[发明专利]一种考虑风电出力和需求响应不确定性的优化调度方法

说明书

技术领域

本发明属于供需侧联合随机调度技术领域，尤其涉及一种考虑风电出力和需求响应不确定性的优化调度方法。

背景技术

当前，全球能源问题和环境污染问题突出，亟待解决。大力发展可再生能源减少温室气体排放，实现能源生产的清洁化转型，是实现能源可持续发展的重要途径。近年来我国大力推动可再生能源的生产和消费，以实现高比例化石能源的替代。到2016年底，我国可再生能源累计装机容量达到570GW；国务院发布的《能源发展战略行动计划》中提到，到2020年可再生能源占一次能源消耗的比重要提升到15％；能源基金会所发布的《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》报告表示，到2050年中国要实现60％以上的能源消耗来自可再生能源，届时可再生能源发电量占总发电量占比将达到85.8％，风电和太阳能发电将成为未来电力供应的主要支柱。

然而，可再生能源出力的不确定性(随机性)和波动性使得高比例可再生能源并网面临新的挑战。目前中国的风电装机容量已突破149GW，太阳能装机达到77.42GW，然而中国的弃风、弃光率一直居高不下，归根结底都是系统灵活性不足，使得可再生能源的发展受到了限制。

电力系统的灵活性资源主要包括常规发电厂、储能和需求侧响应(DR)，近年来在丹麦还出现了将风电作为灵活性调度资源的示范工程。需求响应资源作为一种灵活性资源参与电力系统的调峰调频和备用，通常被认为是储能设备的低成本替代，挖掘需求响应潜力，通过需求响应来适应风电大规模接入系统，将成为未来智能电网的发展趋势。然而目前大部分研究基于的都是确定性需求响应模型，然而在需求响应过程中，由于需求响应模型参数及外部条件预测的误差及决策主体的认知偏差，用户侧的需求响应存在不确定性。目前，针对需求响应不确定性进行建模和分析的研究较粗略，对需求响应过程中的不确定性未进行精细化描述，无法给电力系统调度提供更为切合实际的参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时考虑风电出力和需求响应不确定性的优化调度方法，能够精细刻画考虑需求响应的不确定性，提高电力系统运行的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种考虑风电出力和需求响应不确定性的优化调度方法，包括以下步骤：

步骤1、基于扩展概率性序列运算理论，分别建立表征激励型负荷和价格型负荷响应不确定性的概率模型，考虑需求响应不确定性对成本的影响；

步骤2、以应对风电波动性和随机性为背景，基于风险约束和风险成本理论，构建同时考虑风电出力和需求响应不确定性的电力系统日前优化调度模型；

步骤3、通过对目标函数和约束条件的转化，将随机优化问题转化为一个线性凸优化问题进行求解。

在上述的考虑风电出力和需求响应不确定性的优化调度方法中，步骤1的实现包括以下步骤：

步骤1.1建立激励型负荷响应不确定性概率模型包括：

步骤1.1.1建立优化模型：

(1)式中，a₀为需求响应参与的电力需求的实际分布函数，σ₀为电力需求的预测误差，x(i)为对a₀进行序列化得到的概率性序列；a₁为实际的基线负荷，a₂为负荷削减量，σ₁和σ₂分别为特定预测值μ₁和μ₂下实际基线负荷a₁和负荷削减量a₂的分布函数的方差，a₁(i)为基线负荷的概率性序列，a₂(i)为负荷削减量的概率性序列；

步骤1.1.2确定激励型负荷响应成本C_I,n,t：通过步骤1.1所述优化模型求解得到σ₁、σ₂，μ₂和σ₂可知，激励型负荷响应成本C_I,n,t为负荷削减量q_I,n,t的二次函数：

(2)式中，a_I,n,t、b_I,n,t分别表示削减负荷补偿成本的二次项系数和一次项系数；

当用户欠响应时，电力公司按照实际负荷削减量根据式(2)对用户进行补偿；当用户过响应时，电力公司按照下达的负荷削减量根据式(2)对用户进行补偿；

步骤1.1.3确定考虑负荷削减不确定性的激励型负荷响应成本C′_I,n,t: