[发明专利]一种功率平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统调度方法

说明书

本发明属于电力系统调度领域，具体涉及一种考虑风电和负荷预测误差对功率平衡方程影响的电力系统调度问题，提出一种平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统调度方法。该方法首先建立含有风电和负荷预测误差的电力系统功率平衡方程；在此基础上将功率平衡等式约束松弛为不等式约束，由此将含有预测误差的电力系统功率平衡问题转化为一个在不确定环境下极大化随机事件发生概率的问题；结合机会约束条件和目标规划模型，建立了基于机会约束相关机会目标规划的电力系统日前调度模型。本发明提出了一种平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统调度方法，能够有效提高调度方案在实际运行中电源和负荷相匹配的概率。

技术领域

本发明属于电力系统调度领域，具体涉及一种功率平衡约束考虑可再生能源和负荷预测误差不确定变量的电力系统随机优化调度方法。

背景技术

目前，传统化石能源储量日益减少，全球气候变暖、环境污染问题较为严重，人类社会亟需进行能源转型；推动以可再生能源为主体的绿色、低碳、清洁的能源体系建设是中国乃至全世界大多数国家的战略选择。然而，由于可再生能源本质上的随机性和间歇性，可再生能源发电具有较强的不确定性，随着其接入电力系统比例的增大，调度模型中再将其视为确定性常量进行优化调度已经不能满足系统运行安全、可靠、经济高效的要求；因此，以风电和光伏发电为代表的不确定电源大规模接入系统后，需要研究含有不确定变量的随机优化调度技术。受技术条件限制以及多种不确定因素的影响，以风电和光伏发电为代表的可再生能源功率预测存在较大的预测误差。随着在电力系统占比的增加，其不确定性对电力系统功率平衡的影响将不能再被忽略。电力系统发输配用瞬时完成的特点要求电力系统发电功率与负荷功率要时时刻刻保持平衡，因此在制定发电计划的调度模型中具有功率平衡的约束。当电力系统可再生能源占比较低，系统的不确定功率来自于负荷的预测误差，而负荷预测相对准确。因此，在电力系统调度模型的功率平衡约束中完全不考虑不确定预测误差的影响，直接采用发电与负荷的预测功率。随着可再生能源规模化的开发利用，现今功率平衡约束制定的调度方案实际运行中电能供需偏差越来越大，而在电力系统优化调度中考虑含有不确定变量的功率平衡约束对我国高比例可再生能源的消纳、能源转型以及国民经济的可持续发展都具有重要意义。

针对上述问题，国内外学者开展了一系列研究并取得了丰硕成果。李姚旺，苗世洪，尹斌鑫等人设计的一种含风电、需求响应和压缩空气储能的电网调度方法(专利号201711275591.3)仅在系统正负备用容量约束等部分约束条件中考虑不确定变量的影响。张晓花，谢俊，朱正伟等人设计的一种考虑风电和负荷不确定性的含电动汽车优化调度方法(专利号201310538730.2)采用多场景模拟技术将不确定性的随机过程分解为若干典型的离散概率场景。现有这些不确定优化调度模型主要针对的是不确定变量对目标函数及备用容量的影响，没有考虑不确定变量对功率平衡方程的影响。总而言之，目前考虑可再生能源出力不确定性的各种调度方法在功率平衡约束中都没有考虑预测误差的影响，现有的电力系统调度方法并不能处理功率平衡方程中的不确定变量。为适应电力行业发展趋势，在功率平衡约束中考虑可再生能源预测误差，开发功率平衡约束中含有预测误差不确定变量的电力系统随机优化调度方法具有一定实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统调度方法。考虑可再生能源发电功率的不确定性对电力系统功率平衡的影响，首先建立含有可再生能源和负荷预测误差的电力系统功率平衡方程。在此基础上从求解含有不确定变量的方程角度将功率平衡的等式约束松弛为不等式约束，把含有预测误差的电力系统功率平衡问题转化为一个在不确定环境下极大化随机事件发生概率的问题，同时用机会约束条件表示系统正负备用容量约束，进而建立基于机会约束相关机会目标规划调度模型，提高调度方案在实际运行中电源和负荷相匹配的概率，提高含有高比例可再生能源电力系统运行的经济性和安全性。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种功率平衡约束考虑预测误差不确定变量的电力系统调度方法，所述方法包括如下步骤：