[发明专利]一种基于预测控制的地区电网调度系统及其方法

权利要求书

1.一种基于预测控制的地区电网调度系统，其特征在于包括：

数据采集装置，所述数据采集装置用于采集风电场、光伏发电站的输出功率数据及气象数据；

数据预测装置，连接所述数据采集装置，所述的数据预测装置用于接收所述数据采集装置采集的数据，采用风光发电预测模型获取风电场、光伏发电站的输出功率预测值和采用气象因素预测模型获取气象预测值；

数据修正装置，连接所述数据预测装置，所述的数据修正装置用于接收所述数据预测装置获取的输出功率预测值和气象预测值，并对比气象预测值与相同时刻历史气象数据，对超过系统预设突变率阈值的气象预测值进行修正以获取最终的输出功率预测值；

电网调度中心，连接所述数据修正装置，所述的电网调度中心用于接收所述数据修正装置获取的输出功率预测值，根据输出功率预测值采用以发电总成本最小作为目标函数的动态调度模型求解最优解获取地区电网的最优调度。

2.一种使用上述系统的地区电网调度方法，其特征包括以下步骤：

步骤一，数据采集装置采集风电场、光伏发电站的输出功率数据和气象数据，并将采集的数据上传到数据预测装置；

步骤二，数据预测装置根据采集的输出功率数据和气象数据采用基于时间序列法的风光发电预测模型获取风电场、光伏发电站t时刻的输出功率预测值，根据采集的气象数据采用气象因素预测模型获取t时刻的气象预测值，并将输出功率预测值和气象预测值上传到数据修正装置；

步骤三，数据修正装置对比t时刻与历史时刻的气象预测值，当对比结果超过系统预设的突变率阈值，则对t时刻的输出功率预测值进行修正以获得最终的输出功率预测值，将输出功率预测值上传到电网调度中心；

步骤四，电网调度中心建立以发电总成本最小作为目标函数的动态调度模型，根据地区负荷需求、最终输出功率预测值和各发电机组的出力，确定目标函数的约束条件作为求解最小成本的条件，并对该动态调度模型求解获取地区电网的最优调度。

3.根据权利要求2所述的地区电网调度方法，其特征在于：所述的气象数据为温度、辐照度和风速，其中各个气象数据采用的气象因素预测模型分别为

a）温度预测模型：

式中：表示预测日前以24h为时间间隔的整点时刻的温度历史值；表示预测日时刻的温度预测值；为温度预测模型权值；为模型白噪声;

b）辐照度预测模型：

式中：表示预测时刻前以30min为时间间隔的个辐照度历史值；表示预测日时刻的辐照度预测值；为辐照度预测模型权值；为模型白噪声;

c）风速预测模型：

式中：表示预测时刻前以15min为时间间隔的个风速历史值；表示时刻的风速预测值；为风速预测模型权值；为模型白噪声。

4.根据权利要求2所述的地区电网调度方法，其特征在于：所述的风光发电预测模型包括风电场预测模型和光伏发电站预测模型，分别为

a）风电场预测模型

式中：为风力发电机的输出功率预测值；为空气密度；为风力机叶轮半径；为叶尖速比；为桨距角；为叶片的风能转换效率系数，是和的函数;

b）光伏发电站预测模型

式中：为光伏输出功率预测值；为光伏阵列的转换效率；为阵列面积；为辐照强度预测值，为温度预测值，为池的额定运行温度。

5.根据权利要求1至4任一所述的地区电网调度方法，其特征在于：所述的目标函数以发电总成本最小作为目标函数，主要考虑常规火电机组发电成本、正负备用成本和电网购买可中断负荷成本，所述的目标函数如下：

式中，代表机组总数；为机组在时段的开机情况，0表示停机，1表示开机；为机组在时段的燃料费用；机组在时段的出力；为机组的启动成本；为机组的成本备用函数；，分别为机组在时段的正、负旋转备用容量；为购买可中断负荷成本。

6.根据权利要求5所述的地区电网调度方法，其特征在于：所述目标函数中，、、可分别是表示为：

式中，，，为发电机的燃料成本系数；，分别是正、负旋转备用成本；为时段可中断负荷量；为中断负荷补偿价格。

7.根据权利要求5所述的地区电网调度方法，其特征在于：所述的约束条件包括功率平衡约束、机组出力约束、机组爬坡率约束、机组最小启停时间约束、旋转备用约束以及可中断负荷约束。

8.根据权利要求7所述的地区电网调度方法，其特征在于：所述的各约束条件分别为

a）功率平衡约束：

其中，、为时刻风电和光伏发电功率的预测值；为时刻负荷功率；

b）机组出力约束：

其中，、为机组的最小、最大出力；

c）机组爬坡率约束：

其中，为机组每小时出力的上升、下降速度；

d）机组最小启停时间约束：

其中，、为机组在时段内连续运行和停机的时间，、为最小连续运行时间和最小连续停运时间；

e）旋转备用约束：

其中，，，、为机组在时刻提供的正负旋转备用，其值分别为：

f）可中断负荷约束：

其中，表示t时刻可中断负荷功率，表示t时刻可中断负荷的最大值。