[发明专利]一种基于CVaR的多能互补发电系统的容量配置优化方法

说明书

本发明公开了一种基于CVaR的多能互补发电系统的容量配置优化方法，涉及电力系统运行与规划领域，该发明基于系统的发电计划与系统备用计划的关系，考虑光伏在更短时间尺度内的不确定性以及波动性进行系统备用配置，能够保证分钟级时间尺度的系统可靠性，并利用CVaR对备用策略进行风险评估；利用离散阶跃变换法以及过求差卷积法将基于CVaR的系统备用优化模型线性化，得到标准的混合整数线性规划形式，与传统蒙特卡洛模拟方法求得CVaR值相比较，转化后的模型能够利用Cplex求解器高效快速求解，求解结果更加稳定。

技术领域

本发明涉及电力系统运行与规划领域，具体涉及一种基于CVaR的多能互补发电系统的容量配置优化方法。

背景技术

在全球性能源短缺以及环境污染的双重压力下，以光伏等为代表的新能源以其清洁性以及可再生性等传统化石能源所不具备的特点而备受关注。然而由于新能源本身的间歇性和波动性等特点，大规模新能源接入下的电力系统供电可靠性将收到严重影响，尤其是在孤岛电力系统中，低供电可靠性往往会导致经常出现非计划停电的风险，对孤岛系统运行经济性造成较大影响。根据常规能源与新能源联合运行模式可得出一种基于鲁棒优化的日前发电容量模型。但是由于新能源本身的波动性以及不确定性，仅仅依靠日前发电计划将不可避免的出现缺电情况。而在高新能源渗透率孤岛系统中，备用策略作为日前发电计划的重要补充能够有效避免缺电现象，从而减小孤岛系统所面临的风险。传统系统备用策略主要考虑负荷的波动，未能将新能源不确定性所带来的非计划停电风险进行量化，从而给系统设置备用容量提供重要风险参考。后有人提出一种基于风险价值(value atrisk,VaR)的系统备用策略，可分析新能源的不确定性对系统备用设置的影响，但使用VaR无法计算超过所设定置信度下的风险值。因此，又提出了一种基于场景分析的系统备用策略方法，利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对新能源不确定性带来的风险价值进行量化，但由于其受限于所分析场景数量较少，无法充分体现随机变量的不确定性，而后又提出了蒙特卡洛模拟的高新能源渗透率系统备用容量优化模型，但为了获得不同的风险价值需要进行大量的模拟运算，求解时间较长。

现有针对孤岛多能互补发电系统的备用研究大多数进行小时级备用优化，未考虑新能源高渗透率接入下的分钟级波动性和不确定性。而在新能源高渗透率孤岛电力系统中，随着光伏等新能源接入比例不断增加，其出力在更段时间尺度上的波动性和不确定性对孤岛系统备用配置的影响将会更加严重，从分钟级系统备用角度来看，小时级的系统备用配置结果往往会造成资源浪费或是备用不足的情况从而导致系统供电可靠性得不到保障。此外，针对CVaR优化问题的求解方法大多以蒙特卡洛模拟为主，需要进行大量的场景计算从而获得较为精准的风险值，需要大量的计算时间和计算空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CVaR的多能互补发电系统的容量配置优化方法，包括以下步骤：

S1：获取孤岛水光蓄多能互补发电系统的抽蓄机组数量、水电机组数量、可转移负荷数量、水电机组单位电价、抽蓄机组发电单位电价、抽蓄机组抽水单位电价、可转移负荷转移时段电量单位价格；

S2：根据所获参数得出日前发电调度计划模型及模型的约束条件；

S3：基于CVaR的系统备用容量优化日前发电调度计划模型，得到基于CVaR的分钟级系统备用容量优化模型；

S4：利用离散阶跃变换法以及过求差卷积法对基于CVaR的分钟级系统备用容量优化模型进行离散化处理，将其转化为混合整数线性规划模型；

S5：利用Cplex求解器对转化后的混合整数线性规划模型求解，求解完毕后可得出在给定风险值下的系统备用容量，即备用优化策略。

优选的，所述步骤S2中日前发电调度计划模型的约束条件包括系统功率平衡约束，水位约束条件，水电机组流量约束条件，抽蓄机组出力约束，抽蓄机组的状态变量约束，抽蓄机组的日水量平衡约束条件，抽蓄机组的库容约束条件，潮流约束。