含风储联合单元的电力系统日前调度优化研究

发布时间：2020-05-05 05:27

【摘要】：世界范围内出现的能源和环境危机加快了各国发展新能源发电技术的步伐。近年来,我国风电发展迅速,已成为世界上风电装机容量最大的国家。大规模风电并网在减轻节能和环保压力的同时,引入的随机性和波动性增加了电力系统运行调度的难度。在风电厂中配设储能设备形成风储联合单元,可通过控制储能装置有序地充放电,减小风电出力不确定性的不利影响,是解决含大规模风电的电力系统运行调度问题的有效措施。在电力市场改革和风电快速发展的背景下,在调度中通过优化风储资源的使用,提高系统整体经济效益及可靠性,对促进风电的进一步健康发展意义重大。本文以含风储联合单元的电力系统日前调度优化为研究课题,在采用场景集描述不确定因素的基础上,研究了日前机组组合和储能参与系统备用的调度优化问题。论文主要工作包括:1)作为研究的理论和技术基础,简要介绍了电力系统调度、风储的基本概念,分析了风电对电力系统运行调度的影响和储能应用场景;针对在调度优化模型中计及不确定性因素的需求,介绍了场景生成和场景削减技术;针对模型求解问题,介绍了分段线性化和大M法。在此基础上,阐述了基于场景集建立调度优化模型的思路。2)针对电力市场环境下含风储联合单元的电力系统日前调度问题,建立了两阶段日前调度优化模型。第一阶段基于描述风功率不确定性的概率场景集,在模型中计及弃风惩罚成本和风储投标偏差惩罚成本,以风储联合单元的收益期望最大为目标,决策风储日前投标量;第二阶段考虑风储调度出力偏差惩罚成本、环境成本和网络约束等因素,以系统综合运行成本最小为目标,进行日前机组组合优化。此外,还设计了一种用于日前出清的风储出力偏差惩罚机制。算例结果分析表明,该模型具有风储调度出力偏差小,系统综合运行成本低,环保效益明显的特点。3)针对在含风储联合单元的电力系统中,如何有效利用储能可调空间提高运行经济性、可靠性的问题,提出储能在跟踪风电出力计划的同时参与备用的风储调度模式。在以场景集描述系统不确定性因素的基础上,推导出系统失负荷期望、弃风期望和风储出力偏差期望表达式,建立了以系统风险最小、风储出力偏差最小和系统运行成本最小的多目标有功和备用协调优化模型,并采用模糊隶属度函数将模型处理为单目标调度优化模型,减小成本系数取值对调度优化的影响。仿真分析表明,该调度模型不仅能改善系统运行的经济性、可靠性,且有利于进一步降低风储出力偏差,使风储联合单元的出力优化兼顾了系统整体运行的安全经济性。
【图文】：

分类图,电力系统调度,分类图

对电力系统正常运行的要求包含保证安全可靠地供电、保证系统的电能质量良好、保证系统运行的经济性和尽可能减小对生态环境的有害影响。电力系统庞大而复杂，包含大量的发电机组和输配电线路，如何在满足系统安全运行和可靠供电的前提下，，选取一个最佳的运行方案就是电力系统调度优化所要解决的问题。在不包含具有不确定性的新能源电源的传统电力系统调度中，一般依据对负荷的预测来实现对电力系统调度方案的决策。随时间尺度的缩短，负荷预测的精度会越来越高。电力系统调度按时间尺度可分为长期、中期、日前和日内电力系统调度，见图 2.1。其中，日前和日内电力系统调度起着重要且基础的作用。电力系统日前调度一般也称作日前机组组合，任务是决策第二天机组的出力和启停计划；电力系统日内调度包含日内经济调度和 AGC 调节，任务是实现短时间尺度的系统经济运行和机组出力平衡[56]；电力系统中期调度主要任务是确定机组运行方式和大型机组的检修维护计划；电力系统长期调度主要任务是根据社会经济和电力负荷的发展变化趋势，确定电网改造和扩建计划。

分类图,储能,分类图

图 2.2 储能分类图2.3.2 储能的应用场景及价值分析储能具有响应速度快、四象限运行、充放电可控等特性，在含高比例不确定性新能源的电力系统中，可利用储能实现系统资源的优化配置，提高系统运行的经济性、灵活性和新能源消纳能力。具体的应用场景总结如下：（1）输配电侧随着电力系统电力负荷和新能源的大规模接入，系统峰谷差增大，线路和配电站所接负荷容量增加。储能应用在输配电侧，通过削峰填谷缓解线路和配电站在负荷高峰时负载率偏高的问题，也可用于消解系统输电阻塞，延缓线路和配电站的扩建升级；通过控制储能于负荷低谷时充电，负荷高峰时放电，可实现降低网损的目的；在峰谷电价或分时电价机制下，可利用储能低价存储高价放电，实现低储高发套利。（2）用户侧
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

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