一種光熱電站-風(fēng)電場聯(lián)合系統(tǒng)的有功功率滾動(dòng)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種光熱電站-風(fēng)電場聯(lián)合系統(tǒng)的有功功率滾動(dòng)調(diào)度方法，屬于電力 系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近年來可再生能源發(fā)電的快速發(fā)展，利用太陽能轉(zhuǎn)化為熱能發(fā)電的光熱發(fā)電 技術(shù)再一次引起人們的關(guān)注。據(jù)國際能源署預(yù)計(jì)，在適度政策的支持下，2050年全球CSP累 計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)980GW。目前，國內(nèi)在張家口、青海等多地均有在建的光熱電站項(xiàng)目。
[0003] 光熱電站利用熱能產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，當(dāng)光熱電站與儲(chǔ)熱裝置結(jié)合時(shí)，可 W顯著提高光熱發(fā)電的可控性和可調(diào)度性，從而使原本不可調(diào)度的電源變?yōu)榫哂辛己谜{(diào)度 性能的電源。由于光熱電站需要產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電，因此其對(duì)直射太陽光福射有較高的要求， 在我國，可W滿足光熱電站光照條件要求的地區(qū)大多位于西北和北部，運(yùn)些地區(qū)風(fēng)電資源 也比較豐富。由于風(fēng)電資源存在不確定性，其預(yù)測誤差使得風(fēng)電實(shí)際出力與預(yù)測出力有一 定的偏差，在導(dǎo)致棄風(fēng)問題的同時(shí)，也給電力系統(tǒng)的日前調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度帶來了困難?？紤] 到未來光熱電站的發(fā)展趨勢、其可能建設(shè)投產(chǎn)的地理位置W及光熱電站的可調(diào)度能力，可 W考慮將光熱電站與風(fēng)電結(jié)合起來。光熱電站中儲(chǔ)熱裝置內(nèi)的能量能W較低的損耗存儲(chǔ)很 長時(shí)間，聯(lián)合系統(tǒng)在制訂日前計(jì)劃時(shí)，如果沒有考慮后幾日風(fēng)光功率的不確定性和光熱電 站可調(diào)度能力的變化，就無法制訂合理的儲(chǔ)熱裝置充放電計(jì)劃來充分發(fā)揮光熱電站的可調(diào) 度能力，從而影響聯(lián)合系統(tǒng)在更長時(shí)間尺度上的經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)于光熱電站和風(fēng)電聯(lián)合 系統(tǒng)，有必要考慮風(fēng)光功率預(yù)測的不確定性W及風(fēng)光不確定性在未來48小時(shí)中的變化情 況，對(duì)聯(lián)合系統(tǒng)的調(diào)度問題進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種光熱電站-風(fēng)電場聯(lián)合系統(tǒng)的有功功率滾動(dòng)調(diào)度方法， 針對(duì)可再生能源并網(wǎng)問題，充分考慮風(fēng)光功率預(yù)測的不確定性W及風(fēng)光不確定性在未來48 小時(shí)中的變化情況，將未來48小時(shí)的風(fēng)光預(yù)測數(shù)據(jù)納入光熱電站-風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)的調(diào)度當(dāng) 中，從而產(chǎn)生合理的未來24小時(shí)的光熱電站-風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)輸出有功功率計(jì)劃，減少風(fēng)電場 的不確定性，促進(jìn)可再生能源并網(wǎng)。
[0005] 本發(fā)明提出的光熱電站-風(fēng)電場聯(lián)合系統(tǒng)的有功功率滾動(dòng)調(diào)度方法，包括W下步 驟：
[0006] (1)對(duì)風(fēng)電場、光熱電站的光場的歷史預(yù)測數(shù)據(jù)和歷史實(shí)際有功功率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)，建立歷史預(yù)測數(shù)據(jù)和歷史實(shí)際有功功率數(shù)據(jù)之間的關(guān)系曲線，具體過程如下：
[0007] (1-1)對(duì)光熱電站的光場過去一年的歷史日前光照功率預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到 光熱電站的光場過去一年的歷史日前光照功率預(yù)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間巧=[ρΓ"，ρΓχ]，pf"為上 述區(qū)間的下界，ρΓ"為上述區(qū)間的上界，則過去一年的歷史日前光照功率預(yù)測數(shù)據(jù)分布于 區(qū)間Ρ1內(nèi)；
[000引（1 -2)設(shè)定一個(gè)數(shù)值gapi，gapi的取值范圍為gapi e (ο，5 ];
[0009] (1-3)根據(jù)步驟（1-1)中所述的分布區(qū)間PI和步驟（1-2)中設(shè)定的數(shù)值gapi，計(jì)算得 到子區(qū)間P k，k = 1，2，. . .，η 1，上述子區(qū)間P k的取值范圍為 尸4 e (ρΓ。+ 巧-1). ，ρΓ + /(. ]，山的取值為：
[0010]
[0011] (1-4)對(duì)光熱電站的光場過去一年的歷史實(shí)際輸出光照功率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到 光熱電站光場過去一年的歷史實(shí)際輸出光照功率數(shù)據(jù)集合hi;
[001^ (1-5)根據(jù)步驟（1-3)中所述子區(qū)間Pk和m，將歷史實(shí)際輸出光照功率數(shù)據(jù)集合hi 劃分為m個(gè)子集合碎，k= 1，2，...，m，具體過程如下：
[0013] (1-5-1)從步驟（1-1)所述光熱電站的光場過去一年的歷史日前光照功率預(yù)測數(shù) 據(jù)中找出與上述數(shù)據(jù)集合hi中的任意一個(gè)元素 X相對(duì)應(yīng)的歷史日前光照功率預(yù)測數(shù)據(jù)x'，x Ehi;
[0014] ( 1 - 5 - 2 )根據(jù)步驟（1 - 3 )中所述子區(qū)間P k，若上述 X'€ (P;"'" + (Α· -1).'·.拼Pi，拇in+ A .·餅細(xì).，:則將步驟(l-s-l)中所述的元素 X劃分給集合.璋·，k= 1， 2,···,ηι;
[0015] (1-5-3)遍歷數(shù)據(jù)集合hi中的每一個(gè)元素，重復(fù)步驟(1-5-1)和步驟(1-5-2)，將數(shù) 據(jù)集合hi中的每一個(gè)元素劃分到上述數(shù)據(jù)子集合皆中，k=l，2,...，m;
[0016] (1-6)計(jì)算步驟（1-5-3)的數(shù)據(jù)子集合辟的均方根誤差/?MS'與，將子區(qū)間Pk的中間 值作為自變量，將數(shù)據(jù)子集合皆的均方根誤差中與Pk相對(duì)應(yīng)的均方根誤差樹敘巧作為因變 量，構(gòu)成一個(gè)Pk與穴MS7馬的關(guān)系曲線化；
[0017] (1-7)對(duì)風(fēng)電場過去一年的歷史日前風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到風(fēng)電場過 去一年的歷史日前風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間扔=巧f":，pn，坡i"為上述區(qū)間的下界， ρΓ為上述區(qū)間的上界，則過去一年的歷史日前風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)分布于區(qū)間P2內(nèi)；
[001引（1-8)設(shè)定一個(gè)數(shù)值gap2，gap2的取值范圍為gap2E (0,5];
[0019] (1-9)根據(jù)步驟（1-7)中所述的分布區(qū)間P2和步驟（1-8)中設(shè)定的數(shù)值gap2,計(jì)算得 到子區(qū)間W g，g = 1，2，. . .，η 2，上述子區(qū)間W g的取值范圍為 爐g e (ρΓ + (各-U. g。知ρΓ +《.若觀]，化的取值為：
[0020]
[0021] (1-10)對(duì)風(fēng)電場的光場過去一年的歷史實(shí)際輸出風(fēng)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到風(fēng) 電場過去一年的歷史實(shí)際輸出風(fēng)電功率數(shù)據(jù)集合h2，
[0022] (1-11)根據(jù)步驟(1-7)中所述子區(qū)間Wg和m，將歷史實(shí)際輸出光照功率數(shù)據(jù)集合h2 劃分為Π2個(gè)子集合/?^'，g= 1，2，. . .，Π2，具體過程如下：
[0023] (1-11-1)從步驟(1-7)所述風(fēng)電場過去一年的歷史日前風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)中找出 與上述數(shù)據(jù)集合h2中任一個(gè)元素 y相對(duì)應(yīng)的歷史日前風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)y'，yEh2;
[0024] ( 1 - 1 1 - 2 )根據(jù)步驟（1 - 9 )所述子區(qū)間W g，若上述 .^'€咕^十侶-])，飢。:.!)；；"1 +《，巧吹]，則將步驟(1-11-1)中所述的元素7劃分給集合舊，邑= 1.2.. ..,Π2 ；
[0025] (1-11-3)遍歷數(shù)據(jù)集合hi中的每一個(gè)元素，重復(fù)步驟（1-11-1)和步驟（1-11-2)， 將數(shù)據(jù)集合h2中的每一個(gè)元素劃分到上述數(shù)據(jù)子集合譚中，g=l，2,...，m;
[00%] (1-12)計(jì)算步驟(1-11-3)中得到的數(shù)據(jù)子集合譚的均方根誤差MiSf，將子區(qū)間 Wg的中值作為自變量，將數(shù)據(jù)子集合的均方根誤差中與Wg相對(duì)應(yīng)的均方根誤差/?MS'馬作 為因變量，構(gòu)成一個(gè)胖8與嗎的關(guān)系曲線化；
[0027] (2)根據(jù)風(fēng)電場、光熱電站光場的未來48小時(shí)的有功功率預(yù)測，并根據(jù)上述步驟 (1)的歷史預(yù)測數(shù)據(jù)和歷史實(shí)際有功功率數(shù)據(jù)之間的關(guān)系曲線，生成未來48小時(shí)的風(fēng)電場、 光熱電站光場的有功功率場景集合，具體過程如下：
[0028] (2-1)設(shè)定光熱電站的光場未來48小時(shí)的有功功率預(yù)測數(shù)值SPI，查詢上述關(guān)系曲 線虹，分別得到與有功功率預(yù)測數(shù)值SP哺對(duì)應(yīng)的48個(gè)均方根誤差化做￡；'，1為預(yù)測時(shí)刻，1 = 1.2.. ...48；
[0029] (2-2)對(duì)48個(gè)均方根誤差化I傲馬分別進(jìn)行修正，得到48個(gè)修正均方根誤差品云耳：
[0030]
[0031] (2-3)根據(jù)步驟(2-2)所述的48個(gè)修正均方根誤差/?Λ化￡'|'，利用基于高斯分布的蒙 特卡洛方法，相對(duì)應(yīng)每個(gè)修正均方根誤差方品if，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)差為瓦的10組數(shù)據(jù)<，1 = 1.2.. . .，48，si=l，2,. . . ,10為組下標(biāo)；
[0032] (2-4)根據(jù)上述有功功率預(yù)測數(shù)值SPI和10組數(shù)據(jù)<，計(jì)算得到10組光熱電站光場 未來48小時(shí)的有功功率巧：(場景：/? =Sp/+4，1 = 1，2, . . .，48，si = l，2, . . .，10為組下 標(biāo)，10組共480個(gè)有功功率數(shù)據(jù)巧^^組成場景集合亦；
[0033] (2-5)設(shè)定風(fēng)電場未來48小時(shí)的有功功率預(yù)測數(shù)值Wpi，查詢上述關(guān)系曲線R2，分別 得到與有功功率預(yù)測數(shù)值Wpi相對(duì)應(yīng)的48個(gè)均方根誤差化I殺駕;，1為預(yù)測時(shí)刻，1 = 1，2，...， 48;
[0034] (2-6)對(duì)48個(gè)均方根誤差/切做分別進(jìn)行修正，得到48個(gè)修正均方根誤差方運(yùn)每：
[0035]
[0036] (2-7)根據(jù)步驟(2-2)所述的48個(gè)修正均方根誤差方I友g，利用基于高斯分布的蒙 特卡洛方法，相對(duì)應(yīng)每個(gè)修正均方根誤差，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)差為i?MS^的10組數(shù)據(jù)乂，1 = 1,2,... ,48，S2= 1,2,... ,10為組下標(biāo)；
[0037] (2-8)根據(jù)上述有功功率預(yù)測數(shù)值WPI和10組數(shù)據(jù)計(jì)算得到10組風(fēng)電場未來48 小時(shí)的有功功率巧Γ'場景：
L = 1，2，. . .，48，S2 = 1，2，. . .，10為組下標(biāo)， 10組共480個(gè)有功功率數(shù)據(jù)P巧r'd組成場景集合東^;
[0038] (3)根據(jù)上述風(fēng)電場、光熱電站的光場的有功功率場景集合和實(shí)際接入電網(wǎng)的售 電價(jià)格，對(duì)光熱電站-風(fēng)電聯(lián)合系統(tǒng)未來24小時(shí)的輸出有功功率計(jì)劃值進(jìn)行計(jì)算，具體過程 如下：
[0039] (3-1)設(shè)第1時(shí)刻的售電價(jià)格為P1;
[0040] (3-2)設(shè)定光熱電站的有功功率出力的各項(xiàng)約束，具體過程如下：
[0041] ( 3 - 2 - 1 )設(shè)定光熱電站發(fā)電機(jī)出力限制約束為：
[0042] 其中，1 = 1,2. . .48為時(shí)刻值，S為對(duì)上述步驟(2-4)集合承和步驟(2-8)集合i宇 進(jìn)行并集運(yùn)算亦U賊后得到的新集和中列元素的下標(biāo)s = l，2,. . . .，100,寫;Γ為光熱電 站中的發(fā)電機(jī)在所述1時(shí)刻和所述的場景S中的出力變量，巧f為設(shè)定的光熱電站中的發(fā)電 機(jī)的最小出力設(shè)定值，胃Pff為設(shè)定的光熱電站中的發(fā)電機(jī)的最大出力設(shè)定值，jf"為光熱 電站中的發(fā)電機(jī)在k時(shí)刻的狀態(tài)變量，所述皆等于1表示發(fā)電機(jī)開啟，等于0表示發(fā)電機(jī)關(guān) 閉；
[0043] (3-2-2)設(shè)定光熱電站中的發(fā)電機(jī)的狀態(tài)變量與開機(jī)變量的關(guān)系約束為：
[0044]
[0045] 其中，wfw為步驟(3-2-1)所述1時(shí)刻光熱電站中的發(fā)電機(jī)的開機(jī)狀態(tài)標(biāo)志，所述 Mfw等于1表示機(jī)組在1時(shí)刻啟動(dòng)，等于0表示發(fā)電機(jī)沒有在1時(shí)刻進(jìn)行啟動(dòng)操作；
[0046] (3-2-3)