一种考虑风电爬坡特性的电力系统调度方法与流程

技术特征：

1.一种考虑风电爬坡特性的电力系统调度方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)建立考虑风电爬坡特性的电力系统调度模型；

步骤(2)录入初始数据；

步骤(3)根据风电预测信息，采用传统的调度策略，确定系统在调度时段内是否会发生甩负荷；

步骤(4)若系统发生甩负荷现象，则获取发生系统甩负荷的时刻和之前所有时刻的常规机组出力以及系统在调度时段内各时刻的实际备用需求；

步骤(5)根据步骤(4)获取的数据确定系统是否需要采取风电弃风处理；

步骤(6)调用负载均衡算法，更新系统发生甩负荷时刻之前的常规机组出力；

步骤(7)重复步骤(3)～(6)直至系统完成调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中模型建立如下：

设含风电的电力系统调度成本为f，目标函数为采用常规机组的出力成本、备用购买成本和弃风惩罚成本之和最小为目标函数，故有式(1)：

$\min f=\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}(a_i{P}_{i,t}^2+b_i{P}_{i,t}+c_i)+\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{({\mathrm{\α}}_i{U}_{i,t}+{\mathrm{\β}}_i{D}_{i,t})}_2+\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{K}_t(P_{wft}-P_{wst})---\left(1\right)$

式中：T为总调度时间为90min，N为常规发电机组总数，P_i，t为机组i在时段t的出力，a_i，b_i，c_i为常规机组运行成本系数，U_i，t为机组i在时段t的上调容量，D_i，t为机组i在时段t的下调容量，α_i为机组i上调备用容量的成本系数，β_i为机组i上调备用容量的成本系数，P_wft为风电机组在时段t的预测出力，P_wst为风电机组在时段t的调度出力，K_t为风电机组在时段t的弃风成本。

在机组调度过程中应满足功率平衡约束方程式(2)：

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{i,t}+P_{wst}=L_t,t\∈T---\left(2\right)$

式中：L_t为时段的系统负荷值。

在调度过程中常规机组出力应满足如下约束方程式(3)(4)：

P_i，t+U_i，t≤P_imax (3)

P_i，t-D_i，t≤P_imin (4)

式中：P_imax为机组i的最大出力；P_imin为机组i的最小出力。

常规机组的爬坡约束主要针对各时段常规机组出力的能力进行约束，与上时段和下时段的机组出力有关。故在调度过程中常规机组的相邻时段的出力应满足约束方程式(5)：

P_i，t-1-r_i，d×t_r≤P_i，t≤P_i，t-1+r_i，u×t_r (5)

式中：P_i，t-1为机组i在时刻t-1的出力，r_i，d为机组i的出力下调速率，r_i，u为机组i的出力上调速率，t_r为调节时间，本文中取t_r＝5min。

旋转备用容量是电力系统稳定运行的必要条件之一，主要应对由于风电的波动性而引起机组出力的波动。故常规机组提供的旋转备用容量应满足约束方程式(6)(7)：

U_i，t＝min(P_imax-P_i，t，r_i，u×t) (6)

D_i，t＝min(P_i，t-P_imin，r_i，d×t) (7)

式中：t为旋转备用响应时间，取t＝5min。

当风电系统发生上爬坡事件时，采取弃风策略进行处理；当风电发生下爬坡事件时，有可能使系统原有的计划备用容量不足，影响系统调度计划的有效执行。因此，增加风电爬坡事件约束，使得发生风电爬坡事件时，常规机组的备用容量不小于风电出力的爬坡幅值，常规机组的爬坡速率不小于风电出力的爬坡速率。故常规机组的备用容量应满足平衡方程式(8)(9)(10)：

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{U}_{i,t}\≥{\mathrm{\ΔP}}_u+{\mathrm{\ΔP}}_{Ld}---\left(8\right)$

$\underset{i=i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{i,t}\≥{\mathrm{\ΔP}}_d+{\mathrm{\ΔP}}_{Lu}---\left(9\right)$

$\underset{i=i}{\overset{N}{\Σ}}{U}_{i,t}^{\′}\≥{\mathrm{\ΔP}}_u+{\mathrm{\ΔP}}_{Ld}---\left(10\right)$

式中：ΔP_Ld为系统负荷在发生风电爬坡事件过程中单位步长的下降量，ΔP_Lu为系统负荷在发生风电爬坡事件过程中单位步长的上升量，ΔP_d为风电发生爬坡事件过程中单位步长的下降幅值，ΔP_u为风电发生爬坡事件过程中单位步长的上升幅值，U′_i，t＝r_i，u×t_r。

综合式(1)-(10)得到考虑风电爬坡特性的电力系统调度模型式如(11)所示：

$\left\{\begin{array}{c}\min f=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left(a_i{P}_{i,t}^2+b_i{P}_{i,t}+c_i\right)+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\α}}_i{U}_{i,t}+{\mathrm{\β}}_i{D}_{i,t}\right)+\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{K}_t\left(P_{wft}-P_{wst}\right)\\ \begin{array}{cc}s.t.& \begin{array}{cc}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}+P_{wst}=L_t& t\∈T\end{array}\\ & P_{i,t}+U_{i,t}\≤P_{i\max }\\ & P_{i,t}-U_{i,t}\≤P_{i\min }\\ & P_{i,t-1}-r_{i,d}\×t_r\≤P_{i,t}\≤P_{i,t-1}+r_{i,u}\×t_r\\ & U_{i,t}=\min \left(P_{i\max }-P_{i,t},r_{i,u}\×t\right)\\ & D_{i,t}=\min \left(P_{i,t}-P_{i\min },r_{i,d}\×t\right)\\ & \underset{i=i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{i,t}\≥{\mathrm{\ΔP}}_u+{\mathrm{\ΔP}}_{Ld}\\ & \underset{i=i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{i,t}\≥{\mathrm{\ΔP}}_d+{\mathrm{\ΔP}}_{Lu}\\ & \underset{i=i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{i,t}^{\′}\≥{\mathrm{\ΔP}}_u+{\mathrm{\ΔP}}_{Ld}\end{array}\end{array}\right.---\left(11\right)$

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中初始数据包括常规机组的最大最小出力，常规机组的爬坡能力，常规机组发电成本参数，风电预测出力，负荷预测值，弃风成本。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中系统发生甩负荷的判断方法为如果系统的旋转备用和系统的实际备用需求不满足约束式(8)，则系统发生甩负荷。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中判断是否需要弃风的方法为如果系统的旋转备用和系统的实际备用需求不满足式(10)，说明在风电爬坡过程，常规机组的爬坡速率小于风电的爬坡速率，造成系统备用容量不能满足系统实际需求。当该情况发生时，需要采取提前采取弃风措施，降低风电爬坡速率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中负载均衡算法的思想为根据各台常规机组的发电成本确定其权重，发电成本越低的机组权重越高，在发生风电爬坡事件过程中，系统采集系统发生甩负荷初始时刻及之前(在本发明中最多采集18个时刻)的常规机组出力，根据采集到的信息以及风电和负荷的信息，调整常规机组的出力，并更新机组的权重，使在调整中出力下降的机组权重最低，然后按权值的高低来将负荷增量轮转分配到各常规发电机组上，权值高的发电机相对先进行出力调整，当其调整量不能满足负荷增加时，才会由权值次高的机组到权值最低的机组逐次进行出力调整，直至满足负荷的增加量。