[发明专利]一种考虑风电并网系统安全约束的调峰策略优化方法

说明书

本发明涉及一种考虑风电并网系统安全约束的调峰策略优化方法，本发明在分析风电并网使系统对调峰需求发生变化的基础上，以最大限度消纳风电为目标，通过考虑使调峰发电成本和线损最小、满足潮流安全约束等因素建立了基于火电、水电和抽水蓄能联合调峰的改进优化模型，并采用最优潮流和粒子群算法研究了改进优化模型的求解方法。该调峰方法能够在保证系统安全经济运行的前提下确定有效的调峰机组出力方案，可以有效的减小发电成本和保证系统的安全性，尽可能的消纳大规模风电。最后，对所研究调峰策略优化方法进行了仿真验证。

技术领域

本发明涉及一种调峰策略的优化方法，尤其是涉及一种考虑风电并网系统安全约束的调峰策略优化方法。

背景技术

由于能源问题和环境问题日益严峻，风力发电得到蓬勃发展，风电从2004年开始装机，容量一直保持高速发展，但是由于风电具有随机性和间歇性，可能存在反调峰特性，会给系统调峰需求增加困难，因此开展调峰方法研究对确保风电系统的安全经济运行具有重要作用。

目前，有研究围绕评估风电并网系统的系统调峰能力和调峰充裕度开展。如，针对西北电网和京津唐电网，有研究基于确定性方法分析了风电并网后系统调峰特性，给出了调峰能力的评估计算方法；从系统调峰能力充裕性评估角度，有研究基于序贯蒙特卡洛模拟方法和非序贯蒙特卡洛模拟方法，研究了分析大规模风电接入后系统调峰充裕性的评估方法。但这些研究没有给出如何确定调峰方案的方法。对风电并网系统的调峰策略问题，有研究以发电成本最小为目标函数，以功率平衡和调峰容量为约束条件，建立了考虑风电输电通道参与调峰的省级系统调峰模型并给出了调峰方案。如，有研究基于系统调峰负荷和爬坡速率，构建了风电收益最大化的规划模型，但没有考虑水电的调峰作用；有研究考虑水电机组的削峰作用和外送通道的辅助调峰作用，提出了全省常规机组的出力安排模型，但没有考虑抽水蓄能的调峰作用；有研究以发电成本最小、省内水电不弃水方式参与调峰并尽可能多地消纳特高压电力为目标，建立湖北电网火电、水电、抽水蓄能和特高压联合调峰的混合整数线性规划模型。因为这些研究没有考虑到潮流安全约束，因此所制定的调峰策略可能会导致潮流越限问题，难以在实际应用中推广。

针对当前调峰策略及其方法研究存在的不足，本申请在分析风电并网使系统对调峰需求发生变化的基础上，以最大限度消纳风电为目标，提出了一种兼顾系统经济性和安全性的改进型调峰策略优化方法。该方法通过考虑使调峰发电成本和线损最小、满足潮流安全约束等因素，建立了基于火电、水电和抽水蓄能联合调峰的改进优化模型，同时采用最优潮流和粒子群算法研究了改进优化模型的求解方法。所发明调峰方法能够在保证系统安全经济运行的前提下确定有效的调峰机组出力方案，可以有效的减小发电成本和保证系统的安全性。最后，对所研究调峰策略优化方法进行了仿真验证。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种风电并网系统考虑安全约束的负荷调峰优化方法，其特征在于，定义风电并网系统考虑安全约束的调峰策略优化模型、风电并网系统调峰策略优化的约束条件以及调峰能力，具体是：

定义一：调峰机组的调峰能力按式一定义为调峰机组可调容量与其额定有功容量的比值；

式中：α_i为火电、水电或抽水蓄能等调峰机组i的调峰能力；P_Gimax为调峰机组i的最大有功输出，可以定义为机组的额定有功容量；P_Gimin为调峰机组i的最小有功输出；

定义二：调峰策略优化模型基于以下目标函数：在以调峰机组发电成本最小作为系统调峰经济性量化指标基础上，附加考虑网损对系统售电收益影响的经济量化指标，按照式二建立综合考虑风电并网系统运行经济性的优化目标函数：