计及风光不确定性的电力系统经济调度策略

发布时间：2020-08-08 04:47

【摘要】：随着化石能源的枯竭以及人类生态环境的日益恶劣,可再生能源受到了极大的关注与发展,能源改革迫在眉睫。新形势下,电力系统中发电、用电呈现多元化,在用电负荷自身不确定性的基础上,以风电、光伏为代表的新能源发电比重大幅增加。然而,由于风光出力的波动性、间歇性及随机性,它们的并网给发电端引入了大量不确定因素,不仅为新能源的消纳带来了极大的困难,也给电网的安全经济运行带来了巨大挑战。因此,在电力系统经济调度过程中充分计及风光不确定性的影响,对于新形势下电力系统的安全经济运行具有重大意义。基于此,本文针对目前电力系统经济调度深受新能源出力不确定性影响的新情况,对能有效缓解风光不确定性影响的经济调度策略进行了较深入的研究,从不同角度,采取多种方式结合的手段来应对风光不确定性,主要的工作内容及创新成果体现如下:(1)基于历史数据,对以风电和光伏为代表的新能源出力时空特性进行深入分析。详细阐述了新能源出力不确定性的含义,并对其秒级和小时级的出力特性进行了统计分析。研究了风电及光伏出力在各种时间尺度及不同空间范围内的互补性,并采用spearman相关系数对风光的互补程度进行了表征。对风电及光伏在不同出力水平下的预测误差率分布进行了正态拟合,求出各出力区间预测误差率概率密度分布函数的期望及标准差,并分析了其分布规律。最后,对风光预测误差的相关性进行了探究,并分季节求出了风光预测误差的spearman相关系数。(2)利用多种异质能源的互补性以及多时间尺度调度模式滚动修正的特点,提出了风光水火等多种异质能源多时间尺度互补的动态经济调度策略。根据异质能源之间的互补特性将风光水打捆成虚拟电源,并定义负荷跟踪指标N_r使虚拟电源出力能很好地追踪负荷曲线。建立含日前24h计划、日内4h滚动计划以及实时15min计划在内的多时间尺度互补协同调度模型,设置递进修正的弃风弃光约束,使得前一尺度调度计划中风光消纳困难的时段在下一尺度调度计划中具有更大的弃风弃光上调裕度。利用不断更新的预测信息,考虑不同时间尺度下的互补特性,滚动修正水电、火电调度计划和弃风弃光约束,从而保持虚拟电源对负荷的良好追踪,有效提升互补系统实际的互补和平抑效果,并逐级减轻火电调度压力。算例证明该方法可以达到兼顾系统调节效益、环保效益以及经济效益的目的。(3)针对多时间尺度调度计划中风光预测值的不确定性问题,在前一策略的基础上进一步提出了基于变置信水平的互补系统多时段鲁棒经济调度策略。对各时间尺度的风、光及负荷预测值进行鲁棒建模,充分考虑预测值的不确定性,并将各时间尺度下的确定性约束转化成计及不确定性的鲁棒约束,从而建立多时间尺度鲁棒经济调度模型。同时,设置随时间尺度减小而具有递增置信水平的鲁棒测度,逐级增加调度计划的保守度,以反映随调度时刻临近系统对不确定性因素最坏情况容忍度的降低,并提出各时间尺度鲁棒测度选取原则。算例证明该策略可有效降低风、光及负荷预测不确定性的影响,减少机组的频繁启停、缓解调度压力,并降低弃风和切负荷水平,实现安全、经济与环保性的平衡。(4)针对风光预测误差之间存在的相关性,提出了计及风光联合预测误差的经济调度模型。基于历史数据,对风电及光伏在不同出力水平下预测误差的分布函数进行拟合,引入spearman相关系数分季节描述风光预测误差的互补性,从而得到风光联合预测误差分布模型。接着,在电力市场调度模型的目标函数中引入风光联合预测误差成本,系统地考虑了风光联合预测偏差对于电力市场环境下电力系统经济调度的影响。算例证明了该模型的合理性和有效性。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73

【参考文献】