[发明专利]基于概率区间预测的计及风电接纳的旋转备用区间预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于概率区间预测的计及风电接纳的旋转备用区间预测方法，具体地说，本发明是根据概率区间预测和极限场景理论，由负荷区间预测和风电出力区间预测求得计及风电接纳的系统旋转备用区间预测方法，属于电气信息领域。 

背景技术

近年来，随着能源、环境问题的日益突出以及电力市场改革的深入，可再生能源发电在全球范围内迅速发展，由于风能资源蕴藏丰富，且风能具有产业成熟度高、发电成本低、自然环境和社会环境影响好等优点，风力发电的发展最为迅速。根据我国风能资源的占有情况，风力发电在我国具有很大的发展潜力，能较快地实现规模化发展。风电并网运行有很多优点，如缓解输电网的压力；使现有发电设施的利用率提高等，同时风电发展也存在不利影响，一方面，当风电容量足够大时，瞬时的功率波动会影响电网的稳定运行；另一方面，大容量的风电对电网的调度方法提出了新的挑战。 

风电是典型的随机性、间歇性电源，而风电机组通常也不具备存储电能的功能，因此风电机组的输出功率是随机变动的，即使在同一个风电场内，由于风电机组不同安装地点风速和风向的差异，其出力也是不同步的，因此大容量风电并网将对电力系统稳定、经济运行造成很大的冲击。针对这种冲击，主要考虑两种处理方式，一是蓄能系统，该系统通过对波动的能量进行削峰填谷式平滑调节，能有效弥补风电的间歇性和波动性缺点，增强风电场输出功率的可控性，改善电能质量和优化系统经济性，随着并网的风电规模不断增大，蓄能系统的容量往往不能完全满足大规模风电并网的需求；二是考虑利用传统的水电和火电来消纳风电，由水电和火电为风电并网提供一定旋转备用容量来平滑风电输出功率的波动。随着风力发电的迅速发展，大量风电接入电网使得电力系统必须对其提供一定的运行备用容量，这是电力系统在制定发电计划时必须考虑的一个问题。关于该问题的研究主要集中在以下两个方面:一个是旋转备用的总量问题；另一个是备用容量合理分配的问题。 

针对备用容量合理分配问题的研究主要有两种思路：一是等比例备用原则，在节能发电调度方式下一般采用等备用原则，上网机组按照相等比例预留发电容量作为系统旋转备 用。二是最优潮流方法，研究风电系统有功动态经济调度问题，同时将旋转备用作为约束条件，以此来应对风电波动，也有学者以最小化旋转备用的购买成本为目标、以系统的安全性要求为机会约束的条件下，构造确定系统所需的最优旋转备用容量的数学模型，并采用遗传算法对其进行求解。 

针对备用总量问题，电力系统最早采用配置方法是确定性方法，常用的准则有：N-1准则，即备用容量必须大于或等于在线运行最大机组的容量，这在我国大部分地区以及美国南部地区都有采用；负荷百分比规则，即系统的备用容量必须大于等于负荷的某一百分比，如：美国西部地区；N-1准则和负荷百分比相结合的规则，如：西班牙电力系统。确定性备用配置方法简单易实现，但它仅适合不区分责任，相对粗放的运营管理，而且这种方法实际上是基于经验制定，缺乏必要的理论支持，加之大规模间歇式电源的接入，如风电。存在诸如容易出现备用资源浪费或者备用容量不足等问题。 

在计及风电的系统旋转备用研究中，大多是采用经济学中成本效益分析方法，以系统发电成本和期望停电成本最小为目标，用概率密度函数来分析负荷和风电出力的预测偏差，并将其引入到机组停运容量的计算中，采用智能优化算法求解出最优的旋转备用需求或一天24小时对应的旋转备用值，王燕涛，王大亮.计及风电的系统旋转备用容量的确定[J].电测与仪表，2012，49(564)：22-27；苏鹏，刘天琪，李兴源.含风电的系统最优旋转备用的确定[J].电网技术,2010,34(12):158-162。 

电力系统运行时存在诸多不确定因素，如负荷波动、系统元件故障，大规模风电接入系统后，其输出功率的波动增加了系统的不确定因素，对系统发电计划与调度产生较大影响。故确定系统备用容量首要解决的问题是寻求对负荷、风电场出力做更合理的预测。目前已有的预测方法可分为点预测、区间预测和概率密度预测等类型。点预测结果为简单的确定输出功率值，目前大多数风电功率预测、负荷预测均采用点预测方法，徐敏，袁建洲，刘四新，等.基于改进粒子群优化算法的短期风电功率预测[J].郑州大学学报(工学版)，2012，33(6)：32-35；张林，刘先珊，阴和俊.基于时间序列的支持向量机在负荷预测中的应用[J].电网技术，2004，28(19)：38-41，均采用了点预测的方法分别对风电功率和负荷进行了预测。点预测仅能给出确定数值，不能得到未来时段满足一定置信水平的出力上下限。 

发明内容