专利名称：间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法
技术领域：
本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法。
背景技术：
近年来，节能减排并遏制气候变暖已经是全世界面临的一项共同挑战和重要议题，我国政府高度重视电力工业的节能减排工作，提出在电力领域实施节能发电调度，提高电力工业能源使用效率，减少环境污染，促进能源和电力结构调整，这是电力行业贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，是建设资源 节约型、环境友好型社会的必然选择。以风电为代表的新兴能源因其无污染可再生特性，且无温室气体排放，逐渐成为能源发展的重要方向。风电作为技术最成熟的新能源利用方式之一，在国家的大力支持下已经实现连续四年翻番的快速增长，截至2009年底我国风电总安装容量达到2600万千瓦，排名世界第二，预计到2020年总装机容量将达到I. 5亿千瓦。以风电为代表的新能源正逐步成为我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、保护生态环境、促进经济社会发展等方面发挥重要作用。但风电具有典型的间歇性特性，与常规能源相比供电可靠性较低，由于电力生产过程是连续进行的，为保证电力系统在出现设备检修、机组故障、负荷波动等情况下仍能正常运行，必须为系统预留一定的备用容量，来提高系统运行的可靠性和稳定性；随着并网运行的风能数量和规模的不断增加，风电的随机性、波动性和间歇性，使得电力系统运行过程中的不确定因素也不断增加，更加凸显备用配置的重要性。在常规能源发电计划中，备用计划管理按比例或者按照绝对值方式设定系统旋转备用及AGC (自动发电量控制是能量管理系统EMS中的一项重要功能)调节备用，用于日前发电计划备用分析和监视预警计算，当大规模间歇式能源入网后，除其无污染，可再生及环境友好等优点，新能源同时具有间歇性，随机性等缺点，使得电网运行可靠性降低，这给电力系统运行增加了一定的风险，为保证间歇式能源入网后电网的安全性，稳定性，以及响应智能电网经济性的要求，需要通过建立适应大规模间歇式能源接入的备用模型来得到系统备用容量，消除能源间歇式特性对电网安全运行和供电质量的不利影响，是当前首要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中当大规模间歇式能源入网后，具有间歇性，随机性等的缺点，使得电网运行可靠性降低，使电力系统运行增加了风险的问题，本发明提供的间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，通过建立适应大规模间歇式能源接入的备用模型来得到系统的备用容量，消除能源间歇式特性对电网安全运行和供电质量的不利影响，保证间歇式能源入网后电网的安全性和稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，其特征在于包括以下步骤，步骤(I)计算备用的历史样本数据区间采用直接统计的方法对电力系统的风功率预测误差进行统计分析，选出与计划日期相似的历史风电输出功率序列，作为计算备用的历史样本数据区间；步骤(2 )得到计划日期内的相似的聚类时段将步骤(I)得到的历史样本数据区间进行时段聚类，得到计划日期内的相似聚类时段；步骤(3)统计每个时段的预测出力偏差分布
在日前的计划编制时，根据调度的需要、当前间歇式能源输出功率情况和计划日期内的相似聚类时段，统计每个时段的预测的偏差分布；步骤(4)得出风能源的备用容量的概率密度函数以(￥_)表示对应时段的风能源的备用容量需求的概率密度函数，与风电功率预测误概率分布函数fT(wpmOT)相同，关系如公式(1)，
reserve errorerrorIt (wp ) = fj (wp )(I)即风能源的备用容量用的表示式(2)为，
CaI( ζ MwindM )j wI -Tr=--exp —~~L · ξ = α
G'—J, [ 2·σ— J⑵其中Rwind，h为h时段的风能源备用容量，μ wind,h为h时段的风功率预测误差分布期望，Owind h为h时段的风功率预测误差分布方差，α为风能源的备用容量满足系统运行的置信度水平，I为积分变量；步骤(5)计算间歇式能源与常规能源协调调度模式下系统的旋转备用容量风电接入后系统的旋转备用容量分为常规能源备用和风能源备用两部分，常规能源备用采用经验估计法，根据负荷的百分比设置，风能源的备用容量为公式(2)表示，间歇式能源与常规能源协调调度模式下系统的旋转备用容量表达式如公式(3)，
R,mahh =R I +KmdM
f / \2I ζI\ζ Mwind h J I , ^
-η=--exp ---；———·αζ = α
“ ^2π -awindJl I 2·σ ιι Ιι'(3)其中Rtotal, h为h时段的系统的备用容量，Rcusjh为h时段的常规能源的备用容量，Rwindjh为h时段的风能源备用容量。前述的间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，其特征在于所述步骤(I)选出与计划日期相似的历史风电输出功率序列，其中选出的方法，包括以下步骤，(I)作为判定相似度的依据，使用公式(4)表达相似的欧式距离dy
权利要求
1.间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，其特征在于包括以下步骤， 步骤(I)计算备用的历史样本数据区间 采用直接统计的方法对电力系统的风功率预测误差进行统计分析，选出与计划日期相似的历史风电输出功率序列，作为计算备用的历史样本数据区间； 步骤(2)得到计划日期内的相似的聚类时段 将步骤(I)得到的历史样本数据区间进行时段聚类，得到计划日期内的相似聚类时段； 步骤(3)统计每个时段的预测出力偏差分布 在日前的计划编制时，根据调度的需要、当前间歇式能源输出功率情况和计划日期内的相似聚类时段，统计每个时段的预测的偏差分布； 步骤(4)得出风能源的备用容量的概率密度函数 以/f (w/·)表示对应时段的风能源的备用容量需求的概率密度函数，与风电功率预测误概率分布函数fT (wperror)相同，关系如公式(I )， 即风能源的备用容量用的表示式(2)为， 其中Rwind，h为h时段的风能源备用容量，μ wind,h为h时段的风功率预测误差分布期望，cwind，h为h时段的风功率预测误差分布方差，α为风能源的备用容量满足系统运行的置信度水平，ξ为积分变量。
步骤(5)计算间歇式能源与常规能源协调调度模式下系统的旋转备用容量 风电接入后系统的旋转备用容量分为常规能源备用和风能源备用两部分，常规能源备用采用经验估计法，根据负荷的百分比设置，风能源的备用容量为公式(2)表示，间歇式能源与常规能源协调调度模式下系统的旋转备用容量表达式如公式(3)， 其中Rtotai,h为h时段的系统的备用容量，Rcusjh为h时段的常规能源的备用容量，Rwindjh为h时段的风能源备用容量。
2.根据权利要求I所述的间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，其特征在于所述步骤(I)选出与计划日期相似的历史风电输出功率序列，其中选出的方法，包括以下步骤， (I)作为判定相似度的依据，使用公式(4)表达相似的欧式距离Cli, j ⑷其中设i为计划日，j为历史日，则Xi(xi，I、xi，2……xi，96)，Xj(xj，I、xj, 2——xj, 96)表示为i, j两日的风输出功率序列，Capi、Capj分别表示i, j两日采样机组的装机容量，判据欧式距离Cly表示i，j两日的风输出功率与历史的采样机组的装机容量之比在几何平均距离上的相似性； (2)给出相似度的定阈值Z，定阈值Z在[O，Hiaxidi,」}]区间里，i为计划日，je {所有历史日期}; (3)根据(2)列出的定阈值Z，若fZ，则历史日的输出功率序列和对应的计划日的预测出力序列为相似数据，作为计算备用的历史样本数据区间。
3.根据权利要求I所述的间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，其特征在于所述步骤(2)将步骤(I)得到的历史样本数据区间进行时段聚类的方法具体如下， (1)对历史样本数据区间中的各时段输出功率序列进行层次聚类，得到K个划分，计算K个划分的中心，分别作为聚类算法的初始的聚类中心； (2)对于每个时段的输出功率序列，求其对应到的K个聚类中心的欧式距离，将其归到距离最短的中心所在的聚类，形成新的K个聚类； (3)对于形成新的K个聚类，利用均值法重新计算每个聚类计算的聚类中心； (4)重复步骤(2)、(3)进行迭代，直到类成员不再发生变化，则迭代结束，输出相似的聚类时段。
4.根据权利要求I所述的间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，其特征在于步骤(3)所述统计每个时段的预测出力偏差分布的方法为对于时段T，有N个时间点，tTO为时段T的开始点，tTN为时段T的末尾点，相邻的时间点的间隔为15分钟，历史样本数据的长度为M天，则对于时段T，共有M*N个出力偏差数据，设偏差数据服从正态分布，利用极大似然估计法，根据公式(5)、(6)可得到偏差分布的期望和方差，预测误差的偏差分布的期望估计值为
全文摘要
本发明公开了一种间歇式能源与常规能源协调调度模式下备用容量分析方法，包括计算备用的历史样本数据区间、得到计划日期内的相似的聚类时段、统计每个时段的预测出力偏差分布、得出风能源的备用容量的概率密度函数和计算间歇式能源与常规能源协调调度模式下系统的旋转备用容量五个步骤，本发明通过考虑间歇式能源和常规能源机组的协调调度，对历史风电运行数据进行统计分析，形成日前旋转备用容量需求，为间歇式能源与常规能源的协调调度提供了安全保障，提供合理的备用容量，有助于实现电力系统运行的经济性要求，该方法具有计算强度低、适应性强的特点，更加适合在风电接入功率较大的调度机构推广应用。
文档编号H02J3/38GK102810860SQ20121029962
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者王丹平, 丁恰, 涂孟夫, 陈之栩 申请人:国电南瑞科技股份有限公司, 华北电网有限公司