[发明专利]应对风电间歇性的火电机组组合模型构建与分析方法

说明书

本发明公开了一种应对风电间歇性的火电机组组合模型构建与分析方法，将时段内风电功率视为持续的随机波动过程，同时考虑风电空间位置和置信区间内波动速率的双重不确定性，描述风电间歇性特征的双重属性；以火电机组启停费用和运行费用的和最小为目标，以保证运行平稳性为约束条件，构建机组组合的数学模型；对各时段置信区间外的可应对的波动速率进行修正，并对修正后的波动速率代入约束条件，进行最优化求解。基于本发明，可以深入探讨机组组合与接纳风电之间的关系，分析在各类及苛刻情景下，机组组合接纳风电的能力，以及对应的经济规律。

技术领域

本发明涉及一种应对风电间歇性的火电机组组合模型构建与分析方法。

背景技术

当今，电网如何接纳风电已成为具有挑战性的问题，因风电存在固有的多变性和不确定性，简称间歇性，使电力平衡过程中在范围、速率上存在不均衡性，处理不好不仅影响其接纳，也威胁着电网的安全运行。以火电为主导的电力系统运行中，机组组合是关键问题之一。机组组合一般按日或周为周期，确定机组的启停计划。对应研究周期，往往将其划分为若干时段，如每时段延续一小时，这样的机组组合决策结果实际是忽略每时段任一瞬间的实际运行行为，在间歇特征越来越显著的情景下，就会出现研究周期内各瞬间间、任一瞬间是否可行的问题？研究这一问题对有效接纳风电等可再生能源发电具有重要意义。

对此，诸多国内外学者展开了相关研究。基于传统的研究思路，按风电变化规律不同的处理方式，主要集中在随机优化和鲁棒优化两类方法展开研究。可以发现，这些研究侧重于处理风电的不确定性，如概率的有限场景近似或区间表达，在研究方法上与传统最大的不同在于备用与发电计划的有机牵连，但无法体现间歇性不均衡的情景，难以度量和解决上述问题。

为了更有效的降低和缓解风电间歇性特征对机组组合的影响，从而提升机组组合决策在实际执行中的可行性，现有文献中试图用缩短每时段延续时间(如5分钟)的思路，以解决上述现象，这无疑增加机组组合的计算代价，同时仍然无法解决瞬间牵制是否可行的问题；另有文献开始在每一个时段内加入爬坡事件约束考虑瞬间的间歇性问题，但由于该约束仍按均匀思想处理风电功率随时间变动过程，加之忽略了风电功率在期望值以外空间位置发生间歇性现象的可能性，依然无法判断可行性的问题；对此，也有文献从类似运动学角度出发，分析了风电功率在一个时段间歇性变化过程的最苛刻情景范围，并给出了应对这一苛刻情景的简单有效的机组功率分配策略，可有效解决瞬间、瞬间间牵制等可行问题。这对调度的可执行性至少给出可度量的手段，但这些研究仅限于单时段的经济调度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种应对风电间歇性的火电机组组合模型构建与分析方法，本发明以风电功率预测区间，区间内最大变化速率范围，以及风功率变化的微分，即范围、速率及速率的变动对风电间歇性特征予以刻画，给出火电机组组合应对风电瞬间间歇性和各瞬间间间歇性的必要条件，建立了新的机组组合数学模型。通过该模型，可对火电机组组合应对风电的能力和经济规律进行的分析，提供机组组合消纳风电在各种情景下的策略。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应对风电间歇性的火电机组组合模型构建与分析方法，包括以下步骤：

(1)将时段内风电功率视为持续的随机波动过程，同时考虑风电空间位置和置信区间内波动速率的双重不确定性，描述风电间歇性特征的双重属性；

(2)以火电机组启停费用和运行费用的和最小为目标，以保证运行平稳性为约束条件，构建机组组合的数学模型；

(3)对各时段置信区间外的可应对的波动速率进行修正，并对修正后的波动速率代入约束条件，进行最优化求解。

所述步骤(1)中，针对任一时段，风电间歇性特征有两重属性，一是功率变化的范围是不确定的；二是该时段内任一瞬间间功率变化的速率是不均衡的。