激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法及其联合调度方法技术

本发明专利技术公开了一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法及其联合调度方法，首先从电网稳定运行和发电商提高收益的需求出发提出一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调机制，在此基础上对风电出力的不确定性进行建模分析，充分考虑抽水蓄能电站的运行特性，构建以联合体发电收益最大为目标的风电‑抽水蓄能电站协调运行的混合整数规划模型，然后使用优化求解器对模型进行求解。采用本发明专利技术的方法，风电和抽水蓄能的联合调度能够有效抑制风电的出力波动，大大降低了电网弃风风险，同时显著提高风电场‑抽蓄电站联合体的发电收益。

【技术实现步骤摘要】
激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法及其联合调度方法
本专利技术涉及能源
一种，尤其是一种基于厂网协调方法的风电场和抽水蓄能电站联合调度方法。
技术介绍
在东部地区海上风电基地的发展模式下，风电场建设非常集中，如此大规模的风电集中并网导致电网在局部区域内的调峰需求更大，极大地增加了电网弃风和切负荷风险。而在电力系统调峰能力不足的情况下，风电并网规模也将受到一定限制。虽然已有部分研究优化了跨区和跨省联络线计划，削减了省网的负荷峰谷差，提升了省网的清洁能源消纳空间。但由于不同的调度层存在着优先级顺序，跨区和跨省送电计划无法及时响应省内风电的随机波动性，因此仍需进一步的挖掘系统的调峰能力，以尽可能消除或减小风电的随机波动性带来的负面影响。抽水蓄能电站作为目前电力系统中最灵活、最经济的大规模储能工具，在系统调峰中一直承担着重要作用。随着大规模风电的不断并网，系统对灵活调峰容量的需求增加，抽水蓄能电站灵活的调峰性能也将在减少电网风电弃风、促进风电消纳方面发挥更大的作用。为此，本专利技术考虑将省内抽水蓄能电站与风电基地互联，利用抽水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法，其特征在于：该方法从电网稳定运行和发电商提高收益的需求出发，通过多途径共促进风电-抽水蓄能电站联合体的实际总出力曲线与计划出力曲线相吻合，提升风电的可调度性，形成激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调机制。/n

【技术特征摘要】
1.一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法，其特征在于：该方法从电网稳定运行和发电商提高收益的需求出发，通过多途径共促进风电-抽水蓄能电站联合体的实际总出力曲线与计划出力曲线相吻合，提升风电的可调度性，形成激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调机制。


2.根据权利要求1所述的一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
(1)风电场根据历史运行数据或次日的气象预报数据预测次日的出力曲线，并上报给所属发电商；
(2)发电商综合考虑电网电价、抽水蓄能电站的技术特性、风电实际出力与预测出力之间的可能存在的偏差因素，确定次日的风电场-抽水蓄能电站联合体的出力计划，并提前8-12h向电网调度中心上报；
(3)电网调度中心根据次日的负荷预测、国调和区域网调分别下发的跨区和跨省联络线计划、系统对风电的消纳能力和输电线路容量限制，对发电商申报的出力计划进行修正，使得申报的出力曲线尽量跟随负荷的变化趋势以缓解自身的调峰压力，并下发给发电商；
(4)发电商和调度中心就出力计划达成一致后形成送电合约，合约中同时规定送电计划和送电电价以及实际送电出力与送电计划之间的正、负偏差电价；当实际送电出力与上报的计划出力发生偏差时，电网公司根据偏差量的大小对联合体给予惩罚反馈；
(5)调度中心根据确定好的风电-抽水蓄能联合体的出力计划，安排电网中其他电站的出力计划。


3.根据权利要求1所述的一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法，其特征在于：所述抽水蓄能电站的技术特性至少包括水库库容限制特性、抽蓄机组装机容量特性、抽蓄机组水泵启停费用特性。


4.根据权利要求1所述的一种激励风电场和抽水蓄能电站联合运行的厂网协调方法，其特征在于：在风电场与抽水蓄能电站联合运行情况下，当风电实际出力高于申报出力时，超额部分的风功率供给抽水蓄能电站进行抽水，随着可逆式机组的不断从电站的下库到上库抽水，上库水位越来越高，多余的风能转化成水的势能储存起来；当风电实际出力低于申报出力时，抽水蓄能电站将水从上库放出，带动可逆式机组发电，供给电网负荷；在这个过程中，抽水蓄能电站利用其启停迅速、工况转换灵活、负荷响应速度快的优势有效地平抑风功率的随机波动，发挥削峰填谷的作用，实现风能的人工可控及可预测时空腾挪，提高风电的可调度性以降低出力偏差惩罚、提高发电收益。


5.一种基于权利要求1的厂网协调机制的风电-抽水蓄能联合调度方法，其特征在于：首先在厂网协调机制下实现风电的可调度性，在此基础上采用场景分析技术对风电出力的不确定性进行建模分析即风功率不确定性建模分析，然后充分考虑抽水蓄能电站的运行特性，通过目标函数分析和约束条件分析，构建以联合体发电收益最大为目标的风电-抽水蓄能电站协调运行的混合整数规划模型，然后使用优化求解器对模型进行求解。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述风功率不确定性建模分析包括：
(1)场景生成
首先认定调度周期内的预测风电出力序列为在任意时段t其预测误差服从正态分布N(μ,σ2)，其中μ为数学期望，σ为标准差，且满足在此基础上，采用拉丁超立方抽样，即LatinHypercubeSampling-LHS方法，先将抽样概率分布进行分层，再从各层依次随机抽取样本，改善抽取的样本对随机变量的分布空间的覆盖程度；由此通过较少次数的抽样准确地反映随机变量的整体分布；
(2)场景缩减
通过LHS仍会产生较多的电价场景，为了充分反映风电出力的随机变化特征，采用基于概率距离的同步回代技术，在保持风电出力场景重要特征的前提下使场景数目降低到最少；具体实施步骤包括：
1)初始化设置；设原有场景集合为令迭代次数k＝1,迭代过程中的剩余场景集合C(k)＝C，相应的的迭代过程中需要删除的场景集合
2)对于任意两个场景i和j(i,j∈C(k),i≠j)，它们之间的距离计算公式为其中分别为场景i和j所代表的风电出力的预测偏差序列，计算每对场景之间的距离，对于场景i，若场景s(s∈C(k),s≠i)满足则称s为距离场景i最近的场景；
3)计算场景i的概率距离PD(i)＝pi·D(i,s)，pi表示场景i的概率，统计得出概率距离最小的场景，记为l，即满足
4)删除场景l，由与其距离最近的场景m代替，同时将场景m的概率修正为pm＝pl+pm；保留场景集合为相应需要删除的场景集合为
5)若card(C(k+1))≥K，则转至步骤6)，否则令k＝k+1，转至步骤2)；
6)保存场景缩减运算后得到场景集合C(k+1)以及剩余集合中各场景发生的概率。


7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述目标函数分析包括：
模型仅考虑单个大型风电场和单座抽水蓄能电站的联合调度问题，风电-抽蓄联合体联合调度的目的在于通过抽水蓄能的调峰能力平抑风电功率的随机波动，使得联合体的发电期望收益最大，因此模型的目标函数如下：
maxF＝max(F1+F2-F3-F4)(1)












式中：F为联合体的收益，F1为联合体根据与电网公司签订的售电合约规定所获得的基础收益CNY，T为调度周期，t为调度时段h，Pwp,t为联合体向电网公司提交的计划出力MW，MPt为t时段上网电价CNY/kWh；F2为联合体实际送电功率超出计划出力部分所获得的额外收益CNY，s为风功率序列的模拟场景编号，S为模型考虑的风功率场景的总数目，N为抽水蓄能电站中的机组总数，i为抽蓄机组编号，为送出功率超额部分对应的电价CNY/kWh，分别为抽蓄机组i在t时段的发电和抽水功率MW，PWs,t为场景s所代表的t时段的风功率，ps为场景s的概率；F3为联合体实际送电功率低于计划出力部分的惩罚费用CNY，为送电功率缺额部分对应的惩罚电价CNY；F4为联合体的运行成本CNY，由于风电场运行成本和水轮机启停成本可忽略不计，因此其成本主要为抽水蓄能机组水泵的启动和停机成本；Csu,i、Csd,i分别为抽蓄机组i水泵单次启动和停机的费用CNY，yi,t、y'i,t分别为机组i的水泵开启和关停操作变量，yi,t＝1表示在t时段开启水泵，否则yi,t＝0，y'i,t＝1表示在t时段关停水泵，否则y'i,t＝0。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
引入0-1变量bs,t和辅助变量Ks,t和Xs,t，式(3)-(4)转化为以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏承国，卢璐，原文林，吴洋，周彬彬，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41