一种考虑小水电/光伏出力不确定性风险的调峰调度方法

本发明涉及电网调峰调度，具体涉及一种考虑小水电/光伏出力不确定性风险的调峰调度方法。

背景技术：

1、随着“双碳”政策的稳步推进，越来越多的小水电、光伏等可再生能源并入县域电网，而分布式能源具有波动性、间歇性和随机性，造成了县域电网调峰压力大，低压台区间歇性、季节性重过载/烧损现象频发等问题。另一方面，当前县域电网尚无针对分布式小水电/光伏/需求侧灵活资源的协同管控手段，大量分散的小水电站没有发挥应有的调峰作用，导致电网运行中调峰容量不足、高峰时段缺电、低谷时段弃电、局部重过载现象频发，降低县域电网的经济性和可靠性。

2、在现有的县域电网调峰优化调度问题上，研究人员提出了基于多目标融合的储能-区域电网协调调峰能力评估方法，构建了储能-区域电网协调调峰能力评估指标体系，实现了对储能-区域电网协调调峰能力的评估；还有其他研究人员提出了一种储能电站与常规电源协调调峰的多目标优化配置方法，具有较强的均匀性和宽广性。但已有的方法并未在调峰研究过程中评估小水电、光伏不确定性给县域电网调峰带来的风险性。

3、在我国大力发展绿色、低碳、高效的新能源发电技术成为新时代电力工业发展趋势的背景下，降低电网调峰成本、提高县域地区灵活资源管控能力变得越来越重要，因此开展县域分布式小水电/光伏/需求侧灵活资源协同调峰策略研究，是提高电网调峰能力，支撑县域电网可靠运行的重要技术手段。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种考虑小水电/光伏出力不确定性风险的调峰调度方法，用以至少解决现有技术中的调峰调度方法不够灵活的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种考虑小水电/光伏出力不确定性风险的调峰调度方法，包括以下步骤：

4、s1.对县域小水电/光伏电站出力功率进行预测，获得出力功率预测样本；

5、s2.根据出力功率预测样本，对县域小水电/光伏电站出力功率进行基于发电预测误差分布的概率区间预测，得到县域小水电/光伏电站出力功率的预测概率区间分布；

6、s3.根据预测概率区间分布，通过置信度来描述县域小水电/光伏电站出力功率偏差导致风险的可信程度；

7、s4.建立考虑小水电/光伏不确定性置信风险的县域电网多目标调峰优化模型；

8、s5.对县域电网多目标调峰优化模型进行模型求解，得到pareto前沿；

9、s6.根据求解结果，选取最优折中解作为决策依据。

10、优选的，s1中采用神经网络模型对县域小水电/光伏电站出力功率进行预测，获得出力功率预测样本。

11、优选的，s2的具体内容包括：

12、令县域小水电/光伏电站实际发电功率与出力功率预测样本之差比上总装机容量为发电预测误差εt：

13、

14、式中：pt为在时间t处光伏发电的实际功率值；为在时间t处小水电/光伏发电的预测功率值；pn为小水电/光伏总装机容量；

15、采用高斯混合模型对发电预测误差进行拟合，进而得出小水电/光伏出力概率区间预测结果，其中高斯混合模型是多个单高斯模型的概率密度函数pdf的线性组合，通过调整高斯混合模型的各个组成参数，包括成分数、权重系数、均值和每个成分的协方差矩阵，来精确描述各种概率密度分布；

16、高斯混合模型的概率密度函数为：

17、

18、式中：θ为各个高斯分量的均值和方差的参数集集合，θ＝{θ1,θ2,…,θk}；αk为第k个高斯分量所包含加权系数；αk≥0且其中，μk和分别为第k个高斯分布的均值与方差；表示单高斯模型的pdf：

19、

20、式中：μ和σ2分别为高斯分布的均值与方差；

21、再根据发电预测误差样本{x1,x2,…,xn}，求解参数值用极大似然估计法：高

22、斯混合模型的优化方程为：

23、

24、通过各个参数初始值来计算对数似然函数，直到高斯混合模型的参数收敛到局部最优解；得到分布模型之后，通过求解该分布模型的累计概率函数，进而获得小水电/光伏出力功率预测概率区间分布。

25、优选的，s3的具体内容包括：

26、设置县域小水电/光伏电站出力置信上限和置信下限

27、

28、式中：分别为t时段光伏电站出力置信上下限，分别表示t时段县域小水电出力置信上下限；η为涡轮发电机组装效率；ρ为水的密度；g为重力加速度；为t时段河流流量置信区间上下限；hw为有效压力水头；

29、则t时段县域小水电/光伏电站在置信水平1-α下出力功率偏差包括出力高估功率偏差置信风险和出力低估功率偏差置信风险

30、

31、式中：ps-h,t为t时段光伏/小水电出力；rf、e表示在置信水平1-α下出力功率被高估/低估的相对频率和期望值。

32、优选的，s4的具体内容包括：

33、分别以剩余负荷过程均方差最小和年内小水电/光伏出力电量效益最大为优化目标，构建考虑小水电/光伏不确定性置信风险的县域电网多目标调峰优化模型，其中包括调峰目标函数f1和置信风险函数f2：

34、

35、

36、式中：ct为t时段县域电网总负荷；c＇t为t时刻除去所有小水电-光伏出力之后的剩余负荷；pi,t为小水电i在t时段的出力；

37、约束条件为：

38、

39、式中，vi,t、vi,t+1分别表示小水电站i在t时段和t+1时段的库容；ii,t为i在t时段的入库流量；qi,t为i在t时段的出库流量；k为i的直接上游水电站数量；为i的直接上游水电站k在t-tck,i的出库流量；tck,i为k与电站i之间的水流时滞；zfi,t为i在t时段的水位；ai，0，ai，1，…，ai,4为i的水位-库容系数；zfi,min与zfi,max分别为小水电的水位下限与上限；pi,t为i在t时段的出力；pi,min与pi,max分别为小水电i的出力下限与出力上限；qi,min、qi,max分别为小水电i的出库流量下限和上限；与si,t分别为小水电在该时段的发电流量与弃水流量；zdi,t为小水电i在t时段的尾水位；ci,0、ci,1、…、ci,4为小水电i的尾水位-出库流量系数。

40、优选的，s5中通过改进的规格化法平面约束法对县域电网多目标调峰优化模型进行模型求解，具体求解内容包括：

41、针对县域电网多目标调峰优化模型，分别保留其约束条件，对单一目标进行优化求解，得到与目标对应的pareto前沿端点，再将得到的端点进行优化，得到pareto解集。

42、优选的，在s6中，根据pareto前沿选取最优折中解供调度人员参考，完成调峰调度。

43、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种考虑小水电/光伏出力不确定性风险的调峰调度方法，具有以下有益效果：

44、(1)传统的发电功率预测方法多为确定性点预测方法，但确定性的点预测包含的信息有限，而发电功率概率区间预测能更精确的获得发电功率信息，更好地表征小水电/光伏出力的不确定性。

45、(2)该方法以更为合理而准确地评小水电/光伏高估或低估给优化调度带来的风险性，和提高水电/光伏发电效率为目的，体现了风险性和经济性的协调制约关系，能够实现了更为合理而准确的县域电网源网协调不确定优化调度。