计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法技术

计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，对跨区域系统建立日前、日内和实时三个时间尺度下的3个跨区域消纳模型，构成多时间尺度跨区域滚动消纳模型，并对两区域机组分类，以及直流线路输送计划内容拆分，进行多时间尺度滚动优化，应对新能源预测不确定的影响，从而在考虑新能源预测不确定性的基础上，滚动优化跨区域系统机组发电计划和直流线路输送计划，极大地促进了跨区域系统新能源的消纳。本发明专利技术为由特高压直流线路联结送受端区域电网构成的跨区域系统，提供一个充分协调和挖掘送受端区域新能源消纳空间的优化方法，在考虑新能源预测不确定性的基础上，充分协调和挖掘送受端区域新能源消纳空间。

Multi-time Scale Cross-Region Rolling Absorption Method Considering Uncertainty of New Energy Forecasting

Taking into account the uncertainty of new energy forecasting, a multi-time scale and cross-region rolling absorption method is proposed. Three cross-region absorption models are established in three time scales: day-ahead, day-time and real-time. A multi-time scale and cross-region rolling absorption model is constructed. The two-region units are classified and the contents of DC transmission plan are separated. The multi-time scale rolling optimization is carried out to deal with the problem. Considering the uncertainty of new energy forecasting, the rolling optimization of generation plans and DC transmission plans for units in cross-regional systems greatly promotes the absorption of new energy in cross-regional systems. The invention provides an optimization method for fully coordinating and excavating the new energy absorption space in the receiving area for a cross-regional system composed of an UHVDC line connecting the receiving area power grid, and fully coordinating and excavating the new energy absorption space in the receiving area on the basis of considering the uncertainty of the new energy prediction.

【技术实现步骤摘要】
计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法
本专利技术属于能源
，涉及能源消纳，为一种计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法。
技术介绍
随着可再生能源的迅速发展，国内部分地区已呈现高比例新能源并网现状，受限于本地消纳能力、电网输送能力和电源调节能力的不足，新能源消纳的问题突出[1]。对此，建设特高压直流外送通道，将富余可再生能源输送到负荷中心是目前解决此地区消纳问题的重要措施[2-6]，即构建由特(超)高压直流线路联结的跨区域系统，利用送受端区域新能源消纳空间之间的互补特性，实现跨区域系统新能源的最大消纳，亦是送端区域新能源的最大消纳。对此，文献[7]建立了风火直流外送调度模型，跟踪受端区域负荷变化趋势，实现直流外送调峰。文献[8]建立了特高压直流外送风光火一体化调度计划模型，通过调整配套火电和直流外送计划，增大风光外送能力。文献[9]建立了直流计划调整虚拟成本模型，灵活调整直流外送计划，促进跨区直流互动调峰的新能源与常规能源的协调优化。文献[10-11]对直流联络线建立等效模型，优化直流联络线运行方式，协调两区域新能源消纳空间。但上述研究均未考虑新能源预测不确定性的影响，且研究对象仅是对直流线路或某一区域，不能充分协调两区域的新能源消纳空间。而目前国内外学者考虑新能源预测不确定性影响的方法主要有增加系统旋转备用容量[12]和利用不确定性规划模型[13-17]两种，但都存在着一定的问题[18]。综上所述，目前的新能源消纳研究中，主要着重于单独的对送端或受端的消纳模型研究，尚未有将送受端联合起来进行跨区域的消纳研究，同时，现有的研究对新能源预测不确定性的影响未做考虑，部分应对方法也都还存在问题。本专利技术对此，研究提出了一种计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，首先将跨区域系统作为一个整体进行新能源消纳的优化，而不是单独优化送受端区域，另外通过采用多时间尺度[19-20]滚动优化方法来应对新能源预测的不确定性问题。参考文献[1]裴哲义,王彩霞,和青,王跃峰,范高锋,刘力华,王靖然.对中国新能源消纳问题的分析与建议[J].中国电力,2016,49(11):1-7.[2]董存,李明节,范高锋,黄越辉,礼晓飞.基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用[J].中国电力,2015,48(12):166-172.[3]魏磊,姜宁,于广亮,高媛媛,孙川永,张琳.宁夏电力系统接纳新能源能力研究[J].电网技术,2010,34(11):176-181.[4]刘振亚,张启平,董存,张琳,王智冬.通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究[J].中国电机工程学报,2014,34(16):2513-2522.[5]郭小江,马世英,申洪,丁剑.大规模风电直流外送方案与系统稳定控制策略[J].电力系统自化,2012,36(15):107-115.[6]辛颂旭,白建华.中国风电跨区域输送模式选择研究[J].中国电力,2015,48(09):9-13.[7]崔杨,赵玉,邱丽君,王铮,仲悟之.改善受端电网调峰裕度的特高压直流外送风火协调调度[J].电力系统自动化,2018,42(15):126-132.[8]许丹,王斌,张加力,李伟刚.特高压直流外送风光火电力一体化调度计划模型[J].电力系统自动化,2016,40(06):25-29+57.[9]韩红卫,涂孟夫,张慧玲,丁恰,徐帆.考虑跨区直流调峰的日前发电计划优化方法及分析[J].电力系统自动化,2015,39(16):138-143.[10]钟海旺,夏清,丁茂生,张慧玲.以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式[J].电力系统自动化,2015,39(03):36-42.[11]王斌,夏叶,夏清,张慧玲,韩红卫.直流跨区互联电网发输电计划模型与方法[J].电力系统自动化,2016,40(03):8-13+26.[12]DohertyR,MalleyOM.Anewapproachtoquantifyreservedemandinsystemswithsignificantinstalledwindcapacity[J].IEEETransactionsonPowerSystems,2005,20(2):587-595.[13]熊虎,向铁元,陈红坤,林芳,苏井辉.含大规模间歇式电源的模糊机会约束机组组合研究[J].中国电机工程学报,2013,33(13):36-44.[14]于丹文,杨明,翟鹤峰,韩学山.鲁棒优化在电力系统调度决策中的应用研究综述[J].电力系统自动化,2016,40(07):134-143+148.[15]雷宇,杨明,韩学山.基于场景分析的含风电系统机组组合的两阶段随机优化[J].电力系统保护与控制,2012,40(23):58-67.[16]张娜,吕泉,张显,王海霞,李卫东.含风电系统的多级机组组合协调制定策略[J].电力系统自动化,2013,37(11):39-45+98.[17]刘芳,潘毅,杨军峰,周劼英,周京阳,朱泽磊,李强.风电–火电–抽水蓄能联合优化机组组合模型[J].中国电机工程学报,2015,35(04):766-775.[18]陈佳佳.电力系统优化调度算法及其模型的研究[D].华南理工大学,2015.[19]翟俊义,任建文,周明,李整.含风电电力系统的多时间尺度模糊机会约束动态经济调度模型[J].电网技术,2016,40(04):1094-1099.[20]王魁,张步涵,闫大威,李媛媛,罗涛.含大规模风电的电力系统多时间尺度滚动协调调度方法研究[J].电网技术,2014,38(09):2434-2440.
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳新能源的优化方法，在考虑新能源预测不确定性的基础上，充分协调和挖掘送受端区域新能源消纳空间，构建计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳模型。本专利技术的技术方案为：计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，对跨区域系统建立日前、日内和实时三个时间尺度下的3个跨区域消纳模型，构成多时间尺度跨区域滚动消纳模型，各跨区域消纳模型由送受端区域消纳模型和直流线路输送功率增量模型构成，各跨区域消纳模型中的送端区域新能源预测数据和负荷水平数据输入送端区域消纳模型，受端区域新能源预测数据和受端区域负荷水平数据输入受端区域消纳模型，送受端区域消纳模型和直流线路输送功率增量模型结合输出优化方案，三个时间尺度下，3个跨区域消纳模型以各自时间尺度的预测数据更新时间更新输入的数据，滚动输出优化方案，对跨区域系统的机组发电计划和直流线路输送计划进行优化；同时，日前跨区域消纳模型的输出方案还传送给日内和实时跨区域消纳模型，日内跨区域消纳模型的输出方案传送给实时跨区域消纳模型，实时跨区域消纳模型的输出方案传送给日前和日内跨区域消纳模型；其中，依据跨区域系统机组的启停时间，将机组分为两类：Ⅰ类机组为启停时间超过4小时且小于1日的机组，Ⅱ类机组为启停时间低于4小时的机组；同时，直流线路输送功率增量模型的输出包括直流线路输送功率调整时间计划和直流线路输送功率计划，直流线路输送功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，其特征是对跨区域系统建立日前、日内和实时三个时间尺度下的3个跨区域消纳模型，构成多时间尺度跨区域滚动消纳模型，各跨区域消纳模型由送受端区域消纳模型和直流线路输送功率增量模型构成，各跨区域消纳模型中的送端区域新能源预测数据和负荷水平数据输入送端区域消纳模型，受端区域新能源预测数据和受端区域负荷水平数据输入受端区域消纳模型，送受端区域消纳模型和直流线路输送功率增量模型结合输出优化方案，三个时间尺度下，3个跨区域消纳模型以各自时间尺度的预测数据更新时间更新输入的数据，滚动输出优化方案，对跨区域系统的机组发电计划和直流线路输送计划进行优化；同时，日前跨区域消纳模型的输出方案还传送给日内和实时跨区域消纳模型，日内跨区域消纳模型的输出方案传送给实时跨区域消纳模型，实时跨区域消纳模型的输出方案传送给日前和日内跨区域消纳模型；其中，依据跨区域系统机组的启停时间，将机组分为两类：Ⅰ类机组为启停时间超过4小时且小于1日的机组，Ⅱ类机组为启停时间低于4小时的机组；同时，直流线路输送功率增量模型的输出包括直流线路输送功率调整时间计划和直流线路输送功率计划，直流线路输送功率调整时间计划为安排直流线路输送功率调整的时间节点，直流线路输送功率计划为安排指直流线路在各时间节点的输送功率；在日前时间尺度下，仅对Ⅰ类机组的启停计划进行优化，为实现新能源最大消纳，构建以跨区域系统新能源消纳电量最大为目标函数，以直流线路输送功率增量、机组启停状态和出力为变量的日前跨区域消纳模型，对Ⅰ类机组启停计划进行优化；在日内时间尺度下，为实现新能源最大消纳，构建以跨区域系统新能源消纳电量最大为目标函数，以直流线路输送功率增量、机组启停状态和出力为变量的日内跨区域消纳模型，对Ⅱ类机组启停计划和直流线路输送功率调整时间计划进行滚动优化；在实时时间尺度下，为实现新能源最大消纳，构建以跨区域系统新能源消纳电量最大为目标函数，以直流线路输送功率增量、机组出力为变量的实时跨区域消纳模型，对跨区域系统机组出力计划和直流线路输送功率计划进行滚动优化。...

【技术特征摘要】
1.计及新能源预测不确定性的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，其特征是对跨区域系统建立日前、日内和实时三个时间尺度下的3个跨区域消纳模型，构成多时间尺度跨区域滚动消纳模型，各跨区域消纳模型由送受端区域消纳模型和直流线路输送功率增量模型构成，各跨区域消纳模型中的送端区域新能源预测数据和负荷水平数据输入送端区域消纳模型，受端区域新能源预测数据和受端区域负荷水平数据输入受端区域消纳模型，送受端区域消纳模型和直流线路输送功率增量模型结合输出优化方案，三个时间尺度下，3个跨区域消纳模型以各自时间尺度的预测数据更新时间更新输入的数据，滚动输出优化方案，对跨区域系统的机组发电计划和直流线路输送计划进行优化；同时，日前跨区域消纳模型的输出方案还传送给日内和实时跨区域消纳模型，日内跨区域消纳模型的输出方案传送给实时跨区域消纳模型，实时跨区域消纳模型的输出方案传送给日前和日内跨区域消纳模型；其中，依据跨区域系统机组的启停时间，将机组分为两类：Ⅰ类机组为启停时间超过4小时且小于1日的机组，Ⅱ类机组为启停时间低于4小时的机组；同时，直流线路输送功率增量模型的输出包括直流线路输送功率调整时间计划和直流线路输送功率计划，直流线路输送功率调整时间计划为安排直流线路输送功率调整的时间节点，直流线路输送功率计划为安排指直流线路在各时间节点的输送功率；在日前时间尺度下，仅对Ⅰ类机组的启停计划进行优化，为实现新能源最大消纳，构建以跨区域系统新能源消纳电量最大为目标函数，以直流线路输送功率增量、机组启停状态和出力为变量的日前跨区域消纳模型，对Ⅰ类机组启停计划进行优化；在日内时间尺度下，为实现新能源最大消纳，构建以跨区域系统新能源消纳电量最大为目标函数，以直流线路输送功率增量、机组启停状态和出力为变量的日内跨区域消纳模型，对Ⅱ类机组启停计划和直流线路输送功率调整时间计划进行滚动优化；在实时时间尺度下，为实现新能源最大消纳，构建以跨区域系统新能源消纳电量最大为目标函数，以直流线路输送功率增量、机组出力为变量的实时跨区域消纳模型，对跨区域系统机组出力计划和直流线路输送功率计划进行滚动优化。2.根据权利要求1所述的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，其特征是直流线路输送功率增量模型的构建具体为：考虑到直流线路运行在输送功率、功率调整和跨区域交易电量方面的约束，为灵活调整直流线路输送功率，建立以输送功率增量为变量的直流线路输送功率增量模型：A)直流线路输送功率约束：a)直流线路输送功率式中，为直流线路l在第t个数据的输送功率；pl’为直流线路l初始输送功率；为直流线路l在第lt个数据时的输送功率的增量；b)直流线路输送功率限值式中，为直流线路l安全运行的最大、最小输送功率；B)直流线路输送功率调整约束：a)直流线路输送功率增量约束式中，为直流线路l输送功率在单位时间内调整功率的最大、最小值；为直流线路l在第t个数据时的输送功率向上调整的状态变量；为直流线路l在t时输送功率向下调整的状态变量；b)直流线路输送功率单方向调整约束c)直流线路输送功率调整时间约束式中，TLl是直流线路l输送功率调整后最小稳定数据序列个数；d)直流线路输送功率调整次数约束式中，NLl为直流线路l输送功率调整最大次数；C)跨区域电量交易约束：式中，Ql为直流线路l日前计划输送电量；△t为时间分别率；L为特高压直流线路总数；结合直流线路输送功率增量模型和送受端区域日前、日内、实时三个时间尺度下消纳模型的其他变量，构建跨区域系统的日前、日内、实时跨区域消纳模型。3.根据权利要求1所述的多时间尺度跨区域滚动消纳方法，其特征是日前跨区域消纳模型的构建具体为：1.1)日前跨区域消纳模型的目标函数和约束条件如下：a)目标函数以跨区域系统新能源消纳电量最大为模型目标函数：式中，T1为模型仿真时间(1day)；△t为仿真时间分辨率(15min)；p...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，王会超，丁杰，秦昊，
申请(专利权)人：江苏木科石创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32