE. t < EeSS。
8.根据权利要求书4-5所述的一种基于大规模风电并网的经济调度优化方法，其特征 在于，还包括通过所述储能成本、备用成本、风电场弃风补偿成本以及风电场出力不足惩罚 成本，结合风电实际出力得到系统节省成本与转化系数优化之间的关系。
【文档编号】H02J3/46GK104300585SQ201410539599
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】于东, 孙欣, 徐勤, 马群, 沈风 申请人:江苏大学