增強系統運行靈活性的發電調度方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種在大規模風電并網背景下增強系統運行靈活性的發電調度方法。
【背景技術】
[0002] 為減輕環保壓力和緩解能源危機，清潔的可再生能源，尤其是風電正大規模接入 電網。作為一種間歇性電源，風電出力具有強波動性和不確定性的特征，由此造成的電網有 功調度難題，尚未得到圓滿解決。現有應對方案，如提高備用容量，會使機組偏離最佳經濟 運行點，影響系統整體運行的經濟性，并且單純增加備用容量，并不能完全解決風電的調度 問題。另有研究，如隨機機組組合、魯棒機組組合則嘗試用新的調度模型解決問題。然而， 運類方法通常計算量較大。此外，隨機機組組合的決策效果依賴于場景選取，不能保證調度 結果的魯棒性。魯棒機組組合的決策結果具有魯棒性，但經濟性欠佳。此外，滾動修正是一 種很有發展前景的調度方法，但要注意各個時間級間的協調問題，實際操作復雜。
[0003] 從電力系統運行的角度來看，系統的快速響應能力是風能利用的關鍵。隨著系統 的響應能力成為關注的焦點，北美電力可靠性委員會和國際能源署提出了電力系統靈活性 的概念，即在一定時間尺度下，系統應對不確定性因素的影響，保持發電與負荷動態平衡的 能力。顯然，運一能力的大小與系統中靈活性資源的充裕度密切相關。靈活性不足是指由 于在技術特性（對火電而言是出力上下限及爬坡速率）限制下的響應容量不足導致的有功 不平衡。
[0004] 應對風電的不利影響的根本是要提高系統的運行靈活性，具體措施包括配置儲 能、實施需求響應、電網互聯等。然而，目前大多數地區的電力系統中仍然是火電占主導地 位，因火電機組能提供的靈活性數量大且易于獲取，所W可W先充分挖掘火電機組的靈活 性潛力，若仍不足，則其他措施再作為補充。

【發明內容】

[0005] 為解決大規模風電并網后，系統面臨的運行靈活性不足的問題，本發明提出了一 種增強系統運行靈活性的發電調度方法，該方法在不增加額外備用容量（指預測誤差范圍 外的容量）的前提下，能夠充分挖掘火電機組的調節潛力，可降低在發電計劃給定后，系統 在實時運行階段面臨的運行靈活性不足的風險。
[0006] 為實現上述目的，本發明的具體方案如下：
[0007] 一種增強系統運行靈活性的發電調度方法，包括W下步驟：
[000引 （1)從設定區域電網的EMS系統中采集所在區域的電力系統中各機組的基本參數 及所調度時段內負荷的預測值和預測誤差的分布范圍，從風電功率預測系統中采集風電預 測值和預測誤差的分布范圍；
[0009] (2)W有功平衡約束、備用容量約束、機組備用容量提供能力約束、機組出力約束、 機組啟停約束和運行靈活性約束為約束條件，構建W全時段內系統總運行成本最小為目標 的發電調度目標函數；
[0010] (3)采用混合整數線性規劃方法對目標函數進行求解，待求量為機組在各個時段 的啟停情況、啟動機組的出力安排和備用配置； W11] (4)根據對發電調度目標函數的求解情況，得到調度計劃結果，包括機組啟停情 況、啟動機組的出力安排和備用配置，通過EMS系統將調度計劃下達至各機組。
[0012] 進一步地，所述步驟（2)中，有功平衡約束條件具體為：
[0013] 對于任意時段t，負荷需求在該時段的預測值為風電出力在該時段的預測值與各 機組在該時段有功出力的和。
[0014] 進一步地，所述步驟（2)中，備用容量約束條件具體為：
[0015] 對于任意時段t，各機組在該時段的上調備用容量不小于負荷備用系數乘W負荷 需求在該時段的預測值，加上風電備用系數乘W風電出力在該時段的預測值；同時，各機組 在該時段的下調備用容量不小于負荷備用系數乘W負荷需求在該時段的預測值，加上風電 備用系數乘W風電出力在該時段的預測值。
[0016] 進一步地，所述步驟（2)中，機組備用容量提供能力約束條件具體為：
[0017] 對于任意機組，在任意時間段內，需滿足W下條件： 陽01引如果機組i在時段t在線，則：
[0019] 機組i在時段t的下調備用容量不大于該機組的下爬坡速率與時段間時間間隔之 積；并且，
[0020] 機組i在時段t的上調備用容量不大于該機組的上爬坡速率與時段間時間間隔之 積；
[0021] 如果機組i在時段t在線，則：
[0022] 機組i在時段t的下調備用容量不大于零；并且，
[0023] 機組i在時段t的上調備用容量不大于零。
[0024] 進一步地，所述步驟（2)中，機組出力約束條件具體為：
[00巧]對于任意機組，在任意時間段內，需滿足W下條件： 陽0%] 如果機組i在時段t在線，則：
[0027] 機組i在時段t的有功出力與該機組在該時段的下調備用容量之差不小于該機組 的最小技術出力；并且，
[0028] 機組i在時段t的有功出力與該機組在該時段的上調備用容量之和不大于該機組 的最大技術出力；
[0029] 如果機組i在時段t不在線，則：
[0030] 機組i在時段t的有功出力與該機組在該時段的下調備用容量之差不小于零；并 且，
[0031] 機組i在時段t的有功出力與該機組在該時段的上調備用容量之和不大于零。
[0032] 進一步地，所述步驟（2)中，機組啟停約束條件具體為：
[0033] 對于任意機組，在任意時間段內，如果在時段t之前，機組i已經連續在線或離線 的時段數在口，r"]之間，則該機組在時段t必須在線；
[0034] 如果在時段t之前，機組i已經連續在線或離線的時段數在巧嘴-1區間，則該機 組在時段t必須停機。
[0035] 進一步地，所述步驟似中，運行靈活性約束條件具體為：
[0036] 對于任意時段t，機組在線時，
[0037] 機組i在下一時段的有功出力與機組i在下一時段的上調備用容量之和，與
[0038] 機組i在該時段的有功出力與機組i在該時段的下調備用容量之差的差值不大于 機組i的上爬坡速率與兩時段間時間間隔的乘積；并且，
[0039] 機組i在該時段的有功出力與機組i在該時段的上調備用容量之和，與機組i在 下一時段的有功出力與機組i在下一時段的下調備用容量之差的差值不大于機組i的下爬 坡速率與兩時段間時間間隔的乘積；
[0040] 對于任意時段t，機組不在線時，
[0041] 機組i在下一時段的有功出力與機組i在下一時段的上調備用容量之和，與
[0042] 機組i在該時段的有功出力與機組i在該時段的下調備用容量之差的差值不大于 零；并且，機組i在該時段的有功出力與機組i在該時段的上調備用容量之和，與機組i在 下一時段的有功出力與機組i在下一時段的下調備用容量之差的差值不大于零。
[0043] 進一步地，所述步驟（2)中，全時段內系統總運行成本包括：
[0044] 發電成本、備用成本和啟停成本=者之和。
[0045] 本發明的有益效果：
[0046] 作為電力系統在實時運行過程中應對不確定性的主要手段，在傳統調度模型中， 對于旋轉備用僅是容量的要求，本發明通過引入運行靈活性約束，將備用的可能的響應情 況納入到決策模型中。決策結果無需增加額外的備用容量（指的是預測誤差范圍外的容 量），改變的是備用容量在機組間的分配情況，即在系統面臨的不確定性較為顯著的時候， 由響應速度更快，或者說響應容量更為充足的機組來承擔備用，從而能有效降低系統面臨 的運行靈活性不足的風險。
【附圖說明】
[0047] 圖1為本發明的總體流程圖；
[0048] 圖2為典型風電出力圖；
[0049] 圖3為系統的運行靈活性需求示意圖；
[0050] 圖4為典型負荷曲線圖；<