一种基于优化计算的风电品质的量化分段方法技术

本发明专利技术提供一种基于优化计算的风电品质的量化分段方法，所述方法包括如下方法：(1)建立风电分段的优化目标模型；(2)建立考虑风电的机组组合优化调度模型；(3)优化计算得到风电分段；(4)顺负荷等效调度，验证风电分段方法。本发明专利技术建立了风电品质量化分段的优化模型，基于优化计算的方法，针对风电进行量化分段，形成风电分段调度、风电最优接纳的决策依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种量化分段方法，具体涉及一种基于优化计算的风电品质的量化分 段方法。
技术介绍
风电作为一种绿色可再生能源，近些年在世界各国得到很大发展。为充分利用风 电资源，近年来世界各国的研究人员和工业界已经从风电预测、监测、调度和控制等各个方 面做了大量工作。尽管如此，但是目前仍旧存在风电资源无法得到充分利用的问题。由于风 电的一次能源不可控，风电功率具有间歇性、波动性，而电力系统运行需要实时确保电力供 需平衡，为此需要常规电源来平衡风电的间歇波动。在当前政策下，常规电源机组必须无偿 启停、调节，以平衡风电间歇波动。目前我国风电采取全额接纳风电政策，但是由于电网的 物理调节能力有限，经常出现风电无法全额被接纳，不得不弃风的现象。此外由于当前的风 电接纳政策也没有考虑对参与调节的常规电源机组进行经济补贴，客观上没有形成各方接 纳风电的有效激励。 近十年多来，世界各国的研究人员也已经认识到"风电平衡成本"的存在，并展开 了相关研究。但各国的研究人员因不同区域的风电构成、电网结构、可调可控电源不同，对 平衡成本的大小有着不同看法，如何"量化分析和计算风电的平衡成本"以及风电品质的量 化分段目前还是个难以解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于优化计算的风电品质的量化 分段方法，本专利技术建立了风电品质量化分段的优化模型，基于优化计算的方法，针对风电进 行量化分段，形成风电分段调度、风电最优接纳的决策依据。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案： -种基于优化计算的风电品质的量化分段方法，所述方法包括如下方法： (1)建立风电分段的优化目标模型； (2)建立考虑风电的机组组合优化调度模型； (3)优化计算得到风电分段； (4)顺负荷等效调度，验证风电分段方法。优选的，所述步骤(1)包括如下步骤：步骤1-1、划分可接纳且平衡成本低于火电平均发电成本，建立风电的经济接纳目 标函数，公式如下：式中：F为系统发电成本;T为系统调度期间的时段数；I为系统机组数;Pl(t)为机 组i在t时的有功功率;Xi(t)为机组i在t时的连续开停机时间，Xi(t) >0表示连续开机时间， xi(t)<0表示连续停机时间;m(t)为机组i在t时的状态，m(t) = 1表示开机，m(t) = 0表示 停机;Ci(pi(t))为机组i在t时的运行成本或费用；Si(xi(t-1)，m(t))为机组i有状态变化 时，从t-Ι时段到t时段的开机成本或费用，这里风电机组的发电成本为零；步骤1-2、划分可接纳且平衡成本高于火电平均发电成本，建立风电最大接纳目标 函数，公式如下： 式中：W为风电机组的集合，BiasBlock(pw(t)，Pmax(w，t))为机组w在时段t的偏差 值，pw⑴表示电网实际接纳的风电曲线，Pmax(w，t)表示预测的风电曲线。优选的，所述步骤(2)中，所述机组组合优化调度模型包括： 〈1>负荷平衡约束函数：式中：Pd(t)为系统t时的总负荷。Pl(t)为除了风电之外的其他机组在t时段的出 力； 〈2>系统旋转备用约束函数：式中：ri(t)为机组在t时提供的旋转备用;pr(t)为系统t时的旋转备用需求，r w(t) 为风电波动备用； 〈3>机组出力上下限约束函数： 式中：分别表示发电机组i输出功率的上下限； 〈4>机组最小持续开停机时间约束函数： 如果 1 < ⑴ < 贝lJUi(t) = 1 如果_2^<Xi(t) < -1，则ui(t) =-1 (6) 式中：i η分别为机组i最小运行与停运时间； '、- 〈5>机组爬坡约束函数： -Ai<Pi(t)-pi(t-l) < Ai (7) 式中：△ i为机组i每时段可加减负荷的最大值； 〈6>电网安全约束函数： Pti (g) 式中：分别表示支路ij的潮流功率及上限； 〈7>风电出力约束函数： pw(t) < Pmax(w,t) (9)。 优选的，所述步骤(3)包括如下步骤： 步骤3-1、采用混合整数规划算法，利用COMPLEX优化引擎，进行求解； 步骤3-2、按照风电的经济接纳目标进行优化计算得到第一段风电：可接纳且平衡 成本低于火电平均发电成本段；步骤3-3、按照风电最大接纳目标进行优化计算得到第二段风电：可接纳且平衡成 本高于火电平均发电成本段； 步骤3-4、剩余的风电就是第三段风电：电网无法接纳的风电。 优选的，所述步骤(4)中，采用风电接纳成本的等效再调度确定方法，计算每一段 风电的平衡成本，来验证所述风电分段方法。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于： 本专利技术在电力系统优化调度中，将风电这种随机间歇性电源按照其是否可接纳和 风电被接纳后平衡成本的高低进行量化分段，为风电的分段调度提供了接纳方案。 本专利技术将风电这种随机间歇性电源按照其能否被电网接纳，被电网接纳后产生的 平衡成本的高低进行分段。这种分段方法既考虑了电网的实际物理接纳风电的能力，同时 也考虑了电网接纳风电的经济性。 本专利技术建立了风电品质量化分段的优化模型，基于优化计算的方法，针对风电进 行量化分段，形成风电分段调度、风电最优接纳的决策依据。【附图说明】 图1是本专利技术提供的的流程图 图2是本专利技术提供的风电预测出力曲线图【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 本专利技术提供，目的是:针对大规模 风电接入电网的情况下，将随机间歇性风电根据其风电能否被电网接纳和平衡成本的高低 进行分段，通过优化计算方法完成风电品质的量化分段，最后通过顺负荷等效方法进行平 衡成本的计算，验证了风电的分段划分方法的正确性。为达到上述专利技术目的，如图1所示，本 专利技术采用以下技术方案来实现： (1)建立风电分段的优化目标模型 为了实现风电的第一段(可接纳且平衡成本低于火电平均发电成本段)的划分，建 立了相应的优化目标函数:风电的经济接纳目标。首先计算全系统的发电成本，包括火电机组的启动成本、火电机组的运行成本。这 里风电由于没有燃料消耗，其发电成本为零。但是风电由于其波动特性会导致火电为其调 节，产生相应的平衡成本。以全系统的发电成本最低为目标，在允许弃风的情况下，在风、火 电博弈中，得到电网接纳的风电，被接纳的风电成为系统经济接纳的风电，其平衡成本低于 火电的平均发电成本。风电经济接纳目标函数： 式中：F为系统发电成本;T为系统调度期间的时段数；I为系统机组数;Pl(t)为机 组i在t时的有功功率; Xi(t)为机组i在t时的连续开停机时间，Xi(t) >0表示连续开机时间， xi(t)<0表示连续停机时间;m(t)为机组i在t时的状态，m(t) = 1表示开机，m(t) = 0表示 停机;Ci(pi(t))为机组i在t时的运行成本或费用；Si(xi(t-1)，m(t))为机组i有状态变化 时，从t-Ι时段到t时段的开机成本或费用。这里风电机组的发电成本为零。 为了实现风电的第二段(可接纳且平衡成本高于火电平均发电成本段)的划分，建 立了相应的优化目标函数:风电最大接纳目标。考虑到电网的物理结构，火电机组的调峰能 力，电网并不能接纳所有的风电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于优化计算的风电品质的量化分段方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)建立风电分段的优化目标模型；(2)建立考虑风电的机组组合优化调度模型；(3)优化计算得到风电分段；(4)顺负荷等效调度，验证风电分段方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程海花，耿建，杨争林，郑亚先，薛必克，邵平，龙苏岩，郭艳敏，王高琴，赵彤，曹帅，黄军高，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32