基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，包括：输入运行备用待确定时刻的电网相关的基础数据库；对常规机组出力概率分布和常规机组总出力的概率分布卷积计算，得到常规机组的停运容量概率分布表COPT；根据常规机组的停运容量概率分布表COPT，计算常规机组总出力和风电场出力之和的概率分布；计算风电系统总出力和负荷之差的概率分布，得到风电系统发电裕度概率分布；基于系统发电裕度概率分布，通过曲线拟合方法，得到风险指标EENS和所需备用容量R之间的函数表达式，计算风电系统最小备用需求。
【专利说明】基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风电系统运行与新能源【技术领域】，尤其涉及含大规模风电系统的运行的控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着风电装机容量不断增大，风电并网出力占总出力的比例不断增加。由于风电的波动性和随机性，如果需要接纳更多的风电，需要风电系统有灵活的运行方式及备用支撑。据统计资料显示，中国大多风电基地的风电出力调峰特性呈现反负荷调峰特性，增加了净负荷峰谷差，增加了机组组合安排的难度。另外，目前风功率不确定性(预测的不确定性和极端天气发生的不确定性)远远大于负荷预测的不确定性，为了应对风功率的不确定性，因此需要在原有备用容量的基础上增加备用需求。
[0003]目前国内风电系统的备用决策主要应用确定性方法，即分别按照机组容量及负荷需求的一定百分比设置备用容量。然而该方法缺乏一定的科学依据和理论基础，并且设置的备用容量不是最优容量(可能过多或过少)。随着大规模风电并网，需要为应对风电不确定性增加多少备用，是一个有待解决的问题。
[0004]由于缺乏考虑风功率不确定性的实用备用决策方法，为了保障风电系统安全性，大多数调度员在安排日前运行方式时并不考虑风功率预测信息(风电按照很低的恒定出力处理)，因此也无需为风电设置备用。但不考虑风功率预测信息，会导致日前机组组合运行方式并不是最优的，从而在风电大发时，因其它机组爬坡限制导致弃风，降低了风电的接纳容量和系统运行经济性 。
【发明内容】
[0005]综上所述，确有必要提供一种考虑风功率不确定性的风电系统运行的控制方法。
[0006]一种基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，包括以下步骤:步骤S10，输入运行备用待确定时刻的电网相关的基础数据库；步骤S20，通过对常规机组出力概率分布和常规机组总出力的概率分布卷积计算，得到常规机组的停运容量概率分布表COPT ;步骤S30，根据常规机组的停运容量概率分布表C0PT，计算常规机组总出力和风电场出力之和的概率分布；步骤S40，求取风电系统总出力和负荷之差的概率分布，得到风电系统发电裕度概率分布；步骤S50，基于系统发电裕度概率分布，通过曲线拟合方法，得到风险指标EENS和所需备用容量R之间的函数表达式，并令EENS等于风险值上限EENStl,计算
风电系统最小备用需求^—。
[0007]本发明提供的基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，通过卷积计算的方法，并且基于风功率的不确定性，根据风险控制需求求出满足风险要求的最小备用需求，能够准确求出备用需求，可配合不同的调度时间尺度进行备用决策，并且该计算方法具有普遍适用性。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明提供的基于风功率预测不确定度和风险控制的运行备用决策方法流程图。
[0009]图2为本发明提供的仿真日常规机组组合、计划出力、风功率及负荷预测示意图。
[0010]图3为本发明提供的仿真时刻系统发电裕度概率分布示意图。
[0011]图4为本发明提供的仿真时刻风险指标与备用容量的拟合曲线示意图。
[0012]图5为本发明提供的仿真日的日前备用需求及风功率预测曲线示意图。
[0013]图6为本发明提供的按照仿真日备用决策结果进行配置下的各时刻风险指标曲线示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
[0015]请参阅图1，图1为本发明提供的基于风功率预测不确定度的风电场运行控制方法流程图，主要包括如下步骤:
步骤S10，输入运行备用待确定时刻的电网相关的基础数据库；
步骤S20，对常规机组出力概率分布和常规机组总出力的概率分布卷积计算，得到常规机组的停运容量概率分布表COPT ；
步骤S30，根据常规机组的停运容量概率分布表C0PT，计算常规机组总出力和风电场出力之和的概率分布；
步骤S40，求取风电系统总出力和负荷之差的概率分布，得到风电系统发电裕度概率分
布；
步骤S50，基于系统发电裕度概率分布，通过曲线拟合方法，得到风险指标EENS和所需备用容量R之间的函数表达式，并根据最大风险限制，对函数求逆得到为维持该风险水平所需要的最小备用各里!。
[0016]在步骤SlO中，所述电网相关的基础数据库主要包括该时刻的负荷预测及其概率分布和风功率预测值及其概率分布、常规机组出力计划值及其故障率。可以理解，所述电网相关的基础数据库根据不同电网的具体结构不同，也可包括其他的数据。
[0017]在步骤S20中，所述常规机组的停运容量概率分布表COPT的计算方法可包括如下步骤:
步骤S21,计算第k台机组的出力概率分布Pra (X)。
[0018]设常规机组数量为Ng，则第k台机组的出力概率分布Pra (X)为:
【权利要求】
1.一种基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，包括以下步骤: 步骤S10，输入运行备用待确定时刻的电网相关的基础数据库； 步骤S20，对常规机组出力概率分布和常规机组总出力的概率分布卷积计算，得到常规机组的停运容量概率分布表COPT ； 步骤S30，根据常规机组的停运容量概率分布表C0PT，计算常规机组总出力和风电场出力之和的概率分布； 步骤S40，计算风电系统总出力和负荷之差的概率分布，得到风电系统发电裕度概率分布； 步骤S50，基于系统发电裕度概率分布，通过曲线拟合方法，得到风险指标EENS和所需备用容量R之间的函数表达式，并令EENS等于风险值上限EENStl，获得风电系统最小备用需求 ^demsid。
2.如权利要求1所述基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于，所述电网相关的基础数据库包括该时刻的负荷预测及其概率分布和风功率预测值及其概率分布、常规机组出力计划值及其故障率。
3.如权利要求2所述基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于，求取常规机组总出力概率分布的方法为: 设常规机组数量为Ne，则第k台机组的出力概率分布Pra (x)为:
4.如权利要求1所述基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于，常规机组总出力和风电场出力之和I的概率分布通过以下方式计算:
5.如权利要求4所述的基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于，风电系统出力裕度z的概率分布(X)通过以下方法计算:
6.如权利要求5所述基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于令P从O到L取值，间隔为Δ?，对于每个P值按照下式计算缺供电量指标EENS:
7.如权利要求6所述基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于，以R值为自变量，EENS为因变量，通过曲线拟合方法，得到风险指标EENS和备用容量R之间的函数表达式:
8.如权利要求7所述基于风功率预测不确定度的风电系统运行的控制方法，其特征在于，令EENS等于风险值上限EENStl，计算风电系统最小备用需求Siiw:
【文档编号】H02J3/38GK103887813SQ201410026591
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】曹银利, 鲁宗相, 王玮, 李海波, 张鹏, 乔颖 申请人:国家电网公司, 甘肃省电力公司, 清华大学