n-2)n= ￡ 2
[0117] ...... (8)
[0118] e 21= ￡ 32= ? ? ? = ￡n(n-l) = ￡-I
[0119] ￡ 31= ￡ 42= ? ? ? = ￡n(n-2)= ￡ -2
[0120] ......
[0121] 说明在给定的时间间隔I下，任意时刻i的电价对时刻（i+1)的同一类电能消费 具有相同的影响；
[0122] 则：
[0126] i= 1，? ? ?，n，0 <m〈n
[0127] 式中：pi+1表示距离i时刻为I的时刻的电价，ei为与其对应的弹性系数，m表示 对i时刻的用电量有影响的时刻的时间范围；
[0128] 当实际操作时，可以按照时段为单位计算，也采用以月或天为单位；
[0129] 步骤3 :确定风力发电的穿透极限的表达式。将风力发电接入电力系统后，不考虑 风力发电注入系统后所带来的有功功率损耗变化，对于电力系统有：
[0131] 式中：Pw(t)为风力发电在t时刻的出力；PutSt时刻系统中所有常规发电机组的
[0132] 在t时刻，风电的输出功率与其装机容量有如下关系：
[0133] Pw(t) =Pwc ?pw(t) (12)
[0134] 式中：PW。为风力发电的装机容量；pw(t)为风力发电输出功率的标幺值关于时刻t 的函数；
[0140] 式中：Pmx为电力系统通过负荷响应所能达到的最大负荷；
[0141] 为保证电力系统的安全稳定运行，应将穿透功率极限最小的那个时间断面的穿透 功率极限值作为该时间段的风电穿透功率极限，即
[0143] 式中，、"与t分别为该时段的起始与终止时刻；
[0144] 上式可以忽略其线路损耗进而简化为：
[0146] 步骤4 :补充在计算式所需要的约束条件：
[0147] 步骤4. 1 :功率平衡的机会约束为：
[0148] pr{IAqj - (Cjiii -E[qH ]) |<(Oj | >a(17)
[0149] 式中：Aq^i时段总负荷改变量；qw;i为i时段的风电出力；E[qw]为系统期望的 风电并网功率。为风电波动幅度允许值；此约束的意义为，经过负荷响应消纳以后， i时段等效风电功率的波动区间在内的置信度不小于a;
[0150] 步骤4. 2 :功率平衡约束为：
[0152] 式中：Ut为机组的启停状态；Pt和，分别为机组最小、最大出力； Lmmmax
[0153] 步骤4. 3 :负荷峰谷差约束为：
[0154] pr[max(q'「q'』）彡maxQi-qj)] < |3 (19)
[0155] 式中：q'i，q'」为实现需求响应后的第i，j时段的负荷；
[0156] 步骤4. 4 :机组出力约束为：
[0157] Qifflin^:Qi^:Qifflax (20)
[0158] 已开机的发电机组的有功出力会受到其出力上下限的约束；
[0159] 步骤4. 5 :旋转备用约束为：
[0161] 式中为系统所需要的旋转备用功率；y为风力发电输出功率的最大变化率；
[0162] 步骤4. 6 :电价上下限约束为：
[0163] Ap<Ap： <Api (22)
[0164] 式中：AP1, &是电价改变量的上下限。
[0165] 根据公式（10)来计算电量电价弹性系数ep
[0166] 表2为以某地实际数据为基础数据，然后选取m= 3时的计算结果。
[0167] 表2电量电价弹性系数计算结果
[0168]
[0169] 分析算例可以看出，在电力市场中，电量电价的自弹性系数一般为负值，交叉弹性 系数为正值，因为当时间尺度较短时，不同时间的电量变化都是由于负荷转移引起的。当时 刻i的电价上升时，用户会相应减少时刻i的用电量，而增加其他时刻的用电量，反之同理。 同时分析可得，距离时刻i越远的时刻电价对时刻i的电量影响越小。表3为调整电价进 行价格需求响应前后，电价引起的负荷改变量。表中电价减少量为正值，增加了为负值。
[0170] 表3 24h电价和负荷改变量计算结果
[0171]
[0173] 在未利用前文所述方法时，得到该典型日的风力发电穿透功率极限的每个时间断 面的具体计算结果如表4所示：
[0174] 表4风力发电穿透功率极限
[0175]
[0176] 在利用前文所述方法时，得到该典型日的风力发电穿透功率极限的每个时间断面 的具体计算结果如表5所示：
[0177] 表5风力发电穿透功率极限
[0178]
[0179] 由上表可知，凌晨4点时刻的风力发电的穿透功率最小，在考虑需求侧响应特性 前后分别为34%和41%。分析可以看出，考虑需求侧响应，导致风力接入率提高，从而系统 可以接入更大的风电容量。
【主权项】
1. 一种考虑需求侧响应的风电穿透功率极限计算方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1:风电有功出力模型的建立： 一般风速分布可以用威布尔分布曲线形容，其概率密度函数可以表达为：式中：k为决定分布曲线形状的参数，c为决定平均风速尺度分布的参数； 风速V与风电出力Pw之间的关系：式中：P1?为额定功率；v1?为额定风速；Vin为切入风速；V_为切出风速； 步骤2 :建立需求侧响应模型： 步骤2. 1 :利用经济学中的需求价格弹性理论定义电量电价的自弹性系数为：式中：△q和Ap分别表示电量q和电价p的相对增量； 然后借鉴节点导纳矩阵中的自导纳和互导纳的概念引入自弹性系数和交叉弹性系数 的概念：步骤2.2 :针对某些电力大用户的实际负荷曲线数据，通过C-均值聚类分析可以将负 荷类型进行分类，并对其做简化处理，将所有用户近似视为一般用户，即对电价不是太敏 感，其弹性系数较小，如：说明在给定的时间间隔1下，任意时刻i的电价对时刻（i+1)的同一类电能消费具有 相同的影响； 则：i= 1，…，n，O^m〈n 式中：pi+1表示距离i时刻为1的时刻的电价，e1为与其对应的弹性系数，m表示对i时刻的用电量有影响的时刻的时间范围； 步骤3 :确定风力发电的穿透极限的表达式，将风力发电接入电力系统后，不考虑风力 发电注入系统后所带来的有功功率损耗变化，对于电力系统有：式中：Pw(t)为风力发电在t时刻的出力；PutSt时刻系统中所有常规发电机组的总有在t时刻，风电的输出功率与其装机容量有如下关系： Pw (t) =Pwc ?pw ⑴ （12) 式中：PW。为风力发电的装机容量；Pw(t)为风力发电输出功率的标幺值关于时刻t的函 数；及与之对应的风电穿透功率极限； 综上，得到t时刻风力发电的穿透功率极限为式中：Puttx为电力系统通过负荷响应所能达到的最大负荷； 为保证电力系统的安全稳定运行，应将穿透功率极限最小的那个时间断面的穿透功率 极限值，作为该时间段的风电穿透功率极限，即：步骤4 :补充在计算式所需要的约束条件： 步骤4. 1 :功率平衡的机会约束为： pr{\ Aqi - (qw>1 - E[cJu ]) |<(〇,\>a (17) 式中：AqiSi时段总负荷改变量；qwi为i时段的风电出力；E[qw]为系统期望的风电 并网功率，_&>〇为风电波动幅度允许值；此约束的意义为，经过负荷响应消纳以后，i时段 等效风电功率的波动区间在内的置信度不小于a; 步骤4. 2 :功率平衡约束为：式中：Ut为机组的启停状态；^和PiI分别为机组最小、最大出力； 步骤4. 3 :负荷峰谷差约束为： pr[max(q，i_q，』)彡max(qi-q』)]< |3 (19) 式中：q'i，q'_为实现需求响应后的第i，j时段的负荷； 步骤4. 4:机组出力约束为： Qimin^ Qimax (2〇) 已开机的发电机组的有功出力会受到其出力上下限的约束； 步骤4. 5 :旋转备用约束为：式中为系统所需要的旋转备用功率；y为风力发电输出功率的最大变化率； 步骤4. 6:电价上下限约束为： Ap < Api < Api (22) 式中：Ap1, &是电价改变量的上下限。
【专利摘要】本发明属于含风电的电网调度领域，具体是一种考虑需求侧响应的风电穿透功率极限计算方法，通过源荷侧的同时控制来提升电网消纳风电能力。操作的主要步骤是：建立风电的有功出力模型；建立需求侧响应的模型，其中借鉴经济学和节点导纳矩阵的思想构建电价灵敏度概念；确定风力发电的极限穿透功率表达式；在计算中添加在事件下必须的约束条件进行仿真计算。结果表明采用本发明方法，可以提高风电接入率、可以接入更大的风电容量。
【IPC分类】G06Q50/06, H02J3/00, H02J3/46
【公开号】CN104967122
【申请号】CN201510422111
【发明人】杨楠, 汪昊, 周峥, 崔家展
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月17日