一種考慮多風場相關性的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度技術領域，尤其涉及一種考慮多風場相關 性的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度的方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度問題是指在滿足系統(tǒng)功充平衡和相關運行約束的前提條件下， 確定投運的各臺發(fā)電機組最優(yōu)有功出力方案，使得所求目標最優(yōu)，通常是使經(jīng)濟性最優(yōu)。若 考慮一定周期內不同時間斷面之間相互影響的經(jīng)濟調度，即為電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度。
[0003] 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度問題是一個大規(guī)模、高維、多約束的規(guī)劃問題，其數(shù)學模型表示 如下：
[0006] 式中，目標函數(shù)y通常是表示發(fā)電成本，也可以表示購電費用或排放量等，決策變 量X表示常規(guī)機組出力，等式約束（19)表示功率平衡約束，不等式約束（20)表示發(fā)電機組 出力上下限約束、爬坡約束和線路安全約束等。
[0007] 由于風能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源，因而現(xiàn)有電力系統(tǒng)常會包含 有風電機組，而風電具有波動性和間歇性的特點，風電機組的大規(guī)模并網(wǎng)給電力系統(tǒng)經(jīng)濟 調度帶來了巨大挑戰(zhàn)。
[0008] 多風電機組接入電力系統(tǒng)會給電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度數(shù)學模型引入風場出力這一隨 機變量，含多風電機組的電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度為電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度，電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度 數(shù)學模型轉化為隨機規(guī)劃模型，表示如下：
[0011] 其中，決策變量X表示常規(guī)機組出力，ω表示風場出力，式（22)表示與風場出力 ω無關的約束，式（23)表示與風場出力ω相關的約束。要想準確求得滿足相關約束條件 并使得f(x)最?。词沟盟竽繕俗顑?yōu)）的決策變量X，即求得最優(yōu)的常規(guī)機組出力，簡稱 最優(yōu)機組出力，關鍵在于電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型的準確建立，不僅要考慮到某個 風場自身的規(guī)律，也要注意各風場彼此間的關系。
[0012] 現(xiàn)有考慮風場出力ω這一隨機變量的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型建立的方 法主要包括以下三種：預測風場出力將含風場出力這一隨機變量的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度 數(shù)學模型轉化為確定性模型、利用場景法求出風場出力分布的概率模型后建立電力系統(tǒng)動 態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型、采用統(tǒng)計方法求出風場出力分布的概率模型后建立電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng) 濟調度數(shù)學模型。其中，預測風場出力將含風場出力這一隨機變量的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調 度數(shù)學模型轉化為確定性模型這一方法雖然模型簡單、計算快，但受預測誤差的影響大，電 力系統(tǒng)的備用容量需增大；利用場景法求出風場出力分布的概率模型后建立電力系統(tǒng)動態(tài) 經(jīng)濟調度數(shù)學模型這一方法的計算準確度取決于場景的選取，隨著場景數(shù)的增加，其計算 速度減慢和內存增加，計算困難，不適應大型電力系統(tǒng)；采用統(tǒng)計方法求風場出力分布的概 率模型時多基于單一風場分布（正態(tài)分布等）去擬合風場出力分布的概率模型，然后得到 統(tǒng)計意義上的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型，但該方法不能很好的擬合風場出力分布 的概率模型，且該方法側重研宄單一風場的出力規(guī)律，忽視了同一地域間多風場之間的相 關性，進而可能導致無法滿足功率平衡約束和線路安全約束，所求結果與實際電力系統(tǒng)運 行情況不一致。

【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明提供了一種考慮多風場相關性的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度的方法，該方法可 以準確建立電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型且適用于大規(guī)模風電接入的電力系統(tǒng)，進而可 準確求得投運的各臺發(fā)電機組的最優(yōu)有功出力，使得所求目標最優(yōu)。
[0014] 本發(fā)明所采用的技術方案為：
[0015] 一種考慮多風場相關性的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度的方法，所述方法包括：
[0016] 步驟S1，構建使所述電力系統(tǒng)的發(fā)電總燃耗量最小的考慮多種工程實際約束的多 風場接入的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型，包括約束條件和表示發(fā)電總燃耗量的目標函 數(shù)；
[0017] 步驟S2,構建二階段帶補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型：二階段帶補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型 由階段一模型和階段二模型組成，階段一模型包括補償目標函數(shù)和不與風場出力相關的約 束條件，其中，補償目標函數(shù)為步驟Sl模型中目標函數(shù)加入與風場出力相關的補償期望 值，補償期望值為補償函數(shù)的期望值，補償函數(shù)為補償量與補償系數(shù)的乘積；階段二模型以 使補償函數(shù)最小為目標，在與風場出力相關的約束條件中對應引入補償變量，以引入補償 變量的約束條件為約束條件；
[0018] 步驟S3,選取各風場出力的歷史同步數(shù)據(jù)作為隨機樣本，構建基于Copula模型的 各時段多風場出力聯(lián)合分布；
[0019] 步驟S4,對步驟S3構建的多風場出力聯(lián)合分布進行求導得到多風場出力的聯(lián)合 概率密度函數(shù)，并通過數(shù)值積分的方式求得補償期望值，再將求得的補償期望值代入補償 目標函數(shù)中，使得二階段帶補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型由隨機模型轉化為數(shù)值模型；
[0020] 步驟S5,對二階段帶補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型進行求解：第一階段，階段一模型進 行求解，求得滿足階段一模型約束條件的常規(guī)機組出力并反饋至第二階段；第二階段，對階 段二模型進行求解，求得使補償期望值最小的補償量并反饋至第一階段，然后通過第一階 段和第二階段的交替迭代，最終求得最優(yōu)機組出力。
[0021] 由上述可知，本發(fā)明可根據(jù)選取各風場出力的歷史同步數(shù)據(jù)作為隨機樣本構建基 于copula函數(shù)的各時段多風場出力聯(lián)合分布，并構建基于該多風場出力聯(lián)合分布的二階 段帶補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型，通過在步驟Sl模型的目標函數(shù)中引入補償期望值并利用積 分求補償期望值從而將隨機規(guī)劃模型轉化為數(shù)值模型，從而量化風電場隨機性對電網(wǎng)所造 成的沖擊，并求得同時滿足目標函數(shù)和該沖擊最小的最優(yōu)機組出力。本發(fā)明中的二階段帶 補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型不僅考慮到某個風場自身的規(guī)律，還考慮到了各風場彼此間的關 系，因而可確?？紤]多風場相關性的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型的準確建立，進而可 準確求得投運的各臺發(fā)電機組的最優(yōu)有功出力，使得所求目標最優(yōu)。采用二階段帶補償動 態(tài)經(jīng)濟調度模型求解，提高模型求解的準確性。
[0022] 所述約束條件包括發(fā)電機出力上下限約束、有功功率平衡約束、常規(guī)機組上爬坡 約束、常規(guī)機組下爬坡約束、線路有功潮流約束和斷面約束。保證電力系統(tǒng)得以安全運行。
[0023] 所述步驟Sl中的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型為：
[0026] 其中，目標函數(shù)f表示發(fā)電總燃耗量，T為調度周期總的時段數(shù)，t = 1、2、3···Τ ;N 為常規(guī)機組的個數(shù)，i = 1、2、3…N ;式（2)為常規(guī)機組出力上下限約束，Pgi (t)為常規(guī)機組 i在時段t的發(fā)電功率，％，匕和c冷別為第i臺常規(guī)機組的耗量特性系數(shù)，EjP ^為常規(guī) 機組i的有功出力上、下限值；式（3)為有功功率平衡約束，Νω為風電機組的個數(shù)，j = 1、2、 3···^#)為風機j在時亥Ij t的有功出力，PLMd(t)為系統(tǒng)在第t時段的負荷預測值；式 (4)為常規(guī)機組上爬坡約束，式（5)為常規(guī)機組下爬坡約束，rdi和r ui分別為常規(guī)機組i的 向下和向上爬坡率，T6tl為一個運行時段lh，即60min ;式（6)為線路有功潮流約束，Pmn(t)為 支路mn在時段t的實際有功傳輸量，由直流潮流法求得，為線路有功傳輸上限；式（7) 為斷面約束
為t時刻斷面s的有功潮流代數(shù)和，S1為斷面s所包含的的支路數(shù)， k = 1，2, 3-Sp Ps，k(t)為斷面s所包含的第k條支路在時刻t的有功傳輸量，PcutW為斷 面s的有功傳輸上限，Ns為電網(wǎng)所包含的斷面總數(shù)。
[0027] 所述步驟S2中二階段帶補償動態(tài)經(jīng)濟調度模型的階段一模型為：
[0028] min f' = f+EQ(x, ω) (8)
[0030] 其中，式⑶中f'為補償目標函數(shù)，EQ(x，ω)為補償期望值，χ表示常規(guī)機組出 力，ω表示風場出力，Q( x，ω)為補償函數(shù)，所述階段二模型為：
[0031] min Q(x, ω) = q(〇)y(o) (12)
[0033] 其中，q(?)為補償系數(shù)，γ(ω)為補償量，p、Ul、u2為補償變量， PeRTX1，UieR1X1， % e #'sXl，且 u" U2彡 0, y (ω) = (p，u u2)T，q(〇) = (qp(co)，（qul (ω)，qu2(co)))， qp(?) e RTX1，qul(?) e R1X1，e 0xl，I表示整個電力系統(tǒng)包含的支路數(shù)。準確構 建考慮多風場的風場出力的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調度數(shù)學模型。
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