考虑风电功率溢出的含风电场电力系统旋转备用优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统运行和调度技术领域，特别是一种考虑风电功率溢出的含风 电场电力系统旋转备用优化方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，许多国家用风力发电替代传统能源发电，W减少化石燃料的消耗和温室 气体的排放。然而受风速等多种自然因素的影响，风电场出力存在着强烈的随机性和不可 控特点，给电力系统的安全经济运行带来了极大挑战。尤其随着系统中风电场规模的日益 增大，传统的具有确定性旋转备用的机组组合模型已无法应对风电出力的随机性及其预测 的不准确性，系统需为此配置额外的备用W应对其随机波动。
[0003] 针对含风电场的电力系统旋转备用的优化确定，目前国内外学者已做了大量研究 工作，大体上可归纳为3类方法：
[0004] (1)确定性方法；该方法通过设定运行机组的最大容量或者预测的负荷与风电功 率的一定比例作为旋转备用容量，或在负荷与风电功率的净负荷预测误差的概率密度函数 中设定置信区间，并配置满足一定置信水平的备用容量；该方法虽简单，但难W保证系统在 不同时段维持一致地可靠水平，且经济成本较高。
[0005] (2)概率性方法；有学者提出了W系统的可靠性约束代替确定性备用约束的概率 性方法。常用的可靠性指标有两种；电力不足概率（lossofloadprob油ility,L0LP)和 电量不足期望值（expectedenergynotserved,邸NS);概率性方法可确保系统始终保持 设定的可靠性水平并达到该水平下的经济性最优，但仍无法回答可靠性水平应如何设定及 是否合理的问题。
[0006] (3)成本效益分析方法；该方法通过引入失负荷价值（valueoflostload,WLL) 思想对备用成本和效益进行经济价值分析，寻找成本和效益之间最佳的平衡点，解决了上 述需要人为设置必须满足的备用容量或可靠性指标问题；但成本效益分析方法中未考虑风 电功率溢出，无法实现风电功率的合理消纳。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种考虑风电功率溢出的含风电场电力系统旋转备用优 化方法，实现风电功率的合理消纳和系统旋转备用的优化确定。
[0008] 实现本发明目的的技术方案为；一种考虑风电功率溢出的含风电场电力系统旋转 备用优化方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤1、采用多场景概率的系统不确定性风险分析方法建立负荷预测值和风电功 率预测值的不确定性模型，采用双态马尔可夫模型表示发电机组的不确定性模型；
[0010] 步骤2、确定考虑风电功率溢出的含风电场电力系统的可靠性约束指标-电量不 足期望值邸NS;
[0011] 步骤3、对步骤2得到的考虑风电功率溢出的邸NS进行线性化；
[0012] 步骤4、根据线性化后的邸NS建立基于成本效益分析的机组组合优化模型；
[0013] 步骤5、根据基于成本效益分析的机组组合优化模型确定各个机组的输出功率和 各个机组提供的旋转备用容量W及各个时段的风电溢出功率，并根据得到的各个机组的输 出功率、各个机组提供的旋转备用容量和各个时段的风电溢出功率进行调度配置。
[0014] 与现有技术相比，本发明提供的方法中模型通过对基于多场景概率的能同时考虑 负荷、风电功率预测不确定性和机组强迫停运的风险分析方法进行改进，具有W下几个优 点：
[0015] (1)本发明通过成本效益分析求取常规机组发电成本和期望停电成本最小的目 标，获得优化的旋转备用容量；
[0016] (2)本发明在计算系统失负荷风险时考虑溢出风电功率，从而减少系统额外配置 的备用容量，在确定系统的旋转备用时能更全面地考虑系统运行的经济效益，W达到更低 的运行成本；
[0017] (3)本发明采用混合整数线性规划方法，对含风电场的IE邸-RTS26机测试系统 进行仿真分析，验证了该模型的有效性和优越性。
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的考虑风电功率溢出的含风电场电力系统旋转备用优化方法流程 图。
[0020] 图2为本发明风电功率预测误差的7区间近似概率分布图。
[0021] 图3为本发明的实施例中本发明方法与确定性方法和概率性方法的备用容量比 较示意图。
[0022] 图4为本发明的实施例中本发明方法与确定性方法和概率性方法的邸NS比较示 意图。
[0023] 图5为本发明的实施例中本发明方法与确定性方法和概率性方法的风电溢出功 率比较示意图。
[0024] 图6为本发明的实施例中旋转备用容量随V0化的变化情况示意图。
[002引图7为本发明的实施例中邸NS随V0化的变化情况示意图。
[0026] 图8是本发明的实施例中风电溢出功率随V0化的变化情况示意图。
【具体实施方式】
[0027] 结合图1，本发明的一种考虑风电功率溢出的含风电场电力系统旋转备用优化方 法，包括W下步骤：
[0028] 步骤1、基于风电功率、负荷的预测结果，采用多场景概率的系统不确定性风险分 析方法对负荷预测和风电功率预测建立其机组组合中的不确定性模型，发电机组的不确定 性模型采用双态马尔可夫模型表示机组的正常运行和故障停运两种状态；
[0029] 步骤1-1、负荷预测误差值服从正态分布，负荷实际值4由负荷预测值与和负荷 预测误差值 < 两部分组成，即4=4+ <，式中负荷预测误差值 < 为随机变量，服从均值为 ^^且标准偏差为^^勺正态分布，即：￡;-t为调度时段数；其中a;=^4.kt为风电功率的预测准确度；
[0030] 步骤1-2、风电功率预测误差值服从正态分布，风电功率实际值听由风电功率预 测值听和风电功率预测误差￡苗两部分组成，即K= % +4，风电功率预测误差e苗为随机 变量，服从均值为且标准偏差为的正态分布；其中口心巧1为风电装机总 容量；
[0031] 步骤1-3、发电机组的不确定性模型采用双态马尔可夫模型表示机组的正常运行 和故障停运两种状态；假定系统中机组i处于寿命盆谷曲线中的稳定运行期，i为机组编 号，1《i《N，N为常规机组数，即其工作寿命和故障修复时间均呈已知的指数分布，则机 组i的修复率和故障率Ai均为常数；考虑到日前机组组合的研究时段较短，所W该段 时间内的维修过程可忽略，即41=0,此外，Ai的值很小，机组i在时段t内的不可用率 Ui(t)和可用率Aパt)分另lJ表示为：巧勺 =l-クc又/ = リ?/W，Aパt)=l-Ui(t)=l-ORRリORRi为机组i的停运替代率；
[0032] 步骤2 ;确定考虑风电功率溢出的含风电场电力系统的可靠性约束指标-电量不 足期望值（expectedenergynotserved,邸NS)，系统的邸NS是由负荷和风电功率的预测 误差与强迫停运的常规机组出力之和大于系统旋转备用容量而引起系统失负荷所损失的 电能平均值；
[0033] 考虑到机组组合时段内，多重故障发生的概率极小，故在每一调度时段根据没有 机组停运W及仅有一台机组停运的情况构造初始场景；
[0034] 首先，确定
【主权项】
1. 一种考虑风电功率溢出的含风电场电力系统旋转备用优化方法，其特征在于，包括 以下步骤： 步骤1、采用多场景概率的系统不确定性风险分析方法建立负荷预测值和风电功率预 测值的不确定性模型，采用双态马尔可夫模型表示发电机组的不确定性模型； 步骤2、确定考虑风电功率溢出的含风电场电力系统的可靠性约束指标-电量不足期 望值EENS; 步骤3、对步骤2得到的考虑风电功率溢出的EENS进行线性化； 步骤4、根据线性化后的EENS建立基于成本效益分析的机组组合优化模型； 步骤5、根据基于成本效益分析的机组组合优化模型确定各个机组的输出功率和各个 机组提供的