一種接入風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)備用容量確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種接入風(fēng)力發(fā)電的電 力系統(tǒng)備用容量確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電作為最具開發(fā)規(guī)模的可再生能源發(fā)電的代表，逐漸受到越來越多的關(guān)注。電 網(wǎng)應(yīng)該采取各種有效的方式，全力接納風(fēng)電上網(wǎng)，以充分利用清潔能源。
[0003] 風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性和波動性等特點，因此其大規(guī)模接入將導(dǎo)致系統(tǒng)備用電 源、調(diào)峰容量及系統(tǒng)運行成本的增加。按照傳統(tǒng)政策，新能源電力原則上在本省消納，而風(fēng) 電如果在一個控制區(qū)域內(nèi)就地消納，則會造成其備用容量不足，存在安全隱患。目前提出的 方案是在保證安全性的前提下，放開聯(lián)絡(luò)線計劃，將風(fēng)電功率分配給多個區(qū)域共同調(diào)節(jié)，變 局部消納為廣域協(xié)調(diào)。未來電網(wǎng)局部控制區(qū)之間的互動支援必將變得頻繁有序，電網(wǎng)根據(jù) 風(fēng)電出力情況，整合各控制區(qū)域適宜參與消納風(fēng)電的發(fā)電和負(fù)荷節(jié)點，形成消納風(fēng)電的廣 義區(qū)域。因此，對于風(fēng)電波動的不同情形，各控制區(qū)域適宜參與消納風(fēng)電的發(fā)電和負(fù)荷節(jié) 點的組成也有所不同，廣義區(qū)域的邊界亦相應(yīng)地發(fā)生動態(tài)變化，而控制區(qū)域范圍的改變必 然會對備用容量的配置產(chǎn)生影響，因此有必要研究區(qū)域邊界動態(tài)變化下的備用容量確定方 法。
[0004] 現(xiàn)有的備用容量確定方法考慮的都是區(qū)域邊界固定的情況，大致分為確定性和概 率性兩種。確定性方法往往是取最大負(fù)荷的固定百分比或者單機(jī)的最大容量，簡單方便， 但經(jīng)濟(jì)性較差，所以概率性方法是當(dāng)前最為普遍的備用確定方式。一些研究基于蒙特卡羅 隨機(jī)模擬技術(shù)，利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化，或通過聚類分析技術(shù)對風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行 篩選，建立風(fēng)電功率預(yù)測誤差與備用需求變化間的關(guān)聯(lián)模型，或構(gòu)建以總成本最小為目標(biāo) 的備用優(yōu)化模型，采用遺傳算法和內(nèi)點法在離散和連續(xù)空間中交替求解。而當(dāng)風(fēng)電跨區(qū)域 消納，導(dǎo)致廣義控制區(qū)域邊界發(fā)生改變時，上述方法均需要重新確定系統(tǒng)參數(shù)，建立優(yōu)化模 型，反復(fù)迭代求解最優(yōu)值，每一次邊界的改變勢必要重復(fù)這一過程，運算過程相當(dāng)繁瑣，因 此，當(dāng)下的方法已不能有效地應(yīng)用于區(qū)域邊界動態(tài)變化下的電網(wǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供的一種接入風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)備用容量確定方法，該方 法能夠有效地應(yīng)對區(qū)域邊界可變的情況，可以快速準(zhǔn)確地獲得備用計算結(jié)果，并保證了風(fēng) 電接入后的備用容量的準(zhǔn)確性與可靠性；同時兼顧了可靠性與經(jīng)濟(jì)性雙重要求，采用柔性 負(fù)荷參與備用容量的分?jǐn)?，降低了備用成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的目的。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種接入風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)備用容量確定方法，所述方法用于確定接入風(fēng)力發(fā) 電的電力系統(tǒng)的控制區(qū)域邊界動態(tài)變化下的備用容量；所述控制區(qū)域中設(shè)有各節(jié)點，所述 節(jié)點包括負(fù)荷節(jié)點和風(fēng)力發(fā)電節(jié)點；
[0008] 所述方法包括如下步驟：
[0009] 步驟1.測量并計算得到每個所述節(jié)點的誤差值的隨機(jī)時間序列；
[0010] 步驟2.根據(jù)每個所述節(jié)點誤差的隨機(jī)時間序列，計算得到所述控制區(qū)域的總預(yù) 測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0011] 步驟3.根據(jù)所述控制區(qū)域的總預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差及所述控制區(qū)域的傳統(tǒng)備用容 量，求得所述控制區(qū)域的新備用容量；
[0012] 步驟4.根據(jù)所述新備用容量的值，計入所述控制區(qū)域的柔性負(fù)荷和傳統(tǒng)發(fā)電的 備用成本，分別求得發(fā)電和負(fù)荷的備用容量。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟1包括：
[0014] 1-1.在一個時段內(nèi)，測量所述節(jié)點在每個等時間間隔的時間點的電量值；
[0015] 1-2.計算所述節(jié)點的電量值與該節(jié)點的預(yù)測值的差值，所述差值即為該節(jié)點誤 差；
[0016] 1-3.建立所述誤差值的自回歸移動平均模型，得到所述誤差值的隨機(jī)時間序列；
[0017] 1-4.重復(fù)所述1-1至1-3,直到得到所述電力系統(tǒng)中的全部的所述節(jié)點誤差的隨 機(jī)時間序列。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟2包括：
[0019] 2-1.根據(jù)各個所述節(jié)點誤差的隨機(jī)時間序列的期望及標(biāo)準(zhǔn)差，計算各個所述節(jié)點 誤差之間的相關(guān)系數(shù)；
[0020] 2-2.根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)差及所述節(jié)點誤差之間的相關(guān)系數(shù)，計算得到所述控制區(qū)域的 總預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差的值。
[0021] 優(yōu)選的，所述2-1包括：
[0022] a.計算各個所述節(jié)點誤差的隨機(jī)時間序列的標(biāo)準(zhǔn)差〇 :
[0024] 式中，M為該時刻的功率預(yù)測誤差的歷史數(shù)據(jù)樣本總數(shù)；Pprad,為i樣本中的功率 預(yù)測值；P_ S, i為i樣本中的功率實際測量值；為1個樣本的預(yù)測平均值；^^為 M個樣本的測量平均值；
[0025]b.由概率論中協(xié)方差公式，得各個所述節(jié)點誤差之間的協(xié)方差Cov(APx，APy) 為：
[0027] 式中，APx為節(jié)點X的功率預(yù)測誤差，為節(jié)點X的功率實際測量值減去功率預(yù)測 值，A Py為節(jié)點y的功率預(yù)測誤差，為節(jié)點y的功率實際測量值減去功率預(yù)測值。X為節(jié)點 中的某一個節(jié)點，y為節(jié)點中的不同于X的某一節(jié)點；:?為節(jié)點X的誤差的期望值； 為節(jié)點y的誤差的期望值；
[0028] c.根據(jù)式⑵及各個所述節(jié)點誤差的隨機(jī)時間序列的期望及標(biāo)準(zhǔn)差，計算各個所 述節(jié)點誤差之間的相關(guān)系數(shù)r xy:
[0030] 式中，Ox為節(jié)點X的誤差的隨機(jī)時間序列的標(biāo)準(zhǔn)差；Oy為節(jié)點y的誤差的隨機(jī) 時間序列的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0031] 優(yōu)選的，所述2-2包括：
[0032] d.根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)差及所述節(jié)點誤差之間的相關(guān)系數(shù)，計算得到所述控制區(qū)域的總 預(yù)測誤差的方差〇_2:
[0034] 式中，N為全部的所述節(jié)點誤差的隨機(jī)時間序列的個數(shù)；〇i〇 2. 〇 N為全部的所 述節(jié)點誤差的隨機(jī)時間序列的標(biāo)準(zhǔn)差：
：為全部的所述節(jié)點誤差的相關(guān)系數(shù) 矩陣；
[0035]e.對所述方差〇_2開方根，求得所述所述控制區(qū)域的總預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差〇_。
[0036] 優(yōu)選的，所述步驟3包括：
[0037] 3-1.將所述負(fù)荷節(jié)點的預(yù)測誤差與所述風(fēng)力發(fā)電節(jié)點的預(yù)測誤差疊加，得到總負(fù) 荷預(yù)測誤差密度曲線；
[0038] 3-2.根據(jù)所述控制區(qū)域的傳統(tǒng)備用容量值，在所述總負(fù)荷預(yù)測誤差密度曲線查得 失負(fù)荷概率容量值；
[0039] 3-3.根據(jù)所述失負(fù)荷概率容量值及所述控制區(qū)域的總預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，求得所 述控制區(qū)域的新備用容量。
[0040] 優(yōu)選的，所述3-3包括：
[0041] f.根據(jù)所述失負(fù)荷概率容量值Puxp及所述控制區(qū)域的總預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差 〇 _， 求得所述控制區(qū)域的新備用容量Rsffl ;新備用容量P 包括正備用容量值Pemh及負(fù)備用 谷M值P負(fù)備用：
[0044] 式中，巾1為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的反函數(shù)；y _為總的負(fù)荷預(yù)測誤差時間序列的期望 值，且y_=yJy2+…+JiNO
[0045] 優(yōu)選的，所述步驟4包括：
[0046] 4-1.計入所述控制區(qū)域，得到所述控制區(qū)域的可中斷負(fù)荷成本模型；
[0047] 4-2.根據(jù)所述新備用容量的值，建立所述電力系統(tǒng)的備用成本分?jǐn)偰Ｐ停?br>[0048] 4-3.求解電力系統(tǒng)的備用成本分?jǐn)偰Ｐ?，得到傳統(tǒng)發(fā)電備用容量與可中斷負(fù)荷備 用容量。
[0049]優(yōu)選的，所述4-1，包括：
[0050] 計入所述控制區(qū)域的柔性負(fù)荷，得到所述控制區(qū)域的可中斷負(fù)荷成本Cy
[0051] Cil= Q ILPILt (7)
[0052] 式中，Qi為可中斷負(fù)荷的中斷容量；P 1為可中斷負(fù)荷電價；t為負(fù)荷發(fā)生的時長。
[0053] 優(yōu)選的，所述4-2，包括：
[0054] 根據(jù)所述新備用容量的值，建立所述電力系統(tǒng)的備用成本分?jǐn)偰Ｐ停?br>[0057] 式中，Ctt為傳統(tǒng)容量成本；Qt為所預(yù)留的傳統(tǒng)備用容量；P r為容量電價；Ctd為電量 成本；Pd為電量電價；t為負(fù)荷發(fā)生的時