[发明专利]一种基于场景分析的风电场随机优化调度方法

摘要

本发明涉及一种基于场景分析的风电场随机优化调度方法。根据实际风电场风机排布地理位置和海拔高度，由尾流效应理论得到风电场风机尾流削减系数矩阵，带入随机优化调度模型。再由实际风电测风塔历史实测数据和历史预测数据，结合对未来时段风速预测进行场景分析，生成海量风速场景并进行场景削减，得到未来时段的场景修正风速曲线。以场景分析修正风速曲线作为输入量，利用本发明所公开的风电场随机优化调度模型，利用混合整数线性规划进行计算，得到未来时段风电场风机开停机及有功出力策略。以中国蒙东某实际风电场地理数据和风机参数为基础的仿真算例验证了所提方法的可行性和合理性。本专利具有良好的推广价值和应用前景。

主权项

1.一种基于场景分析的风电场随机优化调度方法，其特征在于，基于优化调度模型和约束条件，该模型的目标函数为：其中，P_i,t表示在t时段内第i台风力发电机从风能中获得的有功功率；a_i,t为风机在一个时段内单位功率发电的运行和维护成本，b_i,t和c_i,t分别为开机动作成本和关机动作成本；x_i,t为在t时段第i台风机的运行状态，y_i,t和z_i,t分别为第i台风机在t时段的开机动作变量和关机动作变量；B_t为上网电价，K_i,t为风机在停机状态下，内部电子元件依旧保持工作状态的耗电量；为风电场有功出力不满足系统侧下发功率需求的情况，产生功率缺额，为一个时段内单位功率缺额的罚金；ΔP_t^d为风机尾流效应或是人为改变桨距角限制风机出力，造成的风电场未利用风电功率，为未利用风功率的单位罚金；其约束条件为：条件一：功率约束；其中P_iNmax为风机的额定功率，v_t为自然风速，c′_i为风机受风参数，为第j台风机对第i台风机的尾流削减系数，当风向一定时，其取值仅与两台风机的规格参数和相互位置、海拔有关，与风速大小无关；C_pmax为风能利用系数最大值，且有：C_pmax＝0.593；条件二：状态变量及启停动作变量约束；其中，T为调度的总时间段，T0为调度开始的第一个时间段，Te为调度的最后一个时间段；条件三：功率缺额约束及未利用功率约束；其中，Pset是系统侧功率需求，其与变量同上；基于场景分析的风电场随机优化调度方法具体包括以下步骤：步骤1：读取实际风电场风机分布坐标和海拔数据，由尾流效应理论计算得出风电场风机尾流削减系数矩阵，带入随机优化调度模型；步骤2：读取风电场测风塔历史实测数据和历史预测数据，结合未来时段的风速预测曲线进行场景分析，生成海量风速场景并进行场景削减，得到未来时段的场景修正风速曲线；场景削减使用同步回代缩减法进行，具体步骤如下：步骤2.1.确定需要削减的场景：剔除满足下式所示条件的场景ωs*序列，s*∈{1,...,nS}，nS为场景总数；步骤2.2.改变场景的总数：n_S＝n_S‑1；并且挑选出与被剔除的场景ω^(s*)最近的场景即：步骤2.3.改变与被剔除的场景ω^(s*)最近的场景的概率：步骤2.4.只要剩余的场景总数nS仍然大于需要的场景的数量，削减算法重复到第1步；步骤3：以场景修正风速曲线为输入量，输入到随机优化调度模型中，利用混合整数线性规划进行计算，得到未来时段风电场风机开停机及有功出力策略。